OMA-Intro 3D Design

In dit onderdeel leer je een 3D object te ontwerpen en te printen met een 3D printer.

Planning
Week 1	Het meest belangrijke is een account voor PaperCut dus daar moet je echt mee beginnen. Als je dat voor elkaar hebt en je hebt het voorbeeld precies kunnen namaken dan zijn we al heel tevreden.
Week 2	Je maakt de sleutelhanger verder af en exporteert hem. Daarna kun je hem misschien uitprinten.
Week 3	De kans is groot dat alles af was, maar je de boel nog moet uitprinten. Dat kun je deze les misschien doen. Let er even op dat je meerdere objecten tegelijk kunt uitprinten (maar daar moet je wel voor samenwerken)!

Inleiding

Tegenwoordig kan je de meest fantastische dingen maken met een 3D printer. Bedrijven gebruiken het om supersnel nieuwe prototypes te ontwikkelen. Universiteiten gebruiken 3D printers om heel nauwkeurig kleine onderdelen te maken in hun onderzoek en in de bouw wordt geëxperimenteerd met het 3D printen van huizen. Voordat je echter iets kunt 3D printen, moet je eerst iets in 3D kunnen ontwerpen. Dus laten we daar maar eerst mee beginnen!

Autodesk Fusion

Logo Fusion

Er zijn heel veel programma’s om 3D te ontwerpen. Twee populaire gratis opties zijn bijvoorbeeld Blender en Sketch (van Google). Maar beide programma’s hebben soms wat moeite met ontwerpen die je vervolgens ook kunt maken. Vandaar dat wij Fusion 360 en PaperCut gebruiken (van Autodesk). Je kunt Fusion360 op alle Apple laptops vinden, PaperCut is een webbased programma en werkt dus overal. Nu werkt Fusion360 ook wel webbased ... maar dat wil niet altijd, maar daar komen we nog wel op terug. Voor nu is het vooral belangrijk dat je weet dat er dus meerdere programma's voor zijn.

Ook thuis kan je zowel Fusion360 als TinkerCad (gratis) gebruiken. Het bedrijf Autodesk heeft namelijk bedacht dat het gratis moet zijn voor mensen in het onderwijs, dus ook voor leerlingen.

Je kunt alvast beginnen met een account. Je kunnt die aanmaken voor TinkerCad of direct vanuit Fusion360. Het eerste is het makkelijkst dus dat zou ik maar doen. De account is in beide gevallen helemaal in de cloud. Het voordeel daarvan is dat al je ontwerpen in de cloud worden opgeslagen, zodat je thuis verder kunt werken aan je ontwerpen waar je op school mee begonnen bent.

Voor gebruik thuis kun je het nog downloaden (of maak gebruik van de webinterface op https://a360.autodesk.com). Op school staat Fusion360 op de computers.

TinkerCad of Fusion360?

Tot dit schooljaar werkten we alleen met Fusion360. Vanaf dit schooljaar beginnen we met TinkerCad en kun je er zelf voor kiezen om met Fusion360 verder te gaan. Er zit natuurlijk verschil in: TinkerCad is vooral handig voor snelle leuke ontwerpen mee te maken. Wil je met meerdere materialen werken, bewegende onderdelen of bijvoorbeeld schroefdraad dan wordt Fusion360 interessant.

Let op: Fusion360 is dus niet verplicht!

TinkerCad

De eerste les TinkerCad is er eentje die je gewoon via YouTube kunt bekijken. Hiep hiep hoera. Het is slim om de video zo nu en dan op pauze te zetten en het is ook slim om even van een headset of oortjes gebruik te maken.

Je kunt de video hier vinden: https://youtu.be/vmEblgBn3tw

Als je de video hebt bekeken maak je zelf ook een sleutelhanger. We willen wel iets bijzonderders zien dan alleen maar tekst enzo, dus doe je best. Er zijn ook zo nu en dan sleutelhangers nodig voor liftsleutels en dergelijke. Wat je ook kunt doen is dus even bij je docent of de concierge langsgaan om te vragen of er nog iets nodig is. Zo help je jezelf, een ander en het milieu!

In de komende weken komen er regelmatig nieuwe TinkerCad lessen bij.

Fusion360

Let op: Hieronder vind je de oude Fusion360 lessen. Die kun je doen, maar kom niet klagen als het een beetje moeilijker lijkt dan TinkerCad!

Als je Fusion opent, zie je een scherm dat lijkt op het scherm hieronder. Aan de linkerkant staan al je ontwerpen. Die kan je eenvoudig openen door erop te dubbelklikken. In het grote vak zie je (meestal) het laatste ontwerp staan waar je aan gewerkt hebt. Beide zijn als het goed is nu nog leeg bij jou. Laten we dus maar snel eens beginnen met ons eerste ontwerp (het muntje)!

Klik op het icoon van de bladzijde en vervolgens op “New Design”

Je krijgt dan een mooi leeg scherm. De meeste 3D ontwerpen beginnen altijd 2D. De 3D printer maakt namelijk je ontwerp laag voor laag, dus we moeten beginnen om eerst maar eens onze eerste laag te ontwerpen. Dat doen we door te klikken op “Create Sketch”. Je ziet dan als het goed is drie vlakken in je scherm. We moeten nu aan Fusion laten weten in welk vlak we ons ontwerp willen maken. We willen iets plats maken, dus we selecteren het onderste vlak tussen de blauwe en rode lijn. Als het goed is krijg je nu een mooi ruitjesvel te zien, waarop we onze tekening kunnen maken!

Als je op het pijltje naast SKETCH klikt, krijg je allerlei opties om figuren te tekenen. We willen graag een muntje, dus een cirkel volstaat (tenzij jouw muntje een andere vorm krijgt natuurlijk).

Eerst vraagt Fusion om aan te geven waar het midden van de cirkel moet komen. Daarna vraagt het programma wat de diameter van de cirkel moet zijn (tip: weet je niet wat de diameter van een cirkel is? Google het dan nu even snel). Des te groter we het muntje maken, des te langer de printer erover doet. Maar aan een te klein muntje hebben we ook niks. Een diameter van 30 mm is voor ons nu goed genoeg. Typ dus 30 in het vakje en klik op enter. Klik vervolgens op “Stop Sketch”.

Fusion gaat nu terug naar het 3D scherm. Door rechtsboven op het kubusje te klikken, kun je je cirkel van alle kanten bekijken. Zoom een beetje in of uit als je je cirkel te klein of te groot vindt. Alleen een cirkel is natuurlijk wel een beetje saai. Daar gaan we snel iets aan doen.

Extrude

De extrude optie stelt je in staat om vanuit een 2D afbeelding iets 3D te maken door je afbeelding als het ware de 3D in te trekken. Het leuke is, dit werkt twee kanten op. Je kan de Extrude optie ook gebruiken om dingen weg te snijden. We gaan het allebei nu proberen! Selecteer je cirkel en klik op het pijltje naast Create en vervolgens op Extrude. Nu kan je aangeven hoe ver de afbeelding moet worden getrokken. De meeste muntjes zijn dun, dus wij gaan voor 1,0 mm. Als het goed is, ziet je ontwerp er zo uit.

Tijd om onze initialen erop te zetten. Zorg ervoor dat je muntje niet geselecteerd is (niet blauw) en klik weer Create Sketch. Selecteer weer het platte vlak (ook wel XY vlak genoemd) en klik op het pijltje naast SKETCH om de opties voor figuren te krijgen. Een ervan is tekst, die willen we hebben! We kunnen nu aangeven waar we de tekst willen hebben, klik op een willekeurig punt op de cirkel. Er verschijnt nu een klein schermpje waarop je kan aangeven wat voor tekst je wilt.

De hoogte moet iets kleiner zijn dan de diameter van het muntje, bijvoorbeeld 28 mm. Door te klikken op het blauwe cirkeltje kunnen we de tekst verplaatsen, door het cirkeltje op de boog te verplaatsen kunnen we de tekst draaien. Als je tevreden bent over de positie en grootte van je tekst, klik op Stop Sketch. Je gaat nu weer terug naar je 3D-afbeelding. Probeer nu maar eens je letter met behulp van Extrude op je muntje te krijgen in 3D. Lukt het je om iets te maken dat hierop lijkt? Het hoeft natuurlijk niet precies hetzelfde te zijn, het is bijvoorbeeld leuk om je eigen initialen op het muntje te zetten! Maak een ontwerp dat uniek is! Let er wel op dat het niet groter is dan 30 mm en denk eraan dat de dingen op het muntje niet té klein zijn. Een lijn dunner dan 0,40 mm kan de 3D printer niet goed printen. Tevreden? Sla je ontwerp dan op.

3D Printer

De 3D printer die we op school gebruiken is de Prusa i3 MK2. Helaas is een 3D printer niet zo slim als een normale 2D printer. Nadat je bijvoorbeeld vanuit Word een document naar een 2D printer stuurt, moet de printer nog weten wanneer die een puntje zet. Hij zet een heleboel puntjes die samen een letter, een woord en een zin vormen. De 2D printer heeft hier zelf een programma voor. Maar, een 3D printer niet. Er zijn namelijk heel veel meer mogelijkheden waarop die dit kan doen dan een 2D printer. Dus hebben we voor een 3D printer aparte software die dit voor de printer doet, in ons geval Slic3r. Slic3r kan niet zomaar met alle bestanden overweg. Dus we moeten vanuit Fusion 360 het ontwerp gereed maken voor Slic3r.

Klik in Fusion op het icoon van de pagina en vervolgens op 3D print. Er opent nu een schermpje dat 3D print heet. Selecteer je muntje en klik vervolgens op OK. Er moeten geen vinkjes staan (zie afbeelding)! Als het goed is kan je daarna kiezen waar je je ontwerp wilt opslaan. Kies een logische locatie.

Slic3r

Rare naam he?! Je spreekt het gewoon uit als 'sleiser' of in het engels 'slicer'. De 'e' vervangen voor de '3' zullen de makers van het programma ongetwijfeld gedaan hebben omdat het over 3D printen gaat ...

Slic3r staat al voor je geïnstalleerd op de computers in de Studio (dat zijn die 6 iMacs in het kleine hokje in lokaal 02). Als je thuis op je computer wilt zetten, dan kan je het programma (+ heel veel andere programma’s voor de printer) hier vinden: http://bit.ly/2wgnDKg. Op de computers op school vind je het programma onder het icoon dat hiernaast staat.

Nu heb je een klein probleem misschien: Als je de munt op een laptop gemaakt hebt hoe krijg je dan het bestand dat je in Fusion360 gemaakt hebt in Slic3r? Simpel: E-mail het even naar jezelf.

Ook moet je niet vergeten dat Fusion360 alles dat je gemaakt hebt in 'the cloud' (en dus op internet) opslaat. Je kunt op de computers in de Studio dus ook gewoon nog even Fusion360 opstarten en je ontwerp even opslaan zoals je dat eerder op de laptop misschien al deed. Je kunt het daarna in Slic3r openen.

Als je het programma start, dan krijg je een scherm dat hier op lijkt:

Door linksboven op te klikken, kun je je ontwerp toevoegen aan het programma. Doe dit. Het programma bedenkt vervolgens zelf wat de handigste manier is om je ontwerp te printen. Hier heeft het niet altijd gelijk in! Als je muntje rechtop staat, klik er dan met de rechtermuis knop op en selecteer rotate. Het geeft je dan de mogelijkheid om het muntje rondom een as te draaien. De assen zie je op het plaatje hierboven. De blauwe lijn is de z-as, de rode de x-as en de groene de y-as. Bij wiskunde leer je hoe je moet werken met deze assen. Voor nu is het voldoende als je even nadenkt hoe je je muntje moet draaien. Dit is meestal rond de x-as of de y-as. Klik op de goede as. Vervolgens moet je aangeven hoever het muntje moet draaien. 360 betekent dat het muntje 360 graden draait, oftwel precies een heel rondje. Dat is natuurlijk niet zo zinvol. Meestal wil je dat je muntje maar een kwart rondje draait, oftewel 90 graden ( 360 gedeeld door 4 ).

Nu is het tijd om de goede instellingen te selecteren. Helaas pakt de MacBook niet automatisch de goede instellingen, dus moeten we dit handmatig doen. Kijk goed op de plaatjes hieronder welke instellingen je moet hebben.

Weet je zeker dat alle instellingen kloppen? Klik dan op . Zet dit bestand op de SD-card van de printer en je kan je ontwerp eindelijk gaan printen! Hier vind je een korte handleiding voor de 3D printer: Handleiding 3D Printer

Vervolg

Nu begint natuurlijk het echte werk pas! Extrude is slechts één van de vele opties die Fusion 360 biedt, maar wel een heel handige optie! Alleen hoef je niet altijd alles helemaal zelf te verzinnen. Er zijn heel veel mensen die al 3D ontwerpen gemaakt hebben en die je zelf kunt aanpassen. Een website met heel veel voorbeelden is bijvoorbeeld Thingiverse. Kijk maar eens naar deze ontwerpen:

• https://www.thingiverse.com/thing:1997469
• https://www.thingiverse.com/thing:323038
• https://www.thingiverse.com/thing:2198510
• https://www.thingiverse.com/thing:1576163

Alle bestanden van Thingiverse kan je in principe gelijk printen. Voeg het bestand toe aan Slic3r en check de instellingen. Maar, let op, met name de grootte kan nog al eens afwijken. Zorg ervoor dat je bestand maximaal 3 cm hoog is! Anders duurt het meer dan een lesuur om het te printen. Zin in een uitdaging? Open het ontwerp dan eerst in Fusion (door de Import-optie te gebruiken) en pas het ontwerp aan aan jouw wensen.

Verder leren

Mensen die goed zijn in 3D ontwerpen zijn erg gewild bij bedrijven. Goed worden in Fusion 360 is daarom niet alleen erg leuk, maar ook erg nuttig. Op de website van Autodesk kun je heel veel cursussen vinden om met Fusion te leren werken. De eerste cursus vind je hier https://academy.autodesk.com/course/88151/introduction-to-fusion360-design-a-lamp-in-an-hour . Wij zijn enorm benieuwd wat voor ontwerpen jullie kunnen maken. Dit is niet voor niets OMA ;).