Интервью с ведущим техническим специалистом Cybercom Владимиром Катызиным, часть вторая

Мы продолжаем наш разговор с представителем одной из самых крупных российских компаний в сфере 3D-печати – Cybercom. Во второй части интервью с Владимиром Катызиным мы поговорим о моделировании и макетировании, и особое внимание уделим 3D-сканированию.

Как Вы считаете, какие программы лучше всего подходят для подготовки сложных объектов к печати? Есть софт, без которого Вы уже не можете обойтись?

В каждом конкретном случае всё индивидуально. В зависимости от задачи применяется разный софт, иногда комбинация нескольких программ. При решении задач, связанных с обработкой данных 3D-сканирования и подготовкой к печати, незаменимо специализированное ПО.

В остальном, более важен формат файлов, подготовленных к 3D-печати, а в какой программе моделировать объекты – зависит от привычки и навыков специалистов.

Вопрос от наших друзей ВКонтакте: расскажите, пожалуйста, про макетирование архитектурных сооружений с помощью 3D-печати. Какое оборудование используете, сколько времени занимает процесс создания подобного объекта (см. фото)?

Архитектурное, ландшафтное и промышленное макетирование – пожалуй, самое распространенное, интересное и зрелищное применение 3D-печати из композитного материала на основе гипсового порошка.

Для подобных целей мы применяем принтеры ProJet 460 и ProJet 660. Их основные преимущества: возможность полноценной передачи цвета и растровых текстур в модели при печати, сравнительно низкая стоимость печати, высокая скорость изготовления (в сравнении с традиционными технологиями макетирования) достаточно крупных макетов.

В нашей практике бывали случаи, когда требовалось изготовить достаточно насыщенный деталями макет технологического оборудования за 4-5 дней, что возможно только с применением 3D-печати.

3D-печать технологического макета фрагмента нефтеперерабатывающего завода:

Созданный с использованием 3D-печати подарочный макет буровой станции:

В штате Cybercom – пять специалистов по трехмерному сканированию. Скажите, у них есть свои направления, специализации? Насколько отличается сканирование, скажем, автомобилей от скульптур, или от мебели?

Безусловно, разница есть. Абсолютно универсального оборудования для 3D-сканирования, способного сканировать и рельеф на монете, и геометрию, скажем, здания или самолёта, не существует. Любое оборудование призвано решать свой узкий спектр задач.

К примеру, при сканировании машиностроительных деталей важна высокая точность и разрешение, а при получении трехмерных моделей людей и животных микронная точность уже не нужна, но важно получить все результаты как можно быстрее и с текстурами. Соответственно, процесс сканирования индивидуален для каждого объекта.

Поскольку к нам обращаются заказчики с самыми разными задачами, специалисты компании должны  быть универсалами – уметь справляться с любой задачей по 3D-сканированию, подбирать оптимальное оборудование для клиентов, проводить презентации, осуществлять техническую поддержку клиентов компании. Поэтому специалистов много.

Выездные работы по сканированию трехколесного мотоцикла  при помощи оборудования Creaform EXAScan:

Сканирование крупных объектов 3D-сканером Surphaser:

Сканирование автомобиля:

В России не так много компаний, которые занимаются сканированием произведений искусства и исторических памятников. Сложно работать с древней архитектурой и скульптурой?

Да, такие проекты сложны, но я считаю их более интересными. В работе по 3D-сканированию объектов культурного наследия редко можно встретить “типовые” задания – как правило, у каждого из них свои определённые особенности, а значит, каждый новый проект по-своему уникален и интересен.

Как правило, проект осложняется рядом ограничений – например, невозможностью применения матирующих спреев для обработки поверхностей (чаще всего ввиду ветхого состояния объекта), либо необходимостью сканирования в “полевых” условиях. Однако почти все проблемы решаются, если правильно подобрать и настроить оборудование.

Сканирование объекта со сложной поверхностью:

Вы можете рассказать о самом интересном проекте из области «Культурно-историческое наследие»?

Не так давно нас пригласили поучаствовать в очень интересном музейном проекте. В его рамках создавались копии древних предметов декоративно-прикладного искусства, для демонстрации слабовидящим посетителям музея археологии и этнографии. Частично или полностью утратившие зрение люди, как известно, “видят руками” – тактильный контакт с предметом – единственная возможность получения информации о нем. А состояние древних музейных экспонатов (возраст многих предметов, с которыми посчастливилось поработать, более тысячи лет!),  не позволяет этого сделать.

Проблема была решена при помощи лазерного 3D-сканирования и последующего создания на 3D-принтере полноценных копий этих объектов. Представители регионального отделения Всероссийского общества слепых высоко оценили открывающиеся возможности для изучения экспонатов. Они надеются, что применение наших технологий поможет им знакомиться с коллекциями и других музеев.

Сканирование экспонатов музея археологии и этнографии:

Обработка результатов сканирования и изготовление 3D-моделей под печать музейных экспонатов:

Реальные предметы старины и копии, напечатанные на 3D-принтере:

Довольно содержательный вопрос от наших друзей ВКонтакте:

“Скажите, какой из этих подходов к 3D-сканированию практичнее:

1. фотографирование с разных сторон и обработка (статические кадры);
2. фиксация веб- (видео-) камерами с разных сторон (динамическая или статическая?);
3. решения на основе Kinetik 4;
4. специализированные 3D-сканеры от профессиональных производителей, таких как Artec.

Какие из перечисленных решений лучше подойдут для следующих задач: бытового использования, сканирования людей, для объектов размером до полуметра, для машин и, допустим, для частных домов (снаружи и/или внутри)?”

Практически все методы получения 3D-моделей при помощи большого количества кадров с фотокамер и веб-камер с последующей обработкой в самодельных программах, по сути, являются простейшей фотограмметрией. При продвинутом уровне в 3D-моделировании они вполне могут быть использованы как вспомогательные средства для дальнейшего создания объектов, не требующих большой точности передачи формы, либо для получения моделей, где достаточно только визуального сходства с оригиналом (к примеру, для иллюстраций).

Есть информация об одной российской команде, спроектировавшей и собравшей свою систему для 3D-сканирования людей на основе ПО собственной разработки и зеркальных фотокамер в количестве около пятидесяти штук. Полученные результаты оказались сравнимыми с результатами, получаемыми при помощи оборудования  от компании Artec. Чаще всего для этих целей используются как раз 3D-сканеры Artec, но стоимость такой самодельной системы едва ли не выше специализированных 3D-сканеров аналогичного назначения.

При сканировании автомобилей, раз уж в вопросе фигурирует и такая задача, даже миллиметровой точности уже не достаточно, и тут уже не обойтись без применения профессиональных оптических или лазерных сканеров, – от таких компаний, как  Breuckmann или Creaform.

Когда же дело касается 3D-сканирования архитектурных сооружений, интерьеров, ландшафта или крупных транспортных средств,  вышеупомянутые системы также мало пригодны, несмотря на все их плюсы. В этих случаях обычно применяются лазерные 3D-сканеры наземного базирования, к примеру Surphaser или FARO. Как правило, такое сканирование необходимо для создания чертежей/документации (если они утрачены), либо для фиксации и контроля состояния объектов, что тоже подразумевает определенные требования по точности. Добиться нужной детализации без специализированных систем практически нереально.

Процесс 3D сканирования здания. (Дом Мешкова. г. Пермь. Здание включено в список архитектурных памятников):

Работа с результатами сканирования:

На сегодняшний день типов систем для 3D-сканирования множество, в том числе и кустарного производства. К сожалению, решение серьезных задач в полной мере и надлежащем качестве может обеспечить только специализированное оборудование. Как и в ситуации с бытовыми 3D-принтерами, любой 3D-сканер – это не просто набор электронных компонентов. Это именно система, аппаратно-программный комплекс, в котором программное обеспечение играет далеко не последнюю роль.

Без фирменных алгоритмов обработки данные сканирования практически не представляют ценности. Облако несвязанных друг с другом точек в пространстве (а именно это и представляют из себя сырые данные) имеет мало общего с 3D-моделью объекта, в общем представлении.

И еще один вопрос из сети ВКонтакте:

“У Вас, как у официального поставщика 3D Systems, есть принтеры серии DP (дентал принтеры). Что является конечным продуктом их работы – готовые имплантаты и протезы для стоматологии или только высокоточные формы?”

Как и во всех 3D-принтерах, построенных по технологии MJM (Multi Jet Modeling – метод многоструйного моделирования), в принтере ProJet DP 3500 для печати используется фотополимер. В данном случае – воскоподобный полимерный материал для изготовления качественных выплавляемых моделей в режиме Ultra Hidh Definition (UHD Mode), по которым отливаются конечные изделия.

Основная особенность 3D-принтеров для стоматологии – высокая точность, разрешение и качество поверхности выращиваемых деталей, что позволяет исключить из процесса производства многократные примерки и подгонки коронок или имплантов. Готовые импланты печатаются, в основном, в сфере не стоматологического протезирования.

Пример печати на ULTRA2_Dental:

Ранее мы писали про новый стандарт файлов AMF. Как Вы думаете, он действительно станет основным форматом, или благополучно не приживется?

Тут вопрос, скорее, к качеству изготовления 3D-моделей, а не к формату файлов. Исходя из существующих технологий, самый распространенный формат для монохромной печати STL полностью перекрывает все потребности по точности и детализации. Для полноцветной печати с текстурами также есть вполне универсальный формат – WRL. Экспортировать в него можно практически из любого 3D-редактора.

Это что касается печати полигональных моделей. В условиях промышленного производства, машиностроении например, полигональное моделирование вообще не применимо – только параметрическое математическое 3D-моделирование. Оно используется для создания управляющих программ, для станков с ЧПУ.

В общем, прогнозировать развитие ситуации с форматом AMF сейчас сложно. Действительную необходимость в новом, универсальном формате может продиктовать какое либо кардинальное изменение в технологиях 3D-печати и производства, а пока такой необходимости, в общем-то, нет.

И последний вопрос, в помощь новичкам. На сегодняшний день ВУЗы не готовят специалистов по 3D-печати, но такие люди определенно нужны. В Cybercom реально попасть вчерашнему студенту, который сделал несколько работ в 3DMax и вообще не представляет, как готовить модели к печати на 3D-принтере?

Несмотря на то, что многие ВУЗы уже много лет включают в программу обучения и компьютерную графику, и 3D-моделирование, ситуация с кадрами действительно не простая. Дело в том, что любая программа, в любом учебном заведении, устаревает сразу после ее запуска.

Никакой диплом не заменит самообразования, желания постоянно учиться и следить за новостями в индустрии. Мы постоянно знакомимся и поддерживаем связь с молодыми специалистами в области 3D – ищем талантливые кадры с большим потенциалом развития, потому как готовых профессионалов по 3D-печати и сканированию ни одно учебное заведение не выпускает.