Нет 3D-модели детали: как напечатать по образцу, чертежу или фото

Сломалась пластиковая деталь в станке, автомобиле, бытовой технике — а запчасти не продают: модель снята с производства, поставщик ушёл с рынка, или деталь просто никогда не продавалась отдельно. Первая мысль — напечатать её на 3D-принтере. И тут выясняется, что принтер печатает не по детали, а по файлу, а файла нет. Ни у вас, ни у производителя, который его не отдаёт.

Это самая частая ситуация, с которой к нам приходят: детали нет в продаже, модели детали нет нигде. Хорошая новость в том, что 3D-печать без модели возможна: модель — не обязательное условие, а первый шаг работы. Её строят из того, что есть на руках: из самой детали, из чертежа, из эскиза с размерами, иногда — из фотографии. От того, что именно есть, зависит и путь, и точность результата.

Путь у любой такой детали один: исходные данные → 3D-модель → подготовка к печати → печать. Ниже — что можно принести в качестве исходных данных, чем эти варианты отличаются и в каких случаях одного фото не хватит.

Принтер печатает файл, а не деталь

3D-принтер не умеет «скопировать» предмет, который лежит рядом. Ему нужна цифровая модель — точное описание формы: где стенка, какой она толщины, где отверстие и какого оно диаметра. Принтер повторит модель в точности, со всеми её ошибками. Если в модели отверстие на полмиллиметра меньше, чем нужно, напечатанная деталь не наденется на вал, как бы хорошо ни был настроен принтер.

Поэтому вопрос «сколько стоит напечатать деталь» без модели на деле состоит из двух: как получить модель и как её напечатать. Печать — понятная часть. Модель — та, где решается, встанет ли деталь на место.

Как напечатать деталь без 3D-модели: четыре пути

Выбирают их не по вкусу, а по тому, что есть на руках. Чем больше информации о детали, тем меньше приходится угадывать — и тем точнее результат.

Есть сама деталь — модель по образцу. Лучший случай, даже если деталь сломана или изношена. Форму снимают с оригинала — сканированием или обмером, — и моделлеру не нужно ничего домысливать. Подробнее — ниже.

Есть чертёж — моделирование по чертежу. Чертёж уже содержит все размеры и допуски, и модель строится по нему напрямую. Подходит и бумажный чертёж, и его скан, и PDF. Если на чертеже чего-то не хватает — вида, разреза, размера, — это выяснится при построении, и вопрос зададут до печати, а не после.

Есть эскиз с размерами. Рисунок от руки, на котором проставлены основные размеры, — рабочий исходник, если деталь простая: пластина с отверстиями, кронштейн, втулка, заглушка. Эскиз не обязан быть красивым, он обязан быть полным: размеры всех сторон, расстояния между отверстиями, диаметры, толщина.

Есть только фотография. Самый неполный исходник. Для декоративных деталей его часто хватает, для деталей, которые сопрягаются с другими, — почти никогда. Почему — отдельный раздел.

Пути можно сочетать. Обмерить уцелевшую часть детали и достроить отломанную по фото, как она выглядела раньше. Построить модель по старому чертежу и сверить её с образцом. Взять за основу эскиз, а сложный изгиб снять сканированием.

3D-печать по образцу: сканирование или обмер

Образец — самый надёжный исходник, но снимать с него форму можно по-разному.

Обмер — измерение детали инструментом и построение модели по полученным размерам. Это быстрый путь для деталей простой формы: плоскости, цилиндры, отверстия, пазы. Моделлер видит деталь, понимает её назначение и строит модель с правильной геометрией: круглое отверстие останется круглым, плоскость — плоской.

3D-сканирование снимает всю поверхность детали целиком. Оно незаменимо там, где форма сложная: изгибы, скругления, переменная толщина, поверхность, которая повторяет форму соседней детали. Обмерить такую деталь вручную долго и неточно, сканер снимает её за один подход. Подробно о том, как это устроено, — в статье про 3D-сканирование деталей.

Важная оговорка: скан — это не готовая модель для печати. Сканер снимает поверхность такой, какая она есть: с износом, сколами, деформацией. Если деталь треснула и повелась, скан повторит и трещину, и перекос. Поэтому по скану обычно строят новую, чистую модель — с ровными плоскостями, правильными отверстиями и восстановленными поломанными местами. Как это делается и чем «сетка» отличается от инженерной модели, разобрано в статье про реверс-инжиниринг.

Если деталь сломана, принесите все куски, даже мелкие. По ним видно, какой была форма до поломки, а место излома подсказывает, почему деталь сломалась — и где её стоит усилить в новой модели. Если деталь изношена, полезно сказать, какой она была новой: по изношенной поверхности видно, сколько металла или пластика ушло, но не всегда видно, сколько его было.

3D-печать по чертежу или эскизу

Чертёж — самый точный исходник после самой детали, а для новой, ещё не изготовленной детали — единственный. По нему модель строится без догадок: все размеры заданы.

На практике чертежи бывают неполными. Старый чертёж может не совпадать с деталью, которую много лет назад доработали по месту. На чертеже из каталога могут быть только габариты. Поэтому если у вас есть и чертёж, и образец, приносите оба: моделлер сверит одно с другим и заметит расхождения до печати.

С эскизом от руки правило одно: размеров должно хватать, чтобы построить деталь, не угадывая. Простой способ проверить — представить, что по эскизу деталь будет делать человек, который никогда её не видел. Если ему придётся спрашивать «а какая тут толщина?» или «а отверстие по центру или со смещением?» — эскиз нужно дополнить. Удобно сфотографировать эскиз рядом с деталью, если она есть: так понятно, какая сторона где.

Деталь по фото: когда хватит снимков

Фото кажется достаточным: на нём ведь видна деталь. Но для модели фотография отдаёт мало.

На фото нет масштаба. По снимку не понять, 30 миллиметров деталь или 50: она выглядит одинаково. Линейка в кадре рядом с деталью частично решает это.

Фото искажает пропорции. Снимок под углом укорачивает дальнюю сторону и растягивает ближнюю. Чем ближе телефон к детали, тем сильнее искажение. Снимать нужно прямо, сверху или сбоку, а не наискосок, и с расстояния.

На фото видна одна сторона. Обратная сторона, толщина стенок, внутренние полости, защёлки на тыльной стороне — всего этого на снимке нет, и моделлеру придётся это достраивать. Чем больше достроено, тем дальше результат от оригинала.

Поэтому деталь по фотографии — нормальный путь для того, что ни с чем не сопрягается: накладки, заглушки декоративных отверстий, ручки, элементы декора. Для деталей, которые садятся на вал, входят в паз, крепятся винтами или защёлкиваются в ответную деталь, ошибка в полмиллиметра означает, что деталь не встанет на место. Здесь фото — хорошее дополнение к размерам, но не замена им.

Если деталь у вас на руках, а привезти её нельзя — она стоит в оборудовании, её нельзя снять или она за тысячу километров, — фото можно усилить. Снимите деталь с нескольких сторон с линейкой в кадре, измерьте штангенциркулем главное: диаметры отверстий, расстояния между ними, толщину, посадочные размеры — и подпишите их на снимках. Такой набор уже почти эскиз.

Точность: что решает, встанет ли деталь на место

Точность модели — не одно число на всю деталь. В любой детали есть размеры, от которых зависит всё, и размеры, которые почти ничего не решают.

Посадочные размеры — диаметр отверстия под вал, ширина паза, расстояние между крепёжными отверстиями, размер защёлки. Здесь нужна точность: деталь либо садится, либо нет.

Свободные размеры — внешний контур, скругления, декоративные рёбра. Отклонение на миллиметр здесь обычно ни на что не влияет.

Поэтому главное, что нужно знать моделлеру, — с чем деталь сопрягается. Если есть ответная деталь — вал, корпус, кронштейн, — её стоит принести или хотя бы обмерить: по ней посадка проверяется надёжнее, чем по изношенному оригиналу. Если деталь крепится винтами, полезно знать, какими: диаметр крепежа определяет диаметр отверстия.

Модель — не копия, а возможность улучшить

Когда модель строят заново, деталь не обязана повторять оригинал один в один. Если оригинал сломался в тонком месте, стенку там можно утолщить. Если под нагрузкой гнулась консоль, можно добавить ребро жёсткости. Если деталь была литой, а печатается слоями, её форму иногда стоит немного изменить: печатная деталь прочнее вдоль слоёв, чем поперёк, и ориентацию нагрузки учитывают уже в модели.

Это одно из преимуществ пути «нет модели»: раз модель всё равно строится, её можно сразу сделать под печать и под реальную нагрузку, а не под технологию, которой деталь когда-то отливали на заводе. О том, что ещё проверяют в модели перед печатью, — в статье про подготовку модели к печати.

Материал выбирают по месту работы

Модель описывает форму, а будет ли деталь служить — решает материал. Поэтому кроме размеров моделлеру и печатнику важно знать, где деталь работает: под нагрузкой или нет, в тепле или на улице, в контакте с водой, маслом, топливом. Одна и та же форма может быть напечатана из разных пластиков — и прослужит по-разному. Как выбирают материал для улицы, разобрано в статье про пластик для 3D-печати на улице, а чем отличаются технологии печати — в статье FDM, SLA или SLM.

Одна деталь или партия

Модель строится один раз, а печатать по ней можно сколько угодно. Если деталь ломается регулярно или таких деталей в оборудовании несколько, модель окупается тем, что следующую не нужно строить заново: достаточно напечатать. В партии модель особенно важно отладить на первой детали: всё, что поправили на ней — посадку, толщину, ориентацию, — получат остальные.

Чего мы не станем утверждать

Мы не назовём в статье сроки и цену: они зависят от того, что есть на руках — образец, чертёж, эскиз или фото, — от сложности формы, от того, нужно ли сканирование, сколько посадочных мест у детали и из чего её печатать. По образцу, чертежу или фотографиям и описанию задачи назовём для конкретной детали.

Частые вопросы

У меня нет ни модели, ни чертежа — только сломанная деталь. Это можно сделать? Да, это самый частый случай. Модель строят по образцу: обмером или сканированием. Принесите все куски, даже мелкие.

Можно ли напечатать деталь по одной фотографии? Если деталь декоративная и ни с чем не сопрягается — часто да. Если она садится на вал, в паз или крепится винтами — одного фото не хватит: нужны размеры. Измерьте главное и подпишите на снимке.

Деталь стоит в оборудовании, и её нельзя снять. Что делать? Сфотографируйте её с нескольких сторон с линейкой в кадре и обмерьте посадочные размеры. Если форма сложная, деталь иногда можно отсканировать на месте — это обсуждается отдельно.

Чертёж старый, и деталь, кажется, с ним не совпадает. Какой исходник главнее? Приносите оба: моделлер сверит их и найдёт расхождения до печати. Обычно правдивее деталь, которая годами работала на месте.

Будет ли напечатанная деталь точной копией оригинала? По форме и посадочным размерам — да. Но копия не обязана повторять слабые места оригинала: сломанное место можно усилить, а форму подстроить под печать.

Можно ли потом напечатать ещё такие же детали? Да, модель строится один раз, и по ней можно печатать повторно.

Скан — это уже готовая модель? Нет. Скан повторяет деталь вместе с износом, сколами и деформацией. По нему строят чистую модель, которую уже готовят к печати.

Что мы делаем

Recopy Group строит 3D-модели по образцу, чертежу, эскизу и фотографиям, проводит 3D-сканирование деталей, выполняет реверс-инжиниринг, восстанавливает детали по образцу и печатает их пластиком, фотополимером и нейлоном. Пришлите или привезите образец — целый, сломанный или изношенный, — чертёж или эскиз с размерами, если они есть, фотографии детали с нескольких сторон с линейкой в кадре. Напишите, с чем деталь сопрягается, где она работает и сколько штук нужно. По этому мы скажем, какой путь подходит и что получится.