Презентация "Достоинства и недостатки 3D графики"

Достоинства и недостатки 3D графики
Презентацию подготовила Зикунова Екатерина Алексеевна

введение
В сравнении с плоским изображением трехмерное обладает рядом преимуществ, которые до сих пор не до конца изучены и многие, профессионально занимающиеся 3D-технологиями, заявляют о недостаточной на данный момент изученности трехмерной графики и прогнозируют в будущем открытие новых ярких и непостижимых эффектов 3D. Несмотря на все плюсы трехмерных изображений, они не лишены и некоторых минусов, которые нужно учитывать при разработке графических проектов.

преимущества
Высокая информативность отдельных зон экрана (в сложных объектах). Сложные геометрические построения в ЗД-формате легко читаемы и вполне понятны (например, изображение смешанно-составного химического соединения). В 2Д-режиме такую графику разместить невозможно.

преимущества
Преимущества при вращении объекта. В обычном пространстве никакого дополнительного информационного плюса смещение объектов вперед-назад не дает, зато в ЗД-графике картинка полностью меняется - объект разворачивается под другим углом, так что можно увидеть его расположение и местонахождение других объектов относительно главной фигуры.

преимущества
Новые возможности перспективы. В двухмерной графике для воспроизведения иллюзии пространства используются принципы создания перспективы: есть несколько планов представления (близкий более крупный, удаленный -мелкий), но подобные приемы не всегда дают точную информацию об объекте. В ЗД-формате зритель сразу улавливает реальные пропорции предметов. Закон действует даже на объекты, размещенные хаотично друг от друга.

преимущества
Влияние на физические реакции зрителя. При правильном моделировании сцены в 3D можно создать эффект дезориентации зрителя в пространстве: например, эффект головокружительной гонки, падения, резкого опрокидывания и т. д. Человек примеряет на себя эту реальность и становится как бы частью ее, воспринимая как действительность. Таких эффектов в 2Д-графике достичь почти невозможно.

Недостатки 3D графики
Высокие требования к аппаратной составляющей компьютера: к его оперативной памяти, быстроте работы процессора и т. д.

Недостатки
Необходимость больших временных затрат на создание моделей всех объектов сцены, могущих оказаться в поле зрения камеры. Конечно, такая работа стократно окупается результатом.

Недостатки
Меньшую свободу в создании изображения, чем в двухмерной графике. Создавая объект карандашом на бумаге или средствами 2Д-графике на экране, можно совершенно свободно искажать пропорции объектов, пренебрегать законами перспективы и пр.

Недостатки
Необходимость постоянно отслеживать взаимное положение объектов в составе сцене, в частности, при создании ЗД-анимации. Так как объекты 3D-графики «бестелесны», они легко проникают друг в друга и важно контролировать отсутствие ненужного контакта между ними.

Можно привести простой пример: модель персонажа анимации вместо того, чтобы сидеть на стуле, может полностью в него «провалиться» или зависнуть в воздухе. С этой же причиной связана необходимость использования приемов для деформации объектов при их столкновении между собой или разрешении. Если упустить этот момент, то, например, два сталкивающихся между собой персонажа просто пройдут друг сквозь друга.

Плюсы и минусы 3D-печати
Если спросить любого владельца 3D-принтера, в чем состоит главное преимущество его устройства, он начнет рассказывать о высоком качестве печати и о возможности изготавливать любые прототипы. На вопрос о недостатках обычно следует
ответ о каких-либо недочетах в
конструкции принтера: кого-то не устраивает
недостаточно жесткая рама, некоторые
жалуются на слишком низкие темпы печати.

Плюсы 3D-принтеров

Начнем с преимуществ: трехмерная печать позволяет быстро и относительно недорого изготавливать нужные прототипы с высокой точностью, самостоятельно регулируя настройки принтера и выбирая оптимальные параметры. Остановимся на каждом плюсе 3D-принтеров более подробно.

Достоинство - скорость производства

3D-принтеры позволяют существенно сократить время, затрачиваемое на каждый проект. В отличие от традиционных методов производства, при использовании аддитивных технологий на весь процесс печати потребуется от несколько недель или дней, а основную часть моделей можно напечатать за считаные часы. Некоторые производители решили оптимизировать складские ресурсы, начав изготовление деталей на заказ. Данный подход позволяет вывести массовое производство на новый уровень: теперь не нужно хранить на складе множество деталей, ведь можно их просто распечатывать по мере необходимости, сразу же отправляя на продажу.

Достоинство - стоимость производства

Крупномасштабные проекты с большим количеством напечатанных на 3D-принтере деталей обходятся недешево, но аддитивное производство все равно остается более выгодным в сравнении с традиционными технологиями. Многие производители используют трехмерную печать при изготовлении небольших тиражей или при создании прототипов. Например, ювелирам гораздо выгоднее печатать восковые прототипы украшений, чем отливать их из металла. Пластик, используемый в 3D-печати, стоит относительно недорого, и даже самый простой принтер может помочь сэкономить.

Качество продукции

Современные 3D-принтеры демонстрируют высокое качество выпускаемой продукции. На наш взгляд, качество зависит от следующих характеристик устройства:
Фотополимерная печать. Данная технология позволяет получить максимально возможное качество готовой продукции.
Технология FDM. Несмотря на то, что FDM-принтеры пользуются спросом, они просто не могут создать детализацию выше 100 мкм.
Корпус из металла. При выборе FDM-принтеров стоит отдавать предпочтение моделям, корпус которых изготовлен из металла. Такие принтеры демонстрируют лучшее качество изделий при высокой скорости печати.
Независимо от того, какая модель принтера была выбрана, готовая продукция, напечатанная при низкой скорости и качественных материалах, практически не отличается от произведенной на высокоскоростном оборудовании.

Точность копий

Точность трехмерной печати – это минимальная допустимая высота наносимого слоя. Современные устройства могут выдавать высокое качество до 20 микрон, но для реального получения прототипов такой точности пользователю потребуется соблюдать определенные условия.
В первую очередь точность готовых копий зависит от самого 3D-принтера – от его технических характеристик, компоновки и пр. Не стоит полагаться только на значение высоты слоя, которое указано в описании устройства. Точность зависит от массы факторов.
Кроме того, требуется правильно выставлять все настройки печати, следить за калибровкой стола, условиями эксплуатации устройства, температурным режимом. Качественный пластик играет не последнюю роль в точности изготавливаемых копий.

Гибкость производства

Внедрение 3D-печати в различные области производства связанно с тем, что технология дает возможность создавать геометрические формы практически любых размеров и неограниченной сложности.
Принтеры печатают самыми разными материалами, делая процесс производства максимально гибким. Например, на одном и том же устройстве можно создавать как восковки для ювелиров, так и зубные протезы для стоматологов. Такой универсальности невозможно достичь, используя стандартное производственное оборудование. 3D-принтеры открывают перед инженерами, конструкторами и владельцами устройств новые горизонты и перспективы развития собственного бизнеса и аддитивных технологий.

Доступность

Доступность трехмерной печати дает возможность экспериментировать, используя принтеры как в домашних, так и в производственных условиях. Даже самый недорогой 3D-принтер может найти свое применение в архитектуре, строительстве, мелкосерийном производстве, медицине, образовании, ювелирном деле, полиграфии, изготовлении сувениров, рекламы. Стандартной катушки филамента хватит надолго, а купить 3D-принтер может себе позволить практически каждый. Одна из самых бюджетных моделей стоит около $100.

Недостатки 3D-принтеров

Минусы есть у любой техники, и 3D-принтеры не стали исключением. Поэтому на сегодняшний день у аддитивной технологии есть определенное количество существенных недостатков.

Минус - небольшой размер камеры

Посмотрите на любой 3D-принтер, оцените его габариты – вот именно ими все и ограничивается. Устройство может напечатать только ту модель, которая поместится на его платформе. Если нужно создать прототип большего размера, вам придется прибегать к различным ухищрениям: например, можно распечатать модель по частям, а затем собрать их каким-либо образом. Несмотря на то, что уже сейчас существует прототип 3D-принтера с неограниченными размерами рабочей платформы, о массовом внедрении такой технологии говорить пока не представляется возможным.

Минус - неточности детали

Невозможно полностью избавиться от термического сжатия или усадки готовой модели. Это физический процесс – вы можете только его скомпенсировать. Слои поплыли, Вертикаль не соблюдается, слои не ложатся ровно друг на друга. Выступы на верхнем слое детали могут быть как открытого, так и закрытого типа. По сути, это связано с провисанием пластика, который не успевает охлаждаться, будучи напечатанным в воздухе без поддержек.

Недостаток - постобработка

Большинству готовых изделий, напечатанных на 3D-принтере, требуется постобработка и очистка. Процесс помогает достичь лучшего вида и гладкости модели. Готовые модели обрабатываются различными способами. Пользователи шлифуют детали, обрабатывают их химическим способом, подрезают поддержки, высушивают изделия. Необходимость последующей обработки зависит от множества факторов. Например, объем работ варьируется в зависимости от размеров модели, материала, типа технологии, выбранной при изготовлении прототипа.
Таким образом, учитывая, что 3D-печать обеспечивает быстрое производство деталей, скорость изготовления может быть снижена за счет последующей постобработки.

Прочностные качества моделей

Как правило, изготовление трехмерной модели с помощью аддитивных технологий происходит путем послойного наложения филамента. Несмотря на то, что слои хорошо склеены между собой, это не является гарантией идеальной монолитности готового изделия, и оно может расслоиться при определенных нагрузках. Особенно часто эта проблема проявляется при использовании FDM-принтеров. Опытные пользователи советуют применять литье под давлением, чтобы повысить прочностные качества деталей. При использовании этого метода структура готовой детали получается более однородной и менее ломкой.

3D-принтеры неудобны для пользователя

Производители заявляют, что 3D-принтеры просты в использовании. Некоторые компании выпускают устройства специально для новичков. Тем не менее, даже для первоначальной сборки и подготовки принтера к работе пользователю потребуются определенные навыки. Самостоятельно откалибровать рабочий стол, настроить программу-слайсер, выставить нужные параметры печати не так просто, как заверяют производители. Некоторые модели поставляются уже собранными – советуем выбирать именно их в качестве первого принтера.

Вредные выбросы

От габаритов устройства и количества выпускаемого принтером термопласта значительно зависит количество вредных выбросов аэрозолей в атмосферу. Химикаты оседают в наших легких, а также способствуют увеличению размеров озоновой дыры. Команда исследователей под руководством профессора Брента Стивенса провела собственный эксперимент, в рамках которого было протестировано пять моделей 3D-принтеров. В результате ученым удалось вычислить концентрацию нанометровых частиц, которые образуются в процессе трехмерной печати.

Результаты эксперимента не порадовали ни производителей принтеров, ни владельцев и пользователей устройств. Дело в том, что 3D-принтеры, использующие полимолочную кислоту (PLA) при печати, продемонстрировали крайне высокий уровень выброса ультрамелких частиц – от 20 миллиардов в минуту. Гаджеты, работающие на акрилонитрилбутадиенстироле (АБС-пластик), выбрасывают в атмосферу до 200 миллиардов частиц в минуту.

Ученые заявили, что вредные выбросы в подобных количествах аналогичны выбросам в атмосферу при горении табака или ароматических свечей, сжигании природного газа. Кроме того, при работе лазерного принтера, использующего порошок в качестве материала для печати, производится не меньшее количество вредных выделений.

Медленные

3D-принтеры на самом деле очень медленные. Некоторые производители заявляют о высокой скорости печати, но этот показатель относителен. В особенности когда дело доходит до изготовления большого количества прототипов. Многие пользователи, владеющие бюджетными принтерами, оставляют их работать на всю ночь, чтобы к утру получить небольшую готовую модель. В зависимости от габаритов и качества печатаемого изделия, процесс может затянуться. В среднем процесс создания модели может занять от нескольких часов до нескольких дней. Длительность прямо пропорциональна размеру объекта: чем крупногабаритнее будущий прототип, тем большее количество времени займет его печать.

Загрязнение окружающей среды

Побочные продукты аддитивной печати в виде отработанного пластика уже давно интересуют защитников природы. Отходы производства попадают на свалки, создавая при этом негативную дополнительную нагрузку на окружающую среду. Ученые считают, что ABS-пластик, используемый в большинстве 3D-принтеров, достаточно токсичен. Этот вид филамента имеет длительный период разложения в почве. Тем не менее, ABS-пластик является наиболее распространенным видом материала, используемым в аддитивной печати. Более экологичной альтернативой ABS можно считать PLA-пластик. Этот материал более биоразлагаем и менее токсичен. Проблема загрязнения окружающей среды может быть решена с помощью распространения бытовых перерабатывателей пластика в нить для трехмерной печати.

заключение
Тем не менее, трехмерная печать слишком полезна, чтобы от нее отказываться. На наш взгляд, с каждым годом принтеры совершенствуются, и уже совсем скоро их недостатки будут сведены к минимуму.

Спасибо
за
внимание