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3D-Drucktechnologie für die Schmuckherstellung
Zeitgemäße datenbasierte Formgebungstechnologie
Einleitung:
Die Standardverfahren der modernen Umform- und Bearbeitungstechnologie lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: additiv und subtraktiv. Der Vertreter der additiven Methode ist die 3D-Drucktechnologie, während der Vertreter der subtraktiven Methode die numerisch gesteuerte CNC-Graviertechnologie ist. Diese beiden Arten von datengesteuerten Formungstechnologien werden auch häufig bei der Gestaltung und Bearbeitung von Schmuckstücken eingesetzt.
SLA 3D SLA-Technologie steuert 3D-Drucker
Inhaltsübersicht
Abschnitt Ⅰ 3D-Drucktechnologie
Der 3D-Druck hat seinen Ursprung in den Vereinigten Staaten im späten 19. Jahrhundert. Mitte der 1980er Jahre entwickelte sich allmählich die Rapid-Prototyping-Technologie (abgekürzt RP), und die 3D-Drucktechnologie ist ein Sammelbegriff für eine Reihe von Rapid-Prototyping-Technologien. Diese Technologie erfordert nur den direkten Import von CAD-Modelldaten des Produktdesigns, um schnell Formen, Modelle oder sogar fertige Produkte herzustellen, wodurch der Produktentwicklungszyklus erheblich verkürzt, die Kosten gesenkt und die Qualität verbessert werden. Bis heute hat die 3D-Drucktechnologie eine breite Palette von Anwendungen entwickelt, die verschiedene Bereiche der Gesellschaft abdecken, z. B. Technik, Architektur, Industrie, Medizin, Lebensmittel und Kunstdesign. Von Raumschiffen bis hin zu Kuchensnacks ist die 3D-Drucktechnologie überall zu finden, und auch die Schmuckindustrie bildet hier keine Ausnahme. Nachdem die Entwicklung von Schmucksoftware ausgereift und in die 3D-Drucktechnologie integriert wurde, öffnete sie eine weitere Tür für Schmuckdesign und -produktion. Durch die Kombination mit der 3D-Drucktechnologie können schnell 1:1-Fertigprodukte hergestellt werden, wodurch der Verbrauch von menschlichen und materiellen Ressourcen bei der Schmuckgestaltung und -herstellung minimiert wird und mit halbem Aufwand das doppelte Ergebnis erzielt werden kann.
Georg Jensen X Zaha Hadid Serie Schmuck
Y VMIN Besonders auffällig, ELECTRONIC GIRL Electronic Girl Serie
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3D-Druck von Lebensmitteln Maschine
3D-Lebensmittel, hergestellt mit 3D-Drucktechnologie
1. Das Formgebungsprinzip der 3D-Drucktechnologie
Die 3D-Drucktechnologie verwendet die "additive Methode", auch bekannt als "additive Fertigungstechnologie". Sie verwendet 3D-Modellierungssoftware (wie JeweICAD, Rhinoceros, ZBrush, 3DESIGN, Autodesk Maya, 3DS Max, Grasshopper, Matrix 3D
Durch die Eingabe von Modelldaten, die mit Software wie Grasshopper und Matrix entworfen wurden, in einen 3D-Drucker und die Anpassung der Druckschichtdaten des Modells können verschiedene Druckertypen Wachsmodelle, Harzmodelle, Keramikmodelle, Lebensmittelmodelle oder Metallmodelle durch Schichtung von Pulver- oder Filamentmaterialien unter Verwendung von Techniken wie Erhitzen und Sintern drucken.
In der Schmuckindustrie ermöglicht die 3D-Drucktechnologie ein genaueres und schnelleres Schmuckdesign und die Herstellung von Modellen. Die Branche hat die Vorteile in Bezug auf Komfort, Wiederholbarkeit und einfache Anpassung erkannt. Viele Schmuckunternehmen haben intelligente 3D-Druck-Produktionslinien eingerichtet, die die Herstellung von Schmuck in großem Maßstab und die individuelle Anpassung ermöglichen und so die Effizienz von Design und Produktion erheblich steigern und gleichzeitig die Kosten senken. Designer entwerfen Schmuckmodelle und geben sie in 3D-Drucker ein. Sie wählen Materialien wie Wachs, Harz, Nylon, Kunststoff und Metall für den Druck von Schmuckmodellen, wobei Wachsformen am häufigsten verwendet werden. Die fertigen Wachsformen können direkt für den Metallguss verwendet werden; wenn man Schmuck aus Verbundwerkstoffen herstellen möchte, kann man auch versuchen, mit Harz, Nylon oder Keramik zu drucken. Mit der Entwicklung der 3D-Drucktechnologie werden allmählich Maschinen aufgerüstet, die Metalle wie Gold, Silber und Kupfer direkt drucken können. Obwohl die Technologie noch nicht ganz ausgereift ist, was zu hohen Kosten und Abfällen bei der Herstellung von gedruckten Metallprodukten führt, wird diese Technologie nach und nach ausgereift sein und in Kürze breite Anwendung finden.
2. Klassifizierung der 3D-Drucktechnologie
Zu den auf dem Markt am häufigsten verwendeten 3D-Drucktechnologien gehören die TDP-Technologie zur selektiven Bindung von Pulvermaterial, die FDM-Technologie (Fused Deposition Modeling), die SLA-Technologie (Stereolithografie), die DLP-Technologie (Digital Light Processing), die UV-Technologie (Ultraviolett) und die SLS-Technologie (Selektives Lasersintern).
2.1 Selektive Bindetechnologie für pulverförmige Materialien
Bei dieser Technologie wird mit Hilfe von Standard-Tintenstrahldrucktechniken computergesteuert ein Bindemittel auf Schichten von Pulvermaterial aufgesprüht, die auf den Informationen des Querschnittsprofils basieren, so dass sich die festen Teile des Pulvers verbinden und das Querschnittsprofil bilden; dieser Vorgang wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das Modell fertig ist.
2.2 Fused Deposition Modeling-Technologie - FDM
Dabei wird fadenförmiges thermoplastisches Material erhitzt und geschmolzen, während die Druckdüse computergesteuert das Material entsprechend den Querschnittsdaten auf die Werkbank aufträgt und nach schneller Abkühlung eine Schicht bildet; dieser Vorgang wird für jede Schicht wiederholt, bis das Modell vollständig gedruckt ist.
2.3 Stereo-Lithographie Erscheinungsbild -SLA
Unter Verwendung von lichtempfindlichem Harz als Ausgangsmaterial steuert ein Computer einen Laser, der die Oberfläche des flüssigen lichtempfindlichen Harzes entsprechend den Querschnittsinformationen des Modells Punkt für Punkt abtastet. Der abgetastete Bereich der Harzschicht durchläuft eine Photopolymerisationsreaktion und verfestigt sich. Nachdem eine Schicht erstarrt ist, fährt der Arbeitstisch um eine Schicht nach unten, und der Vorgang wird wiederholt, bis das Modell vollständig gedruckt ist.
FDM 3D Die FDM-Technologie steuert quasi-industrielle 3D-Drucker.
SLA 3D SLA-Technologie steuert 3D-Drucker
2.4 Digitale Lichtverarbeitung, DLP
Dabei wird ein hochauflösender digitaler Lichtprozessor (DLP) verwendet, um flüssige Fotopolymere Schicht für Schicht auszuhärten. Da jede Schicht schichtweise aushärtet, ist die Geschwindigkeit höher als bei der vergleichbaren SLA-Stereolithografie-Technologie. Diese Technologie wird häufig in der schmuckverarbeitenden Industrie eingesetzt.
DLP 3D DLP-Technologie steuert 3D-Drucker
Mit DLP-gesteuerten 3D-Druckern hergestellte Schmuckharzmodelle können direkt für Metallgussverfahren verwendet werden.
2.5 Multi-Jet-Modellierung MJM
Die Materialien werden Schicht für Schicht aufgesprüht und durch chemisches Harz und thermoplastische Lichthärtung geformt. Es eignet sich für den Bau hochpräziser, hochauflösender Modelle und Prototypen und kann direkt für den Wachsausschmelzguss verwendet werden. Mit dieser Technologie können mehrere Materialien in ein Druckerzeugnis eingearbeitet werden, und die Wachsdruckmaschine, die üblicherweise für den Druck von Schmuckmodellen verwendet wird, bedient sich dieser Technologie. Die Schmuckmodelle, die mit der Wachsdruckmaschine hergestellt werden, die von der MJM-Multi-Jet-Modelliertechnologie gesteuert wird, bestehen aus weißem und violettem Wachs, wobei das weiße Wachs während des Drucks als Stützbasis für das Schmuckmodell dient.
Das violette Wachs ist das Schmuckmodell; das gesamte Modell wird nach dem Druck in die weiße Wachsauflösungslösung gelegt. Sobald sich das weiße Wachs auflöst, bleibt der violette Wachsteil des Schmuckmodells zurück, der für Metallgussverfahren verwendet werden kann.
Träger weißes Wachs, Struktur lila Wachs
MJM Schmuckmodelle, hergestellt mit der MJM-Technologie der Wachsspritzmaschine
2.6 UV-Ultraviolett-Umformtechnik
Das flüssige lichtempfindliche Harz wird mit UV-Ultraviolettlicht bestrahlt und Schicht für Schicht von unten nach oben gestapelt, wobei der Prozess geräuschlos und mit hoher Präzision abläuft.
2.7 NanoParticle Jetting, NPJ
Bei diesem Verfahren wird flüssiges Nanometall verwendet, das per Tintenstrahl aufgebracht und geformt wird, wobei die Druckgeschwindigkeit fünfmal höher ist als beim herkömmlichen Laserdruck und die Präzision und Oberflächenrauheit hervorragend sind.
2.8 Laser-Metallabscheidung, LMD
Diese Technologie hat viele Namen, die allgemein als LENS, DMD, DLF, LRF, usw. bezeichnet werden. Das Druckpulver wird durch eine Düse auf die Arbeitsfläche aufgebracht, wo es an einem Punkt mit einem Laser konvergiert, und nachdem das Pulver geschmolzen und abgekühlt ist, erhält man eine abgeschiedene plattierte Einheit.
2.9 Ausgewähltes Laser-Sintern, SLS
Ausgewähltes Laser-Sintern (SLS): Eine Schicht aus Pulvermaterial (Metall- oder Nichtmetallpulver) wird auf die Arbeitsfläche aufgetragen, und der Laser sintert das Pulver entsprechend der Konturinformation computergesteuert in einem kontinuierlichen Zyklus zu einem Aufbau.
2.10 Selektives Laserschmelzen (SLM)
Selektives Laserschmelzen (SLM): Dies ist die derzeit am weitesten verbreitete Technologie für den 3D-Druck von Metallen. Dabei wird ein fein fokussierter Lichtpunkt verwendet, um vorgegebenes Metallpulver schnell zu schmelzen und direkt Modelle beliebiger Form zu erhalten. Damit können Metallmodelle mit nahezu vollständiger Dichte und guten mechanischen Eigenschaften direkt hergestellt werden. Mit dieser Technologie wird die Komplexität des SLS-Verfahrens zur Herstellung von Metallteilen überwunden.
2.11 Elektronenstrahlschmelzen EBM
Der Prozess ist ähnlich wie beim SLM, aber ein Elektronenstrahl ist die Energiequelle. Die Ausgangsenergie des EBM-Elektronenstrahls ist in der Regel um eine Größenordnung höher als die Ausgangsleistung des SLM-Lasers, und auch die Scangeschwindigkeit ist viel höher als die des SLMs. Daher ist es beim EBM notwendig, die gesamte Bauplattform vorzuwärmen, um erhebliche Eigenspannungen zu vermeiden, die durch übermäßige Temperaturunterschiede während des Umformprozesses entstehen.
3. 3D-Druck, Formgebungsverfahren und digitale Softwaretechnologie 3D
Der wichtigste Schritt im 3D-Druckverfahren ist der konzeptionelle Entwurf und die Modellierung mit digitaler Software. Zu den häufig für die Modellierung von Schmuckdesign verwendeten Softwareprogrammen gehören JeweICAD, 3DESIGN, Rhinoceros, ZBrush und Matrix, die alle ihre Vorteile und Funktionen haben und Formen entwerfen können, die manuell nur schwer oder gar nicht zu erstellen sind, wie z. B. sich wiederholende Strukturen, regelmäßige Gradientenstrukturen, durchsetzte Hohlstrukturen und mehrschichtige gekrümmte Oberflächenstrukturen. Um das 3D-Druckverfahren besser nutzen zu können, ist es wichtig, die Leistungsfähigkeit der Software zu verstehen und ihre Bedienung zu beherrschen. Im Folgenden finden Sie eine kurze Einführung in verschiedene professionelle Schmuckdesignsoftware, die direkt für den Druck ausgegeben werden kann.
3.1 JeweICAD
JeweICAD ist eine professionelle Schmuckdesignsoftware, die 1990 von der Hong Kong Jewelry Computer Technology Co. entwickelt wurde. Sie hat sich zu einer leistungsstarken und stabilen, ausgereiften Software entwickelt, die derzeit von den meisten Schmuckfirmen und Designern für Design und Modelldruckausgabe verwendet wird und sehr beliebt ist. Die Software verfügt über starke Bildverarbeitungsfähigkeiten, kann 1:1 Schmuckmodell-Ausgabedaten produzieren, verfügt über eine vollständige Rail Guide Surface Forming-Technologie, effiziente Curve Modeling- und Zeichenfunktionen sowie eine Boolesche Operationstechnologie und ermöglicht eine freie perspektivische Umwandlung. Die Software verfügt über eine feste Edelstein- und Schmuckteilebibliothek zur direkten Verwendung. Nach Abschluss des Entwurfs kann die Software das Modell rendern, das Gewicht des verwendeten Goldes berechnen und Dateien im nahtlosen STL- und SLC-Format ausgeben, was eine schnelle Produktion von Schmuckmodellen ermöglicht, die mit 3D-Druckern und CNC-Graviermaschinen kompatibel sind.
JeweICAD-Bedienoberfläche
JeweICAD-Bedienoberfläche
3.2 Rhinozeros
Rhinoceros, abgekürzt Rhino, wurde 1998 veröffentlicht und ist eine erstklassige computergestützte industrielle Modellierungssoftware, die von Robert McNeel & Assoc in den Vereinigten Staaten entwickelt wurde. Sie verwendet eine hervorragende NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline)-Modellierungsmethode, und das Entwicklungskonzept der Software ist
Mit Rhino als zentralem System werden kontinuierlich verschiedene branchenspezifische Plugins, Rendering-Plugins, Animations-Plugins, Modellparameter usw. entwickelt, die sich ständig verbessern und zu einer Allzweck-Designsoftware weiterentwickeln. Rhino kann verschiedene Dateiformate ein- und ausgeben, und die Modelle können direkt mit mehreren CNC-Maschinen und 3D-Druckern hergestellt werden, um Bereiche wie Architekturdesign, industrielle Fertigung, mechanisches Design, künstlerisches Design und 3D-Animationsproduktion zu bedienen.
3.2.1 Vorteilhafte Technologien:
Rhino verfügt über eine exzellente Modellierungsmethode mit NURBS und ein Netzmodellierungs-Plugin, T-Spline, mit verschiedenen Arbeitsmethoden, die das Modellieren anschaulicher machen; gleichzeitig hat es verschiedene branchenspezifische Plugins entwickelt. Solange man die Standard-Bedienungsmethoden und -Techniken der Software beherrscht, ist das Erlernen weiterer Plugins sehr einfach. Wenn man zum Beispiel Plugins für das Schmuckdesign in Rhino lädt, wird daraus eine professionelle Schmuckdesign-Software. Dies ist auch ein Schlüsselfaktor für die Präsenz von Rhino in verschiedenen Branchen.
3.2.2 Formgebung und Verarbeitung:
Rhino kann Dutzende von verschiedenen Formaten importieren und exportieren, darunter 2D-Dateiformate, das für den 3D-Druck erforderliche STL-Format und Bilddateiformate. Es kann Modellparameter importieren und ändern, die von anderer Software erstellt wurden, während es verschiedene Formen der Druckausgabe unterstützt, wodurch es sehr bequem zu bedienen ist.
3.2.3 Einfache Installation:
Obwohl Rhino sehr mächtig ist, stellt es im Vergleich zu anderen Modellierungssoftwares keine außergewöhnlich hohen Anforderungen an das Betriebssystem und die Computerhardwarekonfiguration; es belegt nur etwa 20 Megabyte Speicherplatz und ist leicht zu erlernen und zu beherrschen.
3.2.4 Professionelles Schmuckdesign-Plugin:
Rhino ist für seine umfangreichen Plugins bekannt, die Entwicklung professioneller Plugins deckt fast alle Arten von Design ab.
Gemvision Matrix: Ein leistungsfähiges Plugin für das Schmuckdesign mit erheblichen Vorteilen bei der Änderung und Bearbeitung von Parametern und umfassenden Funktionen.
TDM RhinoGold: Ein umfassendes Schmuckdesign-Plugin mit einer ganzen Reihe von Designwerkzeugen, einschließlich Modellierung, Steinfassung, Lünettenfassung, Halsketten, Ringe und Reliefs, die ein schnelles und präzises Design und die Änderung von Modellen ermöglichen. RhinoGold fügt den wesentlichen Funktionen von Rhino schmuckspezifische Werkzeuge hinzu, die die Entwurfseffizienz erheblich verbessern und auch wiederkehrende Aufgaben automatisieren können.
Smart3d und Logis3d Pavetool: Beide Plugins können automatisch Steine setzen und automatisch wabenförmige Bodenlöcher erzeugen.
Pavetool: Ein professionelles virtuelles Inlay-Plugin für Edelsteine mit mehrfach gekrümmten Oberflächen.
3.2.5 Andere Plugin-Tools:
FlamingoPenguin V-Ray BrazilBongo RhinoAssembly RhinoDirect EasySite Alibre Design RhinoShoe Orca3D DentalShaper für Rhino
Rendering-Plugins Flamingo, Penguin, V-Ray und Brazil; Animations-Plugins Bongo, RhinoAssembly; Parameter- und Begrenzungsänderungs-Plugin RhinoDirect; Architektur-Plugin EasySite; Mechanik-Plugin Alibre Design; Schuh-Plugin RhinoShoe; Marine-Plugin Orca3D; Dental-Plugin DentalShaper für Rhino; Fotografie-Messungs-Plugin Rhinophoto; Reverse-Engineering-Plugin RhinoResurf; Netzmodellierungs-Plugin T-Spline, usw., und ständig aktualisiert. Rhino verfügt über eine so robuste Bibliothek professioneller Plugins, dass die mit dieser Software entworfenen Modelle präzise Formen, realistische Rendering-Effekte und attraktive animierte Werbeaktionen aufweisen. Wenn es für Schmuckdesign verwendet wird, kann es auch schnell modellieren, automatisch Steine anordnen und das Nettogewicht von Gold und Edelsteinen genau berechnen, genau wie professionelle Schmuckdesignsoftware.
3.3 3DESIGN
Die professionelle Schmuckdesignsoftware 3DESIGN gehört zu dem französischen Unternehmen Type3, das 1988 in Lyon gegründet wurde. Als führende künstlerische CAD/CAM-Software für die industrielle Entwicklung hat sie wesentlich zur industriellen Gravur und zum 3D-Schmuckdesign beigetragen.
3.3.1 Vorteilhafte Technologien:
3DESIGN konzentriert sich auf Schmuckdesign und professionelles Uhrendesign. In der neuen Version wurden die Funktionen für Schmuckdesign und -bearbeitung weiter verbessert, und die gängigen Computerkonfigurationen können die Anforderungen an die Softwareinstallation erfüllen (kompatibel mit Mac- und Windows-Systemen). In der Regel kann man die Bedienung der Software in etwa drei Monaten erlernen.
Die Software ist einfach zu bedienen und ermöglicht es, das Modell jederzeit zu drehen und zu skalieren. Sie verfügt über Rendering-Funktionen, die es dem Benutzer ermöglichen, die gerenderten Materialien des Modells sofort auf der Benutzeroberfläche zu sehen, so dass die Designer die Details ihrer Arbeit schnell erkennen und das gesamte Schmuckdesign kontrollieren können. Bei kommerziellen Aufträgen ermöglicht es außerdem rechtzeitige Überarbeitungen, Online-Freigabe und Kataloganzeigen, um vor der Bearbeitung ein effektives Feedback von den Kunden zu erhalten und so die Genauigkeit des Endprodukts zu verbessern.
3DESIGN hat auch eine einzigartige "Verknüpfungstechnologie" entwickelt, mit der bestehende Designentwürfe schnell geändert werden können, um neue Designmodelle zu erhalten. Wenn die Erstellung eines Entwurfs 4 Stunden dauert, würde die Anfertigung von vier ähnlichen Stücken etwa 16 Stunden in Anspruch nehmen, aber "parametric" kann die kreative Geschichte des Entwurfs verfolgen, wobei jeder Schritt aufgezeichnet wird. Daher können durch Änderung eines beliebigen Schrittes und erneute Bearbeitung neue Werke ohne zeitliche Begrenzung oder Häufigkeit entworfen werden, so dass jederzeit Innovationen möglich sind. Darüber hinaus berechnet die 3DESIGN-Software alle Schritte automatisch neu, was die Modellierungszeit erheblich verkürzt. Die Software verfügt außerdem über eine umfangreiche Datenbank mit Edelsteinen, Fassungen und Zubehör sowie über leistungsstarke Funktionen wie automatische Steinfassungen, Kanäle, Sweeping, Arrays und Goldgewichtsschätzungen, die die Erstellung verschiedener Schmuckstile erleichtern.
3.3.2 Formgebung und Verarbeitung:
Nach der Verwendung der Software, um eine gute Arbeit zu entwerfen, können Sie die Verarbeitung des Modells eingeben. 3DESIGN kann STL-Dateien ausgeben und kann direkt mit Rapid-Prototyping-Maschinen und 3D-Druckern verbunden werden. Es ist eine All-in-One-Software, die Design und Verarbeitung Ausgabe integriert.
3.3.3 Andere Erweiterungsplugins der Software:
3DESIGN hat viele verwandte Zusatzsoftware, wie 3Shaper und DeepImage. Die Verwendung mehrerer Software in Kombination kann die Schmuckerstellung müheloser machen.
3Formgebende Funktion:
Diese Software verfügt über zwei der stärksten technischen Funktionen: Unterteilungsflächen und Hybridmodellierung. Wenn Sie das 3Shaper-Plugin in 3DESIGN ausführen und das zu erstellende Modell öffnen, können Sie verschiedene Winkel, Punkte oder Flächen auf dem Modell frei drehen und messen. Sie können auch mehrere Punkte und Linien voreinstellen, um das Produkt in unzählige kleine Flächen zu unterteilen. Durch Schieben, Ziehen und Überbrücken zwischen den Flächen können Sie die Form des Produkts verändern und eine Freiform-Modellierung durchführen, bei der jede beliebige Form wie Knete geformt wird. Auch bei der Gestaltung von Kleinplastiken wird diese Software häufig eingesetzt, wobei zunächst die Form des Werks mit der Software entworfen wird. Mithilfe der 3D-Drucktechnologie wird dann ein 1:1-Modell erstellt, und schließlich wird es von Jadeschnitzern und Holzschnitzern nach dem Modell geformt. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle der Form, spart Arbeitszeit und verringert den Materialabfall. Bei der Schmuckgestaltung kann diese Software für die Nachbearbeitung von Details wie z. B. Kanten verwendet werden, so dass die gemeinsame Verwendung von 3DESIGN und 3Shaper die Schmuckstücke noch exquisiter machen kann.
DeepImage-Rendering-Funktion:
DeepImage ist auch eine Assistenzsoftware für 3DESIGN. Als eine Funktion von 3DESIGN CAD8 ermöglicht DeepImage den Designern, schnell hochauflösende "Raytracing"-Bilder und "Animationen" (Quicktime, PNG oder kontinuierliche JPG-Bilder) zu erstellen. DeepImage verfügt außerdem über folgende Funktionen: Auswahl von Schmuckmaterialien und -szenen aus einer bestimmten Datenbank, Ziehen und Ablegen von Materialien, Darstellung in einer vollständigen Umgebung, bessere Integration in das Produktdesign und automatische Berechnung und Darstellung von Rendering-Effekten - und das alles in nur wenigen Sekunden.
3.4 ZBrush
ZBrush ist eine leistungsstarke Software für digitales 3D-Sculpting und 2D-Malerei, die 1999 von Pixologic eingeführt wurde. Es hat sich zu einer Kernsoftware in der 3D-Industrie entwickelt, die hauptsächlich in den Bereichen Film-Spezialeffekte, Videospiele, Illustrationsdesign, Werbeeffekte, 3D-Druck, Schmuckdesign, menschliche Modelle, Automobildesign, Konzeptunterricht und anderen Branchen eingesetzt wird.
3.4.1 Vorteilhafte Technologien:
Die Geburt von ZBrush hat revolutionäre Veränderungen im gesamten 3D-Designbereich mit sich gebracht. Im Gegensatz zu herkömmlicher 3D-Software, die sich bei der Modellierung auf eine Maus und Parameter verlässt, verwandelt sie die komplexesten und arbeitsintensivsten Aufgaben der Charaktermodellierung und Texturierung in der 3D-Produktion in einen Denkvorgang, der dem Bildhauen mit Ton ähnelt und die traditionellen Arbeitsgewohnheiten von Designern vollständig respektiert. Die Software bietet verschiedene Arten von 3D-Pinseln und Materialbibliotheken, mit denen Designer Werkzeuge wie 3D-Pinsel über ein Grafiktablett oder eine Maus steuern können. Das Konzept der Mausbedienung ähnelt den verschiedenen Meißeln und Pinseln, während lästige Aufgaben wie Topologie und Netzverteilung automatisch im Hintergrund erledigt werden. Designer und Künstler können ihrer Kreativität freien Lauf lassen und ihre Arbeiten so vollenden, als würden sie von Hand zeichnen oder modellieren. Gleichzeitig können sie kontinuierlich Farb-, Rendering- und andere Effekte anwenden, die Farbe, Textur, Beleuchtung und Präzision des Werks verändern und so eine echte Integration von 3D erreichen.
Mit ZBrush-Pinseln lassen sich Hautdetails wie Falten, Haarsträhnen und Flecken sowie detaillierte Bump-Modelle und Texturen leicht formen. Außerdem können komplexe Details in Normal Maps und Modelle mit niedriger Auflösung und gut umhüllten UVs exportiert werden, was die Erkennung und Anwendung in großer 3D-Software wie Autodesk Maya, 3DS Max und Lightwave erleichtert. Daher ist diese Software auch ein wichtiges Modellierungs- und Materialwerkzeug in der professionellen Animationsproduktion. Bedeutende Spiele wie "Assassin's Creed" und "Call of Duty" sowie bekannte Filme wie "Fluch der Karibik", "Der Herr der Ringe" und "Avatar" haben alle die ZBrush-Software für die Produktion verwendet.
3.4.2 Umformung und Verarbeitung:
Mit ZBrush entworfene Werke können direkt in Formaten wie STL ausgegeben werden, um sie mit verschiedenen 3D-Druckern für die physische Modellausgabe zu verbinden. Es ist auch möglich, genaue Modelldaten, die von hochpräzisen 3D-Scannern erfasst wurden, zur weiteren Bearbeitung und Verfeinerung in die Software zu importieren.
Viele Modellkunstwerke werden durch 3D-Druck erstellt, nachdem sie mit ZBrush entworfen wurden. Die nahtlose Verbindung zwischen Design und physischer Ausgabe ermöglicht es, die kreativen Konzepte von Designern und Künstlern schnell von der virtuellen in die reale Welt zu übertragen, was die Designkosten erheblich reduziert.
Alexander Beim, Einstein-Statue, ZBrush-Modellierarbeiten
Xu Zhelong, Goldene Schuppe Junior (nicht gerendertes Bild)
Xu Zhelong x Kaiten Studio，Golden Scale Junior, Physikalische Skulptur
3.4.3 Die Anwendung von ZBrush im Schmuckdesign:
Die 3D-Bildhauerfähigkeiten von ZBrush ähneln der traditionellen handgeschnitzten Wachsskulptur, mit feinen Schnitzpinseln und Werkzeugen zum Schieben, Ziehen und Drehen, die die Modellierform nach Belieben verändern können. Diese handarbeitsähnliche Funktionalität eignet sich sehr gut für die Erstellung von abstraktem, menschlichem, tierischem, floralem und verschiedenen anderen Arten von Schmuck und ermöglicht gleichzeitig eine detaillierte Ausarbeitung des Werks, wodurch die Einschränkungen der Detailgestaltung in herkömmlicher CAD- oder NURBS-basierter 3D-Software überwunden werden.
ZBrush kann auch mit 3D-Software wie JeweICAD und Rhinoceros verwendet werden. Zum Beispiel können Modelle von Edelsteinen und Schmuckzubehör aus JeweICAD im STL-Format exportiert und dann zur Verwendung in ZBrush importiert werden. Geometrische, blockartige Schmuckstücke können schnell mit Rhinoceros erstellt und in ZBrush verfeinert werden. ZBrush verfügt über verschiedene Materialsphären und Rendering-Werkzeuge, die es ermöglichen, jedes Teil des Schmucks mit verschiedenen Materialien zu rendern. Zusätzlich zu den traditionellen Materialien wie Gold, Silber und Kupfer gibt es verschiedene Rendering-Materialien wie Glas, Perlen, Edelsteine, Sand, Holz und Kunststoff, und die Benutzer können ihre eigenen Materialtexturen erstellen, was die Bedürfnisse der Designer enorm befriedigt. Sobald das Modelldesign abgeschlossen ist, können die Materialien direkt ausgewählt werden, um einen realistischen Effekt zu erzielen, was eine gute Rolle bei der Kontrolle der Qualität des Endprodukts spielt.
Abschnitt II CNC-gesteuerte Schnitztechnik
CNC ist die Abkürzung für Computer Numerical Control. Eine CNC-Graviermaschine besteht aus einem Computer, einer Graviermaschinensteuerung und der Hauptgraviermaschine. Bei der numerischen Steuerung der Graviermaschine handelt es sich um ein Bahnsteuerungssystem, bei dem die Verschiebung jeder Bewegungsachse das Steuerungsobjekt ist und die Bewegung jeder Bewegungsachse koordiniert wird. Das Verfahren läuft wie folgt ab: Zunächst werden Modelldesign und Layout mit Hilfe einer speziellen, im Computer konfigurierten Graviersoftware durchgeführt, und die Dateninformationen werden vom Computer automatisch an die Steuerung der Graviermaschine übertragen, die sie dann in Leistungssignale für Antriebs- oder Servomotoren umwandelt. An diesem Punkt erzeugt die Hauptgravurmaschine den Gravurwerkzeugpfad für drei oder mehr Achsen, und die Gravurwerkzeuge, die entsprechend dem zu bearbeitenden Material konfiguriert sind, beginnen sich mit hoher Geschwindigkeit zu drehen und führen subtraktive Prozesse wie Schneiden, Fräsen und Bohren an dem auf der Werkbank der Hauptmaschine befestigten Material durch. Nach dem Vorgang können verschiedene flache, dreidimensionale und Reliefmodelle, die im Computer entworfen wurden, graviert werden.
Kleine CNC-Graviermaschinen sind auch in der Schmuckindustrie für das Rapid-Prototyping-Verfahren weit verbreitet. CNC-Graviermaschinen können eine Vielzahl von Materialien wie Holz, Bambus, Leder, Kunststoff und Wachs verarbeiten und auch Metallmaterialien direkt bearbeiten. Dieses Verfahren eignet sich für verschiedene komplexe dreidimensionale Oberflächenprofile, Texturen und flache Hohlkörper, wobei die Bearbeitung von Modellen mit inneren Strukturen, halbgeschlossenen und geschlossenen Strukturen eine größere Herausforderung darstellt. CNC-Graviermaschinen, die für die Schmuckherstellung verwendet werden, können mit verschiedenen CAD-Software-Datenformaten kompatibel sein, wie z.B. Rhino, JewelCAD, Solidworks, ArtCam, etc. Sie können auch professionelle Gravurmodellierungssoftware wie Type3 für das Design verwenden, wodurch die Qualität der Modelle verbessert wird. Daher sind Schmuckstücke und kleine Kunsthandwerke, die mit CNC-Technologie hergestellt werden, in der Regel sehr hochwertig. Zu den gängigen Marken für kleine CNC-Graviermaschinen, die für die Schmuckbearbeitung eingesetzt werden, gehören Beijing Jingdiao und die französische Firma Gabar.
Die 3D-Scantechnologie wird häufig mit der CNC-Gravur- und 3D-Drucktechnologie kombiniert, wobei die gescannten Daten zur Anpassung in einen Computer importiert und dann mit der CNC-Gravur- oder 3D-Drucktechnologie zur Formgebung verarbeitet werden.
CNC-Lasergraviermaschine zum Schnitzen von Metall
Metallhandwerk, hergestellt mit CNC-Graviermaschine
Große CNC-Graviermaschine in Industriequalität
Kleine CNC-Graviermaschine
Handheld 3D-Scanner
Rotierender Desktop-3D-Scanner
Wüstenblume No.1 ~ 5 Serie, Lila Sandelholz, Kleines Blatt Rotes Sandelholz, Chen Gui Bao, Zebraholz, Mikrokonkav Gelbes Sandelholz, Perle, 925 Silber
