3D modelovací aplikace (WYSIWYM a WYSIWYG)

Doplněný obsah — není z archivu podkladů, napsáno podle ŠVP. Vhodné ověřit u vyučujícího.

Editační techniky WYSIWYM a WYSIWYG

WYSIWYM (What You See Is What You Mean) – model se vytváří zápisem kódu nebo skriptu, výsledný tvar vzniká až po jeho vyhodnocení (renderu)
- Příklad – OpenSCAD, kde se model definuje jako kombinace primitivních těles a operací nad nimi zapsaných textově (skript se poté vyhodnotí do 3D tvaru)
- Výhody – přesná a jednoznačná kontrola nad rozměry a parametry, snadná verzovatelnost (kód lze uložit do systému správy verzí), snadná parametrizace a opakované generování variant modelu, dobrá reprodukovatelnost
- Nevýhody – vyšší nároky na zvládnutí syntaxe jazyka, méně intuitivní pro začátečníky, chybí okamžitá vizuální zpětná vazba během psaní (model se zobrazí až po přepočítání)
WYSIWYG (What You See Is What You Get) – model se vytváří přímo graficky, myší, uživatel okamžitě vidí výsledek svých úprav
- Příklady – SketchUp, Tinkercad, Fusion 360
- Výhody – intuitivní a rychlé osvojení, okamžitá vizuální kontrola, vhodné pro rychlé prototypování a méně zkušené uživatele
- Nevýhody – obtížnější přesné a opakovatelné nastavení parametrů, náročnější úpravy složitých parametrických závislostí, horší verzovatelnost binárních souborů

Základní 3D objekty (primitiva) se v kódu definují příkazem a parametry, např. krychle, koule, válec
Nastavování parametrů – rozměry, poloha a natočení objektu se zadávají jako číselné hodnoty nebo proměnné přímo v kódu
Editace objektů
- Booleovské operace – sjednocení (union), rozdíl (difference), průnik (intersection) objektů
- Transformace – posun (translate), rotace (rotate), změna měřítka (scale)
- Použití proměnných a modulů umožňuje snadno měnit celý model změnou jediné hodnoty a vytvářet znovupoužitelné bloky kódu

Online (webové) aplikace – běží v prohlížeči, není nutná instalace
- Výhody – dostupnost z libovolného zařízení s prohlížečem, snadné sdílení projektů, automatické ukládání do cloudu, žádné nároky na instalaci a aktualizace
- Nevýhody – závislost na připojení k internetu, obvykle nižší výkon pro rozsáhlé nebo složité modely, omezenější sada nástrojů, otázky soukromí dat uložených na serverech třetí strany
Instalované (desktopové) aplikace
- Výhody – vyšší výkon a plná funkcionalita, práce bez připojení k internetu, lepší kontrola nad daty uloženými lokálně
- Nevýhody – nutnost instalace a údržby (aktualizace, licence), vázanost na konkrétní zařízení, náročnější sdílení projektů mezi uživateli

Pracovní plocha aplikace pro 3D modelování obvykle obsahuje 3D scénu, panely nástrojů, strom (hierarchii) objektů a panel vlastností vybraného objektu
Nastavení pracovní plochy dle potřeb uživatele – zobrazení/skrytí panelů, mřížka, jednotky, barevné schéma, rozmístění nástrojů
Vazby (constraints) – definují vztahy mezi prvky náčrtu nebo modelu (rovnoběžnost, kolmost, souosost, symetrie, tečnost), po jejich nastavení se model chová predikovatelně i při dalších úpravách
Kóty – v modelovací aplikaci se používají obdobně jako v technickém výkresu, umožňují přesné a parametrické zadání rozměrů náčrtu i objektů

Komponenta (skupina) – logické sdružení více objektů do jednoho celku, se kterým lze dále pracovat jako s jedním objektem (přesouvat, kopírovat, upravovat)
Sestava (assembly) – model složený z více samostatných komponent, které se vzájemně polohují a případně vážou vazbami tak, aby tvořily funkční nebo tvarový celek
Výhody sdružování – přehlednost složitých modelů, možnost opakovaného použití komponent, snadnější úpravy jednotlivých částí bez ovlivnění zbytku modelu

Vyhledávání hotových modelů v online knihovnách a galeriích (např. Thingiverse, GrabCAD)
Kontrola staženého modelu – ověření vhodnosti formátu, měřítka a případných chyb geometrie (díry v síti, neplatné normály)
Oprava modelu – nástroje pro opravu sítě (mesh repair), doplnění chybějících ploch, odstranění duplicitních vrcholů
Úprava (remix) – přizpůsobení existujícího modelu vlastním potřebám, např. změna rozměrů, přidání nebo odstranění částí

Základní 2D nástroje pro tvorbu náčrtu, ze kterého následně vzniká 3D objekt – čára, obdélník, kružnice, oblouk, mnohoúhelník
Nastavení a volby nástrojů – tloušťka čáry, přichytávání k mřížce nebo k bodům (snapping), režim kreslení (od středu, od rohu)
Náčrt slouží jako podklad pro operace vytvoření 3D tvaru (vytažení, rotace, tažení po křivce)

Postup tvorby složitějšího modelu skládáním jednoduchých těles
- Návrh celkové koncepce a rozdělení modelu na dílčí jednoduché objekty
- Vytvoření jednotlivých objektů (např. kvádry pro stěny, válce pro sloupy, jehlany pro střechu)
- Přesné polohování objektů vůči sobě pomocí souřadnic nebo vazeb
- Sloučení nebo sdružení objektů do výsledné sestavy
Příklad – tvorba jednoduchého modelu budovy z kvádru (základní hmota domu), jehlanu nebo hranolu (střecha), menších kvádrů (okna, dveře) a jejich sestavení do jednoho celku

Před exportem je nutné zkontrolovat, zda je model uzavřený (watertight), bez děr a překrývajících se ploch, jinak slicer nemusí model správně zpracovat
Export do formátu vhodného pro tisk (STL, případně OBJ) přímo z modelovací aplikace
Kontrola měřítka a orientace modelu vzhledem k podložce tiskárny před finálním exportem
Po exportu následuje zpracování ve slicovacím softwaru a samotný tisk (viz kapitola o 3D tisku)