3D tisk modelů z Revitu - praktické pokyny

Tytam jsou doby pracného vytváření architektonických modelů z kartonu, lepenky, balsy, polystyrenu, plastů, pletiva nebo z papírmaše. Dnes má architekt k dispozici rychlejší, méně pracné a levnější metody, jak znázornit záměr stavby ve 3D, v podobě snadno uchopitelné i pro laika - investora či širokou veřejnost.

Pro CAD a BIM projekty je nesnazší cestou pro 3D prezentaci tvorba počítačové vizualizace - statického rendrovaného pohledu (Revit, 3ds Max), animovaného průchodu či průletu (3ds Max, Enscape), interaktivně ovládané 3D scény (Enscape) nebo virtuální reality (VR) s využitím 3D brýlí (Enscape, 3ds Max Interactive).

Jsou ale situace, kdy je hmatatelný fyzický architektonický model prostě tou nejlepší, přímo působící variantou. Pak přichází ke slovu možnosti jeho digitální výroby, v dnešní době nejčastěji formou aditivní výroby, tedy 3D tisku.

Máme tedy vyprojektovaný 3D BIM model připravený v nejpoužívanější BIM aplikaci, v Autodesk Revitu, a chceme jej vytisknout ve 3D. Jak postupovat? Především tedy musíme mít 3D tiskárnu nebo alespoň přístup ke službě 3D tisku (ať už komerční nebo "přátelské" službě). 3D tiskárna ale očekává model s určitými vlastnostmi a v určitém formátu. Ty se dosti liší od standardních CAD formátů exportovatelných z Revitu či jiné projekční aplikace. Co s tím?

Rozhodli jsme se tuto typickou cestu projít a sepsat několik hlavních doporučení pro postup 3D tisku makety typického architektonického modelu. Využili jsme služby společnosti Průša, která nabízí cenově dostupné 3D tiskárny, co nezruinují kapsu žádného projektanta. BIM data poskytla společnost CASUA, konkrétně své projekty bytových domů Na Neklance a Na Dračkách.

Ukázka výsledného 3D tisku:

BIM modely: CASUA, 3D tisk: Prusa Research

Poznámky a doporučení k postupu:

Předem je potřeba poznamenat, že 3D tisk architektonických modelů je složitější než běžnější tisk 3D CAD objektů. 3D tiskárna nejlépe zvládá tisk modelů tvořených "vodotěsnými" objemovými tělesy. Stavařské modely jsou však standardně jen "dutiny" obalené tenkými stěnami. V případě potíží lze využít objemové rodiny modelované na místě (in-place) a vyplnit tvar stavby objemovou hmotou. Pro ošetření příliš tenkých prvků nebo vypuštění malých prvků lze též využít možností vizuálního programovacího nástroje Dynamo.

• Pro Revit budete potřebovat doplněk "STL Exporter". Ten si stáhnete z vašeho účtu Autodesk Account (starší verze na Autodesk Apps). V doplňku lze nastavit (zpravidla postačí výchozí nastavení):
  
  • STL formát (Binary, ASCII) – většina 3D tiskáren podporuje defaultní volbu Binary
  • Možnost zahrnout připojené modely do exportu – např. pro tisk objemové urbanistické studie, pokud to daný model vyžaduje
  • Možnost vyexportovat barvy geometrie – zní zajímavé, ale pravděpodobně narazíte na možnosti vaší 3D tiskárny...
  • Možnost vyexportovat model ve sdílených souřadnicích – pro 3D tisk nedává moc smysl
  • Možnost nastavit jednotky exportu – na výběr jsou jak metrické tak imperiální jednotky (měřítko lze zpravidla ovlivnit i v tiskové aplikaci pro vaši tiskárnu)
  • Možnost zahrnout zvolené kategorie a podkategorie do exportu – tato možnost je velmi důležitá, lze totiž hodně pro tisk nepotřebných prvků odfiltrovat právě v tomto dialogu. U načitatelných rodin, které pracují s podkategoriemi, lze jejich model díky této funkci zásadním způsobem zjednodušit. Filtr by měl nastavovat člověk, který dobře zná daný BIM model, resp. má daný model zmapovaný tak, aby omylem nevypnul něco, co by při 3D tisku modelu následně vadilo.
• Příprava podkladů k tisku (v ovládací aplikaci tiskárny) z STL trvala asi hodinu, spočívala v opravě modelu, nařezání a přípravě tzv. podpor.
• Každá část budovy Na Neklance se tiskla přibližně 30 hodin, dva hlavní bloky budovy Na Dračkách (NDR_ADRS) pak každý 80 hodin. Onen rozdíl vznikl z toho důvodu, že u NDR_ARS se tiskly všechny vnitřní zdi, což zvýšilo dobu tisku. U budovy Na Neklance se oproti tomu automatickou opravou eliminoval interiér a budova se proto tiskla rychleji.
• Jak optimalizovat BIM model pro tisk:
  
  • Modely z BIM aplikací Revit či ArchiCAD nebývají pro 3D tisk vhodné, často jsou tvořeny nespojenými bezrozměrnými plochami. Automatické opravy těchto modelů často nedopadají ideálně. Vzhledem k tomu, že pro 3D tisk jsou vhodné modely tvořené vodotěsnými 3D tělesy, je v architektické praxi někdy lepší projekt přemodelovat zjednoušeně, přímo pro 3D tisk.
  • Budovy lze tisknout v kuse tak jak probíhal ověřovací tisk, pokud ale budete projekty nově vytvářet přímo pro tisk, je dobré je pro tisk optimalizovat. Jedním ze způsobů je vhodné nařezání objektů na více částí. Např. je vhodné říznout budovu na patra tak, aby tisk začínal tiskem stropu/podlahy, popř. balkónu.
  • Také je vhodné některé části modelu tisknout separátně v jiné orientaci základní roviny, jmenovitě okna. Tiskárna je sice schopna tzv. přemosťování, tedy táhnout vlákno vodorovně s podložkou bez výrazného prověsu, a také malých sloupků na výšku, lepšího výsledku je ale dosaženo, pokud celý okenní rám vymodelujete separátně, vytisknete naležato a do modelu poté vlepíte. Tiskem více dílů z různých odstínů také můžete dosáhnout lepší věrnosti modelu bez nutnosti dalšího ručního barvení.
  • Dále je vhodné pracovat s minimální úrovní detailu - pokud máte např. vymodelované zábradlí z 5mm plechu ve skutečné velikosti, při zmenšení na měřítko pro tisk tento detail zanikne. Tyto detaily je tedy vhodné vytvořit nově tak, aby pro tisk měly velikost alespoň 1mm.
  • Nedoporučujeme zahrnovat do tisku detaily typu nábytek, světla, apod.
  • Pro zpracování STL modelu (stereolitografie) a přípravu pro tisk lze využít bezplatnou aplikaci Autodesk Meshmixer.

Máte vlastní zkušenosti a doporučení pro 3D tisk? Ozvěte se v komentářích a pomozte nám dotvořit tyto pokyny.