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[3D繪圖] 復活節玩彩蛋_復活節彩蛋架繪製for DesignSpark Mechanical 2.0

作者/攝影  陳煜倫
時間  1小時
成本 約120元(列印時間20分)
難度  * * *
材料表
  • 3D列印機乙台
  • 列印耗材乙捲

復活節各位會想到甚麼呢?大家都怎麼慶祝呢?我猜大家大多想到的都是畫彩蛋吧!(沒關係!至少我是這樣想的),一般展示彩蛋的外型需要個架子,我們今天就來畫擺彩蛋的架子吧!

但在開始畫以前我們先來了解一下復活節怎麼來的。復活節顧名思義是指耶穌復活的日子,但是日子的計算有過些爭議,之後計算方式以每年3月21日當日或之後,出現月圓後的第一個星期日,就是復活節。今年(2017)復活節是4月16日。

那又為何要有彩蛋呢?傳說復活節彩蛋是復活節兔子發送的,蛋象徵初春一切恢復生機,兔子象徵多產和生命力。這節日後來加入很多民族的紀念法,現在主要就是做彩蛋了。

了解了就開始來畫圖吧!

Step1.繪製準備

本次使用的軟體是DesignSpark Mechanical 2.0

軟體優勢:繪製方便、計算精準、與高階繪圖軟體方式相近、免費軟體。請由DesignSpark官網下載軟體。下載後首次安裝時會請您註冊一個帳號,依提示寫入依些資料就可以了。

 

Step2. 開啟DSM軟體

當我們開啟程式後會看到這樣的頁面,但這裡不是我們製圖的地方。

 

在螢幕左上角有檔案按鈕,按下後可看見上圖。依序按下【檔案】→【新增】→【設計】來開啟一個新設計案(或直接用快速鍵Ctrl+N)

Step3.繪製切面圓型

 

 

開啟後可以發現出現網格狀,網格上方有兩個有顏色的線,比對XYZ軸標示,就能發現與XY軸顏色一致。也就是指現在所處的平面為XY平面。

 

因我們要作圖的平面希望能是垂直於底面,所以我們要重新選擇作圖平面,因此點選3D模式後,點回草圖模式。

 

 

這時就可以再次選擇作圖平面,我們要選擇XZ平面,依照顏色知道是紅色及藍色。

 

 

點選後注意顏色,或是用左下角的軸向指示判別。

 

 

接著我們先畫出一個四方型以輔助作圖。

 

 

四方形其實他同時也是正多邊形,正好我們有個多邊形的指令可以運用。

 

 

【多邊形】的按鈕如上圖,在草圖功能鍵區第三排。按下後會反黃,代表已經選取。

 

 

點選原點後向外拉出,就會出現一六邊形,同時可看見有面數、直徑【Φ】、角度,三個對話框,可以利用【TAB】鍵切換輸入目標,將面數改為4,直徑輸入30,角度90,就會完成上圖。

 

 

做完動作要有習慣回選取模式,才不會不小心動到已經畫好的圖。

回到選取模式用滑鼠左鍵點選四方形會發現四方形會變綠色,並且在鼠標右上方出現對話方塊。此時將鼠標移動至對話框,可發現對話框右側按鈕叫【建構】。

 

 

按下後四方形即變為虛線。

 

 

再來使用【線條】功能畫出ㄑ的形狀,利用四邊形及原點即可完成。

 

 

畫出兩條直線後產生如上圖形。

 

 

使用【建立圓角】指令,將接近原點的角修成圓角。

 

點下尖端後會出現有個R字樣對話框,代表圓角半徑,輸入10就完成上圖。

 

 

回【選取】模式將ㄑ的形狀及圓角用Ctrl配合左鍵全都選取起來,被成功選取的部分會變成綠色。

 

 

選取後使用【平移複製】指令幫助作圖。

 

 

因為已經將ㄑ選取完成,按下【平移複製】指令後移動滑鼠即可看到一個被複製出來的ㄑ。將滑鼠移到圖形的外側然後在對話方塊中輸入1。

 

 

完成後上下兩側會有開口,用線條指令將其封閉。

 

利用方形上下邊的中點及建構線指令畫出一垂直且通過『原點』的直線。

Step4. 從圖形建立出本體

 

按下【拉出】指令,會發現左方有多出些功能按鈕,再如圖點選【旋轉】。

 

 

按下後可發現有文字提示出現在左上方。依提示選擇剛剛畫出的軸(建構線)。

 

 

依提示選取剛畫好的封閉圖形。

 

 

選好後用滑鼠中鍵按住往上推,就可發現原點附近有個黃色環形箭頭。

 

 

用左鍵拉動環狀箭頭出現部分實體圖形,並有角度數值對話框出現可供更改,輸入360。

 

 

完成後就出現架子的基本型態了。

 

Step5.切銷出造型

切銷形狀依然需要作圖平面,可是適合作圖的XY平面被擋住了,因此為了方便繪製,我們需要另外製造平面。

有些人可能知道些平面的條件,其中最基本的就是三點成一面。但是我們今天不這樣使用。我們使用圓定義平面。

 

按下平面指令,在中間偏右的區域有一區叫插入,有個像平行四邊形的就是【平面】指令按鈕。

 

 

直接點選上方圓形邊緣,就能直接產生平面。點下左鍵後有看到藍色方框不因為滑鼠移動而消失,就是已經完成平面了。

 

 

完成平面後,用草圖模式選擇剛剛畫出的平面進入作圖。

 

 

按下下方功能鍵【正面視圖】,將圖面轉正。

 

 

畫出想要的圖形,這裡用橢圓形來示範。等會作圖後會向下切銷本體,所以我們要在這裡劃出要切掉的圖形。

在草圖區域有【橢圓】的指令功能鍵,在圓點點一下代表圓心位置就可拉出圖形,拉出想要的長度後點一次左鍵,會換成寬,決定後點下左鍵就完成橢圓。

 

 

橢圓長寬可以自己決定,但是長不可超過25。寬也不宜過寬,約在2以下。長超過會使架子不堅固,或是直接切斷。寬超過會使等會複製的圖形減少,或直接讓中間斷掉,這些情況都可以再等一下複製圖形時可以看出來。

 

 

這裡要請各位注意一下,這裡的步驟比較多。

請先選取橢圓成為綠色,這時依序按下【移動】→【選項-移動】→【建立陣列】。

選取完畢就可以轉動藍色箭頭。

 

 

轉動到約72度角時會產生約5個橢圓,當然若不同角度也有不同數量,不過注意,兩相鄰橢圓重疊部分不可太高,若到達綠色本體的高度就代表切下去會斷成兩半。因此剛剛才會要將寬度限制在2以下,這裡複製的數量也只有5個。

 

 

完成圖形複製(陣列)後,中間有很多圖形重疊的部分,那會讓我們拉出切銷時產生不便,因此我們需要做些修剪(剪裁)動作。在草圖指令區,第二排最右功能鍵就是【修剪】,在這裡我們使用窗選技法完成。

 

 

注意上圖箭頭處有個不明顯的小框框,那是用滑鼠按住左鍵拖曳產生的。這時框框框住的地方有效範圍會變成綠色。這時放開左鍵確定就能將綠色的線段減掉。

 

 

完成圖形修剪後就可以很方便的選取好整個切銷圖形,選取後用【拉動】指令準備切銷。

 

 

選擇好圖形後會發現鼠標右上角出現對話框,點選【-】符號,指定等一下的動作是切銷。

 

 

向下拉動超過本體的長度就會發現整個蛋架圖形已經切削完成。

 

完成後利用滑鼠中鍵稍微轉動,觀察所完成的圖形,這樣就可以存檔了。

Step6. 存檔

按下【檔案】→【儲存】就可完成存檔。存檔後可保留繪圖軟體自用的檔案。方便日後參考或修改。但是要拿來列印的檔案不相同,因此需要另存。

 

依序按下【檔案】→【另存新檔】。

 

在存檔類型對話框後方有個向下箭頭,按下後會出現下拉式選單,選擇STL檔。

按下後再按【存檔】就完成了。

這樣大家就可以將完成的STL檔案交給3D列印機輸出了。希望大家喜歡今天的課題。

 

相關文章:

[ 3D繪圖 ] 浪漫情人節-自製巧克力與造型模具for DesignSpark Mechanical 2.0

DesignSpark Mechanical是一款簡易好上手的3D繪圖軟體,除了用來繪製方方正正的機器零件外,也可以有其它的變化。例如:在情人節當天總是會送給對方巧克力,如果巧克力的造型是經由自己的巧思設計出來的,那麼對方收到巧克力時一定會非常驚喜,今天就讓我們來繪製造型巧克力吧。

作者/攝影 郭皇甫/吳怡婷、洪卉君
時間
  •  3D繪圖:10-15分鐘
  • 3D列印:12分鐘
  • 真空成形:5分鐘
  • 煮巧克力:2分鐘
成本
  • 3D列印件54元(4.5元/分鐘)
  • 塑料一片60-100元
  • 巧克力磚230元
難度  * *
材料表
  • 3D印表機
  • 真空成形機
  • 塑料
  • 巧克力磚少許
  • 鐵碗、鐵杯
  • 水一杯
  • 電熱水壺

一般在做巧克力或是果凍時,都會將巧克力或是調好的果凍倒入模具,冷卻後取出,而其中所使用的模具就是我們今天要來繪製的模型。當然,繪製後所印出的3D模型並不適合拿來當作模具直接使用,所以我們會利用真空成形機,將3D模型成形為一個模具,如此一來我們就有了自製的模具來做出巧克力。

以下的步驟中,我們使用了矩形和弧線組合出愛心的圖樣,並使用薄殼功能將拉動後的愛心實體做出空心的造型,好處是節省了列印線材的使用,同時也節省列印的時間。(當然,您也可以不使用薄殼,直接做出實心的愛心喔!)

 

Step1.正面視圖。

請從「檔案/新增/設計」開啟一個新的設計,並找到左上角的「定位/正面視圖」,點擊後就會把格線從原本的斜視圖,轉成平視圖,也方便我們繪製圖形。

圖1 正面視圖

 

Step2. 建立建構線。

點選左上角的「草圖/圓形」(或是按下ALT+C),在格線上任一點當作圓心,按一下滑鼠左鍵後,移動滑鼠,您可以看到圓形的大小跟著您的滑鼠改變,此時在鍵盤上輸入30後,按下ENTER,就會得到一個直徑為30mm的圓,在圓的外框上按下滑鼠右鍵,選擇「建構開啟/關閉」,如此一來,圓的外框就會變為虛線。(建立建構線的好處是,它可以拿來當作繪圖尺寸的參考,又不會被視為圖形的一部份,所以不必擔心它會成為您最終的圖形)。

圖2 建立建構線

Step3.繪製矩形。

在DesignSpark Mechanical中,要繪製出矩形有許多種方式,您可以按ALT+L利用線條功能繪製;或是按下ALT+R利用矩形功能繪製;亦可以選擇「草圖/多邊形」輸入邊數與角度後繪製。在本篇我們使用「草圖/三點矩形」,在圓形的上方、左方、下方各按下滑鼠左鍵後,即完成我們要的矩形。

圖3 繪製矩形

Step4.繪製二個半圓。

點擊「草圖/三點弧線」,以矩形左上方的邊長當作半圓的直徑,分別在邊長的二端點擊滑鼠左鍵後,將角度決定在180度。(您也可以自行決定喜歡的角度,角度愈小,半圓也會愈小)另一邊也是以同樣的方式完成半圓。

圖4 繪製半圓

(半圓愈小的情況,所呈形的愛心形狀)

圖5 較小的半圓

(半圓愈大的情況,所呈現的愛心形狀,似乎像米老鼠的耳朵…)

圖6 較大的半圓

 

Step5.切除線段。

點擊「草圖/修剪」(或是按下ATL+T)將不需要的線段剪除,在這裡我們剪掉矩形上方左右二邊的邊長。

圖7 剪除多餘線段

 

Step6.拉動成形。

點選「編輯/拉動」(或者按下ALT+P),點選愛心表面,按住滑鼠中鍵旋轉視圖後,鍵盤輸入數字10,就會形成一個高度10mm的愛心。(您也可以自行決定愛心形成的高度)

圖8 拉動成形

Step7.形成薄殼。

點選「插入/薄殼」,點擊愛心的一面,並輸入數字2,即可形成外殼厚度為2mm的愛心空殼。(您也可以自行決定殼厚)

圖9 薄殼

Step8.圓角修飾。

軟體預設在拉動的狀態下,點選邊線的預設功能為「圓角」,所以我們只要點擊「編輯/拉動」,再點選愛心的邊框後按住滑鼠左鍵拉動,即可將原本尖銳的邊,修飾成柔和的圓角。(在拉動的狀態下,點選邊線的同時,滑鼠游標上方也會出現圓角的功能列;或是在左方的「選項/一般」找到圓角的功能)

圖10 修飾成圓角

繪圖完成後,我們選擇右上角的「插入/匯出選項/3D列印(* .STL)」將檔案存成STL檔後,即可利用3D印表機列印。

圖11 存成STL檔

接著我們再利用真空成形機,將列印出的3D模型做成模具。

圖12 將列印件放置真空成型機

圖13 真空成型愛心模具

(有關真空成形機的使用,請參閱我們的部落格文章【老闆推坑開箱文】EGO form桌上型真空成型機VF100A好好玩

接下來是巧克力的灌模,我們將買來的巧克力切碎後放在鐵杯中,鐵碗內倒一些水,放入鐵杯並隔水加熱,您可以在家中使用電磁爐或是瓦斯爐,若這二種都沒有,亦可以使用電熱水壺。(巧克力可使用市售烘焙用巧克力磚,例如「深黑苦甜」、「特級純白」、「72%杏仁黑」等)

圖14 巧克力隔水加熱

等到巧克力熔解後,再倒入模具。

圖15 將熔解的巧克力倒入模具

 

直到巧克力完全冷卻後,即可取出囉!(若您身邊有冰箱或是冷凍櫃,也可放置冷凍約30分鐘後即可)您也可依照自己的喜好加入小熊軟糖、糖花、糖粉…等,讓巧克力看起來更繽紛。

圖16 巧克力冷卻成型

圖17 白色愛心巧克力

如何?是不是有趣又好玩呢?沒想到3D繪圖也能結合一些IDEA做出好吃又好玩的東西呢,相信您也能做出屬於自己的創意巧克力喔!

 

相關文章:

[3D繪圖] 設計自己的積木,樂高齒輪篇(一)

樂高的積木相信很多人都玩過,所包含的組件也包羅萬象,可是每次組想要的東西時,常常發現想要的組件總是不夠多,或是手邊就是沒有這種規格的積木,尤其機械類玩具,齒輪更是其中重要的角色,可總是沒有剛好的規格可用,導致外型需要遷就或做不出來。

在現今社會多數人都見過了3D印表機了,有沒有可能自己製造想要的關鍵積木呢?但是礙於3D軟體往往高貴又難學,免費軟體往往又沒有辦法輸入數值精確定位,難道自製只是空想嗎?

在這樣的困難情況我發現了一線曙光DesignSpark Mechanical,或許以前大家沒聽過這套軟體,可是它除了免費以外高階繪圖軟體的功能大多都具備,而且也能輸入尺寸精確定位,讓我感覺到自製齒輪不再是空想。

因此有了撰寫此篇文章的念頭,當然齒輪畢竟是機械中重要的角色,隨便畫畫可能無法使用,也許我們需要多些篇幅才能完成,今天就讓我們先看看畫齒輪前需要哪些重要的基礎知識吧。

 

作者/攝影 陳煜倫
時間  2小時至3小時(分兩堂課)
成本 

❊ PLA列印約40分鐘
❊ 代課列印約240元整

 

難度  * * *
材料表  ❊ 印匠印表機乙台

❊ PLA用料乙捲

❊ 樂高積木數個

1st.DesignSpark官網

STEP1.下載軟體

進入DESIGNSPARK的首頁,如網站頁面為英文介面可於首頁右上方選擇中文介面。

 

網頁中的選單中,請按下設計軟件 ➜ 三維建模軟件 ➜ 下載及安裝 ➜ 一直下一步就可安裝完成

 

STEP2.註冊帳號

註冊官方帳號可以他人交換心得

 

1st.齒輪的知識

以下齒輪相關圖參考自全華出版社 工程圖學 第七版

STEP1.如何定義齒輪?

齒輪也有不同形式,最常見的平常稱之為正齒輪,下面所有的均以正齒輪來說明。

一般齒輪只要有:

  • 齒數:齒輪上凸起的數目。
  • 模數:決定齒型大小的依據。
  • 壓力角(14°~20°):齒輪直徑與齒形側面的交角。

即可,其他都可以經由計算方式獲得,當然還有個既重要,又不太重要的數據,齒輪厚度,但基本上跟與其他齒輪的配合影響不大。

接下來我們介紹幾個主要的名詞。

STEP2. 節圓

當畫齒輪時會先決定兩齒輪的旋轉圓心。

再畫出以兩個圓心為中心且互為相切的圓。

此兩個相切的圓就可當作兩齒輪的節圓

 

當兩個齒輪互相齧合時,兩個節圓互為相切,所以有很多繪製簡易圖甚至僅繪製節圓來表示。

節圓直徑=齒數X模數。

節圓是畫齒輪最重要的參考圓

 

STEP3. 齒數、模數

齒輪上齒的數目就是齒數,它也決定了齒輪互相間轉動的速度,是計算轉速比例的依據。

模數是用來決定齒型的大小,模數越大齒型越大,而且不同模數的齒輪更是難以配合。

 

與所有齒型的最高點相切圓為齒頂圓

齒頂圓與節圓的差距就是模數

▲圖右為模數1,圖左為模數5▲

畫齒輪的三圓?(齒輪也有三圍?)

畫齒輪圖時有三個重要的圓,節圓、齒頂圓、齒底圓,其中節圓是畫齒輪最重要的參考圓。

齒頂圓直徑=節圓+模數。

齒底圓直徑=節圓-1.25模數。

一般圖面上表示齒輪時,若有畫出三個圓來表示,就是節圓、齒頂圓、齒底圓。

STEP4. 齒型

齒輪依據不同的需求有不同的外型。其中擺線漸開線是最常使用的齒型。現行多以近似畫法完成。主要原因是製造時精度無法掌握,或齒輪運作時影響不大。

此外齒型也並非只有這兩種較精確的齒型才可運作正常,像本篇介紹LEGO使用的齒輪使用三角形畫出的齒型依然可以正常運作。

 

STEP5. 擺線

擺線是一個圓沿一條直線運動時,圓邊界上一定點所形成的軌跡

擺線用於鐘錶使用,能正確的即時互相連動,但是磨損情況較大且需要較精確的間距計算,目前除時間計算等情況已不使用。

 

STEP6. 漸開線

漸開線為一曲線,由繞於一正多邊形或圓形之緊索上之一點,向外伸開時所成。

漸開線齒輪有壓力角恆定的特性,且製作較擺線容易,可容許少許誤差。

因此現行漸開線使用機會比其他種類齒形機會都高。

 

STEP7.適合DS的齒輪製作方法

Lego齒輪因不需太精確的動作,且DS本身是以繪製簡單圖形為主,因此本團隊經實驗以簡化的橢圓齒形畫法完成。

除確保齒輪可用外,亦具備簡單易學特性。

經實驗橢圓形在3D印出的時候可以將誤差降低。避免與原始設計圖樣差距過大。

 

STEP8. Lego Z40齒輪計算

本次以Lego 40齒為範例

以下就是所需計算:節圓=模數X齒數=1X40=40

齒頂圓=節圓+模數X1=40+1X1=41

齒底圓=節圓-模數X1.25=40+1X1.25=38.75

齒寬弧長=節圓÷(齒數X2)=40π÷80=0.5 π

 

第一篇就先介紹齒輪的各項所需知識,後面要開始教畫圖了喔!敬請期待。