Per CAD (computer-aided design) si intende lo strumento che permette di preparare un design per la produzione. È il software indispensabile grazie al quale i designer e gli ingegneri trasformano delle bozze concettuali in modelli tridimensionali che vengono poi visualizzati, ottimizzati e simulati, e possono essere direttamente stampati in 3D o realizzati con strumenti di produzione tradizionali.
Nell'arco di diversi decenni, è stato creato un nucleo di programmi CAD che si è ampliato fino a includere decine di valide alternative, ciascuna con i propri pro e contro, metodi di progettazione e usi specifici. Diamo un'occhiata all'offerta disponibile sul mercato per poter prendere la decisione giusta nella scelta di un ambiente di lavoro virtuale che potrebbe accompagnarti nel corso di tutta la carriera.
Che cos'è un software CAD?
Il CAD, o computer-aided design, è un metodo per creare digitalmente disegni 2D e modelli 3D che ha sostituito la progettazione manuale in numerosi settori. I software CAD permettono ai designer di scoprire idee di design, modificarli con facilità, visualizzare i concept mediante rendering, simulare le prestazioni di un design nella realtà, redigere la documentazione, condividere i design per ricevere un feedback e molto altro ancora, agevolando l'innovazione e consentendo alle aziende di approdare sul mercato più velocemente.
Gli strumenti CAD esistono dal 1959, quando Doug Ross, un ricercatore del MIT, coniò la definizione "computer-aided design" dopo aver sviluppato un programma che permetteva al suo team di disegnare circuiti elettronici su un computer. Ne comprese subito il potenziale per la modifica e l'esplorazione rapida.
All'inizio degli anni '80, la tecnologia CAD era integrata nel flusso di lavoro dei produttori automobilistici, aeronautici e di elettronica di consumo che potevano permettersela. Negli anni '90, i sistemi di modellazione solida vennero potenziati con la rappresentazione per contorni, un modo più coerente per descrivere gli oggetti virtuali tramite bordi e interconnessioni. Tale metodo fu adottato dagli ormai noti sistemi SolidWorks (1995), SolidEdge (1996), e Autodesk Inventor (1999).
Gli anni 2000 hanno visto la progressiva affermazione dei sistemi CAD opensource come FreeCAD. Inoltre, sono state sviluppate nuove funzionalità e moduli per numerosi programmi CAD che hanno permesso ai designer non solo di sviluppare un prodotto fisico, ma anche di renderizzarlo, animarlo e simularlo, oltre a integrare lo sviluppo del prodotto nei processi generali di gestione del progetto e del ciclo di vita del prodotto (PLM).
I software CAD più recenti sono basati su cloud. Ciò permette agli sviluppatori di collaborare sullo stesso modello da diverse postazioni di lavoro e di delegare al cloud algoritmi intensivi come design generativo, simulazione e rendering. Le simulazioni avanzate consentono di testare un design in base a numerosi aspetti meccanici e richiedono poche ore, rispetto ai diversi giorni necessari in precedenza. Il design generativo trasforma il computer in un co-creatore grazie all'intelligenza artificiale che suggerisce le forme ottimali per rispondere a determinati problemi meccanici.
I vantaggi dell'integrazione degli strumenti CAD nel processo di sviluppo del prodotto sono:
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Sviluppo rapido dei concetti: i design immaginati possono essere abbozzati accuratamente per una prima visualizzazione e per la stampa 3D di prototipi rapidi.
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Specializzazione: la diffusione degli strumenti CAD in tutta l'organizzazione sviluppa una conoscenza specifica che si traduce nella comprensione condivisa delle modalità con cui portare parti specifiche alla fase di produzione.
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Visualizzazione: è possibile aggiornare e sorprendere i clienti finali con rendering 3D all'avanguardia, animazioni ed esperienze di realtà virtuale dei progetti in corso.
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Ottimizzazione: in un ambiente virtuale si possono individuare e ottimizzare errori e imperfezioni molto più velocemente. Il divario tra l'intento progettuale e gli effettivi processi di produzione viene colmato utilizzando disegni meccanici con tolleranze accurate.
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Produzione rapida: è possibile produrre i prodotti più velocemente utilizzando i sistemi di produzione assistita da computer (CAM) e le tecnologie di produzione rapida.
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Gli usi dei CAD
Tradizionalmente, i software CAD permettono di generare una serie di disegni meccanici che indicano alla fabbrica come produrre un prodotto, nonché la tecnologia di produzione, i materiali, le finiture degli stampi e le tolleranze richieste. Oggigiorno, però, fanno molto di più:
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Creazione di rendering fotorealistici per presentazioni interne e di materiale promozionale
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Integrazione della distinta base per la gestione di tutte le parti in un assemblaggio e della stima dei costi
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Importazione diretta di parti meccaniche standard e/o elementi ornamentali da database collegati di vari fornitori
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Realizzazione del design di uno stampo a iniezione sulla base di una parte dopo aver impostato alcuni parametri di base
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Assistenza alla progettazione e alla simulazione di componenti in lamiera, intelaiature saldate e parti in materiale composito
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Analisi delle sollecitazioni e dell'instabilità (analisi degli elementi finiti o FEA), simulazione dei test di caduta e suggerimenti derivati dal design generativo per l'ottimizzazione
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Analisi del flusso dello stampo per lo stampaggio a iniezione
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Analisi termica, vibrazionale e aerodinamica
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Analisi del movimento e rilevamento delle interferenze per gli assemblaggi
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Analisi ergonomica con manichini 3D con forma modificabile
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Appiattimento delle superfici per disegni fustellati basati su un modello 3D
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Algoritmi di nidificazione per ottimizzare il layout delle parti sul letto 2D di una fresa laser o di una stampante 3D
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Regolazione automatica delle griffe delle pietre preziose per il design dei gioielli
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Simulazione di tessuti e gonfiabili
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Sistemi PLM per gestire assemblaggi, cronologia delle versioni delle parti, lanci, modifiche ingegneristiche, formati di file, metadati, stima dei costi, venditori e fornitori, collaborazioni, controllo degli accessi e delle revisioni, pianificazione del processo di produzione, nonché file, documenti e presentazioni relativi alle parti correlate
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Quotatura e tolleranze geometriche avanzate (GD&T) per comunicare gli intenti progettuali e ottimizzare il processo di fabbricazione
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Importazione diretta di dati di scansione 3D per l'ingegneria inversa
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Preparazione di modelli per la stampa 3D
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Mappatura delle strutture e verniciatura per l'uso nell'arte, nei videogiochi, nei film e nella stampa 3D a colori
Tipi di software CAD
Per gli ambienti professionali più puristi, il termine CAD si riferisce tipicamente a un sistema parametrico che racchiude uno storico e capacità avanzate che permettono di lavorare con assemblaggi molto limitati e complessi. I software 3D, invece, sono per lo più concepiti per realizzare modelli per scopi visivi o artistici. In questo articolo, utilizzeremo il termine CAD per riferirci a qualsiasi programma in grado di generare modelli 3D utilizzabili per processi di fabbricazione come lo stampaggio a iniezione, la termoformatura o la stampa 3D. In fin dei conti, la quantità di controllo parametrico disponibile è un parametro che i designer possono utilizzare per decidere quale software adottare.
Il minor controllo dimensionale è dato dai modellatori a forma libera o scultori con argilla digitale, in cui l'utente disegna le forme a partire da un oggetto mesh di base, modificandolo liberamente senza alcun vincolo numerico. Gli esempi più importanti sono ZBrush e Mudbox.
Nella modellazione poligonale, nota anche come modellazione di mesh, wireframe o box modeling, l'utente parte da una base mesh, ma invece di scolpire le forme in modo approssimativo, le deforma mediante operazioni sugli elementi della mesh (vertici, bordi e facce). Inoltre, esistono funzioni di modifica e deformazione che si possono applicare alla forma intera, come la piegatura, la torsione, la levigazione e il morphing. In questo modo, il designer ha un certo controllo numerico, sebbene le parti rimangano slegate dalle altre del modello. Wings3D è un'opzione gratuita, ma i programmi di box modeling come 3D Studio Max, Maya, Blender e Cinema4D comprendono anche funzionalità avanzate di animazione e rendering.
Il modo più semplice di realizzare design 3D per ottenere modelli di parti per la produzione è la modellazione solida. Fin dall'inizio, il design virtuale è stato considerato come un oggetto solido fabbricabile al quale l'utente aggiunge o sottrae materiale con tecniche di geometria solida costruttiva (CSG). Programmi come SolidWorks e SolidEdge permettono di creare schizzi su varie parti del modello che possono poi essere estrusi o ruotati intorno a un asse per creare nuove caratteristiche.
I modellatori di superfici trattano un oggetto virtuale come un insieme di superfici. Solo se queste sono collegate su tutti i lati, il modello può essere considerato "impermeabile" e successivamente trasformato in un corpo solido pronto per la produzione, ad esempio, con la stampa 3D. Il designer parte dalla creazione di schizzi che vengono successivamente spostati su un binario, ruotati intorno a un asse oppure trascinati verso altri schizzi. Le superfici possono poi essere unite e rifinite l'una con l'altra per creare un design complesso della parte. Possono essere tangenti, ossia una superficie fluisce direttamente nell'altra. Questa continuità è denominata G1. Tuttavia, quando il cambio di tangenza si mantiene costante attraverso una superficie, si può parlare di continuità di curvatura o G2. Funzionalità avanzate di modellazione di superfici della gamma G2 sono disponibili in programmi come Alias, Creo e Rhinoceros. Quando il cambio di curvatura deve mantenere la levigatezza, ad esempio nell'ottimizzazione aerodinamica, si parla di G3 e il designer entra nell'ambito delle superfici di Classe A, per le quali sono adatti solo i software CAD più avanzati come CATIA. Quando si opta per un modellatore di superfici, bisogna considerare che il motore che utilizza è basato su NURBS, Bézier, T-Splines, o su definizioni obsolete come quella di Coons.
I modellatori parametrici, al contrario di quelli diretti, consentono al designer di avere il pieno controllo sul processo di modellazione. Tutte le funzionalità possono essere create sulla base di un insieme di misure e vincoli che ne determinano dimensione, forma e posizione. Questi elementi si sovrappongono per creare uno storico del modello che mostra come è stato costruito. Il designer in questo caso lavora in modo più diretto sui parametri che portano al design piuttosto che sulla geometria stessa. Ciò arricchisce il flusso di lavoro, in quanto rende possibile la programmazione, o lo scripting, di parti del design, consentendo un'ampia gamma di nuove possibilità di finiture, modelli e variazioni per la personalizzazione del prodotto. I modellatori parametrici traggono il massimo dalla tecnologia CAD, ma bisogna sempre valutare se ostacolano l'esplorazione concettuale. La scelta di passare alla modellazione parametrica avviene spesso troppo presto nel processo creativo. CATIA, Creo e OnShape includono funzioni avanzate di modellazione parametrica. Sebbene Rhinoceros sia un modellatore diretto, il plug-in Grasshopper è un ottimo esempio di come il controllo parametrico possa essere integrato nel processo. In OpenSCAD, la geometria viene codificata in una finestra separata e non disegnata direttamente nello spazio virtuale. Antimony sostituisce lo scripting testuale con un diagramma a nodi più intuitivo analogo a Grasshopper. Anche SolidWorks consente un certo controllo basato sui dati mediante un foglio di calcolo come definizione dell'input.
Nel design generativo, i risultati complessi sono generati dal computer andando ben oltre la visione di un designer. La definizione di un design può essere cambiata modificando manualmente i numeri inseriti, e il modello si aggiornerà di conseguenza. Questa operazione può essere anche eseguita parzialmente o completamente dall'intelligenza artificiale, che è in grado di potenziare il processo di modellazione 3D con la ricorsività e l'evoluzione verso forme ottimali, come si è visto nell'ottimizzazione topologica.
La maggior parte dei moderni sistemi CAD sono ibridi, in quanto contengono aspetti e strumenti provenienti da diversi tipi di approcci di modellazione CAD, assecondando le esigenze di uno specifico settore o tipo di prodotto. SolidWorks e Cobalt funzionano meglio con i solidi, ma hanno anche notevoli potenzialità nella creazione di superfici. CATIA, Siemens NX e Creo hanno sia funzionalità avanzate di modellazione di solidi e di superfici, sia opzioni per la modellazione a forma libera, pur essendo completamente parametrici. Blender offre in un unico ambiente sia la modellazione poligonale che la scultura. SelfCAD e Fusion360 combinano la modellazione di mesh con quella solida. Anche ZBrush si può considerare un sistema ibrido: oltre a un blocco di argilla virtuale con cui lavorare, offre anche eccellenti strumenti di modellazione poligonale.
Per quanto riguarda l'hardware, sono indispensabili una CPU potente, una GPU e una memoria RAM espansa, soprattutto nel caso di software CAD parametrici e sistemi non basati su cloud. È di grande utilità investire in un controller o un mouse dedicato alla progettazione 3D.
Introduzione al design generativo per la produzione di parti leggere con la stampa 3D
In questo webinar, Jennifer Milne, responsabile del marketing di prodotto di Formlabs, fornirà una semplice panoramica spiegando che cos'è il design generativo, con un approccio orientato alla progettazione di parti meccaniche, includendo anche un tutorial passo dopo passo di Fusion 360, nel quale realizzerà un attacco leggero.
Soluzioni di software CAD per settore
I software CAD erano inizialmente prodotti esclusivi, accessibili solo alle più grandi aziende del settore aerospaziale e automobilistico; negli ultimi decenni, però, si sono diffusi anche tra le aziende più piccole. Ecco una panoramica dei vari settori e dei relativi software preferiti:
Settore | Software |
---|---|
Automobilistico | CATIA, Siemens NX, Alias, Creo, Rhinoceros |
Architettura | AutoCAD, Revit, ArchiCAD, Microstation, SketchUp, Rhinoceros+Grasshopper |
Odontoiatria | 3Shape, exocad, CEREC, OrthoCAD, PlanCAD, Ceramill Mind, Zirkonzahn, Maestro3D, RealGUIDE |
Ingegneria e design di prodotto | SolidWorks, Onshape, Creo, Siemens NX |
Arredamento | Cobalt, SolidWorks, Rhinoceros |
Moda | Marvelous Designer, CLO |
Calzature | Modo, ICad3D+, MindCAD, Geomagic Freeform, Blender, Rhinoceros |
Interior design | Homestyler, HomeByMe, Virtual Architect, FloorPlanner, RoomStyler |
Gioielleria | 3Design, ZBrush + GemCut Pro, Rhinoceros (+ Grasshopper, Matrix, 2Shapes, Weaverbird, Peacock e i plug-in di Lunchbox) |
Produzione | Inventor, SolidEdge, SolidWorks |
Spazio creatori / stampa 3D | ZBrush, Mudbox, Fusion 360, Meshmixer, Rhinoceros + Grasshopper |
Sanità | SolidWorks, Inventor, Siemens NX, Spaceclaim, Rodin4D Neo, Adept, Within Medical |
Modellismo e intrattenimento | Maya, 3D Studio Max, Houdini, Modo, Cinema4D, Blender, Daz3D |
Architettura del paesaggio | Vectorworks Landmark, LandFX, Rhinoceros + Lands Design, SketchUp |
Ricerca e istruzione | SelfCAD, TinkerCAD, 3D Builder, SketchUp, BlocksCAD |
Realtà virtuale | Maya LT, 3D Studio Max, Creo, SketchUp |
Come scegliere un ambiente CAD
La tentazione di scegliere un software CAD sulla base di funzionalità che hanno un certo fascino o sono una novità può essere forte. Tuttavia, è indispensabile valutare se le funzionalità sono effettivamente rivoluzionarie, se sono innovazioni radicali o solo miglioramenti incrementali di valore marginale.
Nella scelta dell'area di lavoro virtuale, è di vitale importanza riuscire a soddisfare la complessità richiesta del prodotto. Prevede la realizzazione di superfici avanzate come combinazioni di curvature, appiattimento delle superfici per articoli morbidi o funzioni di patterning come le transizioni graduali? Serviranno funzioni avanzate per l'ispessimento delle pareti, il controllo parametrico di tutte le dimensioni o la progettazione avanzata di assemblaggi per più di 100 parti?
Quando si aggiungono strumenti CAD al processo di sviluppo, non bisogna mai sottovalutare la compatibilità del formato dei file. In caso di mancata corrispondenza, infatti, può essere necessario del tempo per evitare che si perda qualcosa tra i formati.
In secondo luogo, bisogna esaminare la complessità richiesta per l'intero lavoro, al di là del design delle parti. Il programma sarà usato solo per convertire tecnicamente i disegni fatti su carta o anche per elaborazioni creative vere e proprie? Saranno necessarie analisi meccaniche in vista della produzione? L'azienda produrrà diverse versioni dello stesso prodotto o prodotti simili appartenenti alla stessa famiglia che utilizzano parti uguali? Le parti richiederanno modifiche sostanziali tali da necessitare il controllo dell'intero storico? Si può ricorrere all'archiviazione cloud o al rendering in rete, o tutto si baserà su server e piattaforme di lavoro locali? Quanto spesso avrai bisogno di stampare in 3D prototipi o parti per uso finale?
Prima di acquistarlo, l'ideale sarebbe utilizzare una versione di prova del software per alcune settimane. In questo modo, si ha la possibilità di vedere quanto pesa il software sulla CPU e sulla GPU del computer, se è sufficientemente stabile o se presenta ancora dei bug che potrebbero causare degli arresti anomali, e come funziona la gestione dei file.
A questo punto, bisogna accertarsi che il software rientri nei programmi didattici locali. Se il team di designer o ingegneri dell'azienda non ha familiarità con il software, valuta se l'interfaccia utente è abbastanza intuitiva da permettere loro di apprenderne l'utilizzo in poco tempo e di essere in grado di lavorare subito sui progetti. L'interfaccia grafica è adattabile alle esigenze sia dei principianti che degli utenti esperti e offre combinazioni di tasti di scelta rapida per i comandi più usati?
E infine, dato che i programmi CAD avanzati sono sempre più costosi, talvolta vale la pena di prendere in considerazione delle alternative gratuite o economiche. DesignSpark è un'alternativa gratuita ad AutoCAD. Invece di ZBrush, esistono ZBrushCoreMini e Sculptris, che sono gratuiti. Blender è completamente gratuito e produce risultati pari a Maya e 3D Studio Max, e se risulta troppo complicato, Wings3D è un modellatore poligonale di facile apprendimento e altrettanto gratuito. SolidEdge è una versione semplificata di NX, mentre SolidWorks, anche se meno avanzato e completo, in molti casi funziona bene come CATIA. FreeCAD è gratuito, opensource e un buon punto di partenza per chi vuole dedicarsi alla modellazione parametrica.
Ecco la nostra selezione di programmi CAD 3D in base ai criteri più importanti:
Scultorea | Poligonale | Solido | Superficie | Parametrica | Funzionalità | Scalabilità | Esperienza utente | Prezzo | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
3D Builder | ★☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ |
Blender | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | ★☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★★★ |
CATIA | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ |
Creo | ☆☆☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ |
FreeCAD | ☆☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★★★ |
Fusion 360 | ☆☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
Meshmixer | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
NX | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★☆☆☆☆ |
Onshape | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ |
Rhinoceros | ☆☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★☆☆ |
SelfCAD | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ |
SketchUp | ☆☆☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ |
SolidWorks | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★☆☆☆☆ |
TinkerCAD | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
ZBrush | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★☆☆☆☆ | ★★★☆☆ | ☆☆☆☆☆ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ |
Le prime cinque valutazioni riguardano principalmente la profondità e la stabilità delle funzionalità di ciascuno stile di modellazione. Per versatilità si intende la quantità di diversi casi d'uso e campi di applicazione di un programma. La scalabilità indica la capacità di gestire diversi tipi di modelli a partire dal concetto fino alla fase di produzione, di gestire assemblaggi complessi e di impostare intere linee produttive con parti e documenti interconnessi. Il concetto di esperienza utente combina la facilità d'uso dell'interfaccia grafica e la difficoltà di apprendimento.
Software CAD a confronto
In questa sezione, compareremo diversi programmi CAD suddivisi per tipo di utente. Tra questi ci sono i migliori software CAD per principianti, studenti, designer e ingegneri professionisti, grandi imprese e per la stampa 3D.
I migliori software CAD per principianti
SelfCAD
Sviluppatore: CrossBrowser3D
Data di rilascio: 2016
Piattaforme: tutte, nel browser
Ideale per: istruzione (scuola media/superiore), stampa 3D
Prezzo: 599 $ o gratuito nella versione semplificata
SelfCAD è uno strumento semplice basato su browser per la modellazione diretta, destinato a chi vuole fare pratica con il 3D. Offre molteplici opzioni per la creazione di oggetti che l'utente può poi modificare, scolpire o combinare con altri oggetti. SelfCAD consente un certo controllo parametrico tramite schizzi ed estrusione, rotazione o loft degli schizzi. È possibile importare immagini SVG per estrusioni personalizzate. Si possono aggiungere dettagli come stondature e smussature ai singoli spigoli in un'interfaccia utente piuttosto intuitiva che mette a disposizione video tutorial sempre a portata di mano.
La versione gratuita comprende un set base di strumenti di modellazione e scultura, l'integrazione del database MyMiniFactory e un motore di rendering per visualizzazioni semi-professionali. La versione a pagamento ha un costo di 140 $/anno o di 599 $ per una licenza illimitata e include modificatori mesh, 3D sketching, importazione/esportazione di file, animazione base, ImageTo3D e supporto alla stampa 3D.
TinkerCAD
Sviluppatore: Autodesk
Data di rilascio: 2011
Piattaforme: tutti i browser abilitati per WebGL
Ideale per: istruzione (scuola elementare/media), stampa 3D
Prezzo: gratuito
TinkerCAD, successore di Autodesk 123D, è così semplice che può essere utilizzato per insegnare la modellazione 3D anche agli studenti più giovani. Si parte da un catalogo di forme da cui si inizia a costruire, e i risultati si possono poi ruotare, spostare e ridimensionare accuratamente prima di essere collocati nella posizione desiderata. Certo, questo approccio virtuale alla costruzione di blocchi dà come risultato forme semplicistiche, ma il vantaggio è un'interfaccia utente di facile comprensione che stimola la creatività delle giovani menti verso la creazione di risultati estremamente originali.
TinkerCAD è uno strumento basato su browser con archiviazione cloud ed è completamente gratuito. I cataloghi di forme includono forme base standard, cardini e giunti sferici per realizzare parti mobili, nonché fossili stampabili in 3D e oggetti provenienti dal Museo Nazionale di Storia Naturale Smithsonian.
I migliori software CAD per studenti e professionisti
Rhinoceros
Sviluppatore: Robert McNeel & Associates
Data di rilascio: 1998
Piattaforme: Windows, macOS con funzionalità limitate
Ideale per: design delle parti, superfici a forma libera, calzature, stampa 3D, design basato sui dati, gioielleria
Prezzo: 995 $, 195 $ per gli studenti
Rhinoceros è il miglior kit introduttivo per chiunque intenda affacciarsi al mondo della modellazione 3D professionale. I tutorial sono di altissimo livello fin dall'inizio, proprio come lo è l'interfaccia utente. È inevitabile, considerando le illimitate funzionalità di modellazione e gli strumenti che il programma offre. Man mano che l'utente diventa sempre più esperto, crescerà anche la sua familiarità con i tasti di scelta rapida e i metodi di input testuale che velocizzano notevolmente il flusso di lavoro. Altra interessante caratteristica di Rhino è data dai livelli. Questi ultimi, infatti, permettono di raggruppare specifici gruppi di selezione e visualizzarli in colori diversi, il che migliora il livello di organizzazione.
Rhino3D è un modellatore di superfici a forma libera basato sulla geometria NURBS (Non Uniform Rational Basis-Splines, traducibile in "Linguette razionali non uniformi definite da una base"), particolarmente adatto a creare opere d'arte o grafiche complesse mediante fusioni di superfici complesse, sweep su due binari e transizioni di superfici fittizie. Il software viene utilizzato anche in settori quali design del prodotto, gioielleria, calzaturiero e quello relativo ai rivestimenti per automobili. A renderlo unico è la comunità online molto attiva e la disponibilità di plug-in di terze parti che ne ampliano l'uso in campi come l'architettura, la stampa 3D e l'architettura del paesaggio.
Il plug-in più importante di Rhino è Grasshopper3D. In una finestra separata, ha una propria interfaccia con diagramma a nodi in cui si possono creare modelli e schemi complessi, anche simulati, tramite scripting. Questi possono essere trasferiti nella finestra di Rhino tramite un processo chiamato "baking". Lo stesso Grasshopper dispone di decine di plug-in per una funzionalità quasi illimitata. Tra questi ci sono Matrix e Peacock per la creazione di gioielli, Weaverbird per uniformare le mesh, HoopSnake e Anemone per i cicli di feedback iterativi, Kangaroo per simulazioni basate sulla fisica, Lunchbox per la pannellizzazione, Millipede per l'analisi strutturale e l'ottimizzazione e Nudibranch per la mappatura del campo vettoriale. I modelli di Grasshopper non sono quasi mai affidabili, per cui avranno bisogno di una sostanziale rielaborazione su Rhino prima di essere stampati in 3D.
Rhinoceros può essere acquistato dagli studenti per poco meno di 200 dollari, mentre per gli utenti regolari costa quasi 1000 dollari. Grasshopper3D e i plug-in più importanti sono scaricabili gratuitamente.
Fusion 360
Sviluppatore: Autodesk
Data di rilascio: 2013
Piattaforme: Windows (x64), macOS
Ideale per: design di prodotti/parti, spazi creatori, stampa 3D
Prezzo: 495 $/anno, gratuito per studenti e startup
Fusion 360 è la soluzione CAD di Autodesk basata sul cloud completamente gratuita per studenti e startup. I modelli possono essere definiti parametricamente e il programma include una versione semplificata dello storico dei modelli che può essere disabilitata nel caso di approcci di modellazione diretta. La moderna interfaccia utente integra sette aree di lavoro. In quella del design, si creano le parti usando funzioni di base per la geometria di solidi e superfici. Sono disponibili strumenti di controllo e progettazione di assemblaggi come in altri software, sebbene il kit di strumenti sia un po' ridotto all'essenziale. Si possono anche importare componenti standard dall'inventario di diversi fornitori come McMaster-Carr, 3M, ABB, Bosch, Essentra, Fabory, Farnell, Lego, NXP, Mitsubishi, Panasonic, Philips, Siemens e molti altri.
Nell'ambiente di simulazione è possibile verificare sollecitazione meccanica, vibrazioni, proprietà termiche, carico critico ed eventi di impatto delle parti. Ciò include anche lo strumento di ottimizzazione della forma, grazie a cui i designer possono sfruttare la potenza dell'intelligenza artificiale per trovare la forma ottimale a seconda di specifici casi di carico. Il risultato è una parte complessa che può essere trasformata in una B-rep (rappresentazione per contorni) e ulteriormente sviluppata con strumenti di modellazione poligonale.
L'estensione per il design generativo fa parte di un abbonamento a pagamento ed è simile allo strumento di ottimizzazione della forma. Consente di incorporare non solo casi di carico meccanico, ma anche diversi parametri di input e la creazione di diversi output mirati a specifici materiali e tecniche di produzione. Sono presenti anche tre ulteriori aree di lavoro per animazioni di base, rendering e disegni di produzione. Il vantaggio principale delle piattaforme CAD basate su cloud è che le operazioni intense avvengono in rete, indipendentemente dalla potenza di elaborazione della piattaforma di lavoro locale.
Come si può leggere nel nostro tutorial, Fusion 360 è particolarmente adatto alla creazione di parti stampabili in 3D e offre un'integrazione diretta con le stampanti 3D Formlabs.
SolidWorks
Sviluppatore: Dassault Systèmes
Data di rilascio: 1995
Piattaforme: Windows
Ideale per: design di prodotto e ingegneria, istruzione universitaria, arredamento, medicina
Prezzo: 3995 $+1295 $/anno, 99 $/anno per gli studenti
SolidWorks è il software CAD 3D professionale più usato al mondo. È noto anche per essere l'antitesi della modellazione diretta. Non si può trascinare, scolpire o manipolare nulla in modo diretto. Nella modellazione basata sui vincoli, tutti gli elementi vengono salvati in uno storico insieme ai relativi parametri. Il designer deve inserire dei numeri per bloccare lo schizzo nella posizione desiderata sin dall'inizio, e deve farlo anche per le relazioni con gli altri elementi del progetto. Lo stesso vale per gli assemblaggi. Le parti sono strettamente interconnesse ad altre parti e i sottoassemblaggi ad altri assemblaggi. Laddove i vincoli relativi alle parti definiscono la geometria del prodotto e l'intento di produzione, i vincoli di accoppiamento determinano come le parti si possono spostare in un assemblaggio.
Il vantaggio principale di questo metodo di modellazione è che in caso di aggiornamenti e revisioni, il modello cambierà automaticamente in base ai nuovi requisiti. Se si riesce a padroneggiarlo, questo aspetto diventerà sempre più intuitivo. A differenza di approcci più esplorativi, questo potente tipo di modellazione richiede un'attenta pianificazione e un metodo di lavoro rigorosamente procedurale. Uno dei lati negativi del software è che si verificano errori nella struttura ad albero delle funzionalità quando le parti non sono correttamente vincolate o le superfici sono costituite da più curve di input complesse. Ciò può accadere anche ricaricando la stessa parte. L'errore viene segnalato nello storico con avvisi di colore rosso, che lampeggiano quasi al pari delle luci di un albero di Natale. Nel peggiore dei casi, si possono impiegare giorni per risolvere gli errori presenti in assemblaggi consistenti.
SolidWorks dispone non soltanto di strumenti avanzati per la modellazione solida, ma anche per la creazione di superfici, come loft, sweep con un unico binario, superfici di contorno, riempimenti, raccordi di curvatura, shell e appiattimento delle superfici. Oltre ai moduli di design delle parti, SolidWorks consente la progettazione avanzata degli assemblaggi, delle lamiere, la simulazione meccanica, l'analisi del flusso dello stampo, l'importazione di dati di scansione 3D e il rendering fotorealistico. Malgrado le critiche sul fatto di non essere in grado di modificare i file mesh per la stampa 3D, svolge un buon lavoro nell'esportazione di file STL da modelli di solidi o superfici, anche se necessitano di una certa post-ottimizzazione. Per maggiori informazioni sulle sue potenzialità, leggi il nostro tutorial di SolidWorks per la stampa 3D.
Mentre la versione professionale di SolidWorks richiede un investimento iniziale di diverse migliaia di dollari e una quota annuale di ben oltre 1000 dollari, il pacchetto software completo costa agli studenti solo un centinaio di dollari all'anno ed è spesso disponibile gratuitamente attraverso gli istituti educativi.
OnShape
Sviluppatore: PTC
Data di rilascio: 2012
Piattaforme: iOS, Android, Linux, macOS, Windows
Ideale per: design di prodotto e parti
Prezzo: 1500 $/anno, gratuito per studenti e insegnanti
Onshape, software basato su cloud e creato dal co-fondatore di SolidWorks, ambisce a diventare uno strumento rivoluzionario nel panorama dei CAD del XXI secolo. Non possiede ancora le caratteristiche avanzate di modellazione delle superfici di SolidWorks, Rhino o Creo, ma vengono introdotte continuamente nuove funzionalità con aggiornamenti continui. Ciò che Onshape offre è la collaborazione simultanea da più postazioni di lavoro, tra cui smartphone e browser su Mac, l'automazione delle attività con FeatureScript, strumenti per la progettazione di parti in lamiera, librerie di contenuti, una procedura guidata per la progettazione di stampi, statistiche, controllo delle versioni e la possibilità di salvare gruppi di selezione.
A parte questo, è paragonabile a SolidWorks, in quanto è un modellatore parametrico basato sui vincoli. La modifica di una caratteristica cambia di conseguenza tutte le caratteristiche correlate al di sotto, fino ai disegni di produzione. Si distingue per il modo in cui organizza le relazioni tra le parti (potenzialmente basate su tabelle), il che consente la progettazione ottimizzata di più parti e stabilisce un livello più alto riguardo il modo in cui si dovrebbe affrontare il design parametrico.
ZBrush
Sviluppatore: Pixologic
Data di rilascio: 1999
Piattaforme: Windows, macOS
Ideale per: arte, progettazione di giochi, stampa 3D, gioielleria
Prezzo: gratuito, 895 $ o 360 $/anno
Per realizzare le intricate geometrie per cui è famosa la stampa 3D, i designer si affidano a strumenti di design generativo come Grasshopper3D o ad ambienti per lo sculpting. ZBrush rimane la soluzione vincente nella seconda categoria. Grazie al suo set completo di strumenti, assicura un processo di realizzazione piacevole ed efficiente. Se il designer desidera realizzare un arto, esiste un pennello dedicato per estrarne uno da un corpo. In alternativa, è possibile inserirne uno già esistente nei cataloghi incorporati. Le topologie delle mesh si possono perfezionare per ottenere il giusto livello di dettaglio (LOD) per ciascuna area specifica. È possibile adattare i pennelli "Crease" e "Pinch" per ottenere il giusto effetto, essenziale nelle sculture complesse come i ritratti fotorealistici. ZBrush consente di creare pennelli personalizzati per una testurizzazione tridimensionale rapida. La diffusione casuale di oggetti e texture si può realizzare con NanoMesh.
Per certi versi, ZBrush funziona con i solidi nella misura in cui si possono impostare parametricamente le primitive geometriche, ad esempio per ottenere braccialetti di dimensioni diverse. Queste vengono trasformate in mesh modellabili mediante lo strumento PolyMesh3D. Con ZModeler, sezione essenziale di strumenti per la modifica delle mesh, è possibile evidenziare individualmente i bordi per realizzare arrotondamenti, smussi, cordonature particolari o levigature. Si parte da uno scheletro wireframe e si aggiunge dell'argilla, come se si trattasse di una vera e propria scultura. Le Zspheres rappresentano un altro modo di creare un soggetto base invece di dover scolpire manualmente le proporzioni. Si possono generare più corpi e scolpirli nello stesso spazio, il che permette la creazione di ambienti piuttosto che di singoli oggetti. Righelli e campi di inserimento numerico garantiscono la precisione ove necessario. Gem Cut Studio consente di importare pietre preziose e regolazioni delle griffe. Infine, è disponibile un collegamento diretto a KeyShot, per un rendering fotorealistico istantaneo. Sono queste funzionalità che distinguono ZBrush da altri software di scultura e lo rendono adatto a diversi tipi di settori. Per avere una panoramica delle potenzialità di scultura di ZBrush in termini di iperrealismo, scopri la nostra storia con Modern Life Workshop.
Il miglior software CAD per le grandi imprese
CATIA
Sviluppatore: Dassault Systèmes
Data di rilascio: 1982
Piattaforme: Windows, Unix
Ideale per: settore automobilistico, settore aerospaziale, design di prodotto, ingegneria, design per l'assemblaggio
Prezzo: 12 000 $ + 2000 $/anno circa
CATIA, acronimo di Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application, è il sistema di modellazione più avanzato del pianeta. Non è solo un CAD, ma una vera e propria infrastruttura digitale per la produzione dei prodotti più complessi, come le automobili Ford, Honda, Tesla e Renault, e gli aerei Airbus e Boeing.
Racchiude in sé lo stesso controllo di alto livello offerto dalla modellazione history-based tipica di altri modellatori parametrici, nonché un'integrazione avanzata per CAM (produzione assistita da computer) e CAE (ingegneria assistita dal computer). In più, è dotato di funzionalità per la creazione di superfici di prim'ordine nei moduli Generative Shape Design e FreeStyle, mentre lo Shape Sculptor permette la scultura a forma libera con argilla virtuale. Inoltre, sono presenti moduli per il design di lamiere, parti composite, attrezzature, design di assemblaggi, progettazione, rendering, riparazione di parti, saldature, tolleranze, ingegneria inversa da dati di scansione, design aerodinamico, analisi strutturale, valutazione dell'ergonomia, realtà virtuale con 3DExperience per esplorare alternative di stile, lavorazione meccanica CNC, design generativo, progettazione di reticoli per la produzione additiva e preparazione di file per la stampa 3D. Uno svantaggio di CATIA è che, basandosi su un backbone vecchio di decenni, può portare a tempi di attesa maggiori per assemblaggi di grandi dimensioni.
Creo
Sviluppatore: PTC
Data di rilascio: 1982
Piattaforme: Windows, Unix
Ideale per: design del prodotto e ingegneria, settore automobilistico, realtà virtuale
Prezzo: 2310 $
Già noto come Pro/Engineer, Creo è un pacchetto di modellazione completamente parametrico. È adatto a creare assemblaggi di oltre 1000 parti, e per questo è utilizzato da aziende come Aston Martin, John Deere, Volkswagen, Toyota e Amazon. Coniuga approcci di modellazione solida, superficiale e poligonale con un modulo avanzato di design generativo per l'ottimizzazione delle forme. Gli strumenti per le superfici, come blend e sweep, sono un po' più affidabili rispetto ad altri software della concorrenza.
Gli ingegneri beneficeranno dell'investimento nel pacchetto Advanced Plus di Creo, che include la creazione avanzata di superfici, uno slicer per la stampa 3D, GD&T, la progettazione di stampi e la simulazione. Quando si combina Creo con la soluzione Windchill di PTC per la PLM, si offre all'utente la gestione di alto livello di assemblaggi, liste di parti e fornitori, controllo di accesso e revisione e molto altro.
NX
Sviluppatore: Siemens
Data di rilascio: 1973
Piattaforme: Windows (x64)
Ideale per: design del prodotto e ingegneria, medicina, settore automobilistico, PLM
Prezzo: 5900 $ + 1600 $/anno
Prima che Siemens lo rilevasse nel 2007, NX si chiamava Unigraphics. Analogamente agli altri concorrenti nella corsa al miglior pacchetto CAD, NX offre funzionalità avanzate di design, assemblaggio e disegno di parti, oltre a soluzioni di alto livello per PLM, CAM e CAE. È per questo che grandi aziende come Apple, Tata, Mazda, Nissan, Daimler Mercedes e SpaceX lo hanno adottato, arrivando in alcuni casi ad abbandonare sistemi potenti come CATIA per passare a NX. Inutile dire che è un sistema all'avanguardia.
A renderlo diverso dagli altri è l'approccio di modellazione ibrida con mesh a forma libera, solida e metodi di modellazione di superfici di classe A. Tutti questi strumenti hanno una qualità paragonabile a quella di CATIA. Senza abbandonare completamente la modellazione basata sui vincoli, la cosiddetta tecnologia sincrona di NX permette agli utenti di spingere e tirare su determinate caratteristiche del modello, per una modifica diretta intelligente. Siemens NX è particolarmente facile da usare e ha persino un'interfaccia utente adattiva in grado di prevedere quali comandi saranno usati più frequentemente nei progetti futuri. Un punto a sfavore è che è ancora presente il vecchio codebase di Unigraphics, che determina un funzionamento più lento del previsto di alcuni aspetti del programma.
Il miglior software CAD gratuito
FreeCAD
Sviluppatori: Jürgen Riegel, Werner Mayer, Yorik van Havre
Data di rilascio: 2002
Piattaforme: Linux, Unix, macOS, Windows
Ideale per: design di concept e parti, stampa 3D
Prezzo: gratuito
FreeCAD è il software gratuito per chi cerca una soluzione CAD oltre i livelli di TinkerCAD, ma allo stesso tempo senza le prestazioni professionali di Fusion 360. FreeCAD è in una certa misura parametrico, poiché i designer possono realizzare parti a partire da schizzi con vincoli dimensionali. Opera principalmente con i solidi, ma consente anche alcune operazioni relative alle superfici. Non sono affatto così diversificate e avanzate come con altri software del settore, ma permettono di visualizzare tridimensionalmente un concetto. Esiste anche la possibilità di eseguire lo sweep su due binari. Invece di una struttura ad albero delle funzionalità, c'è una lista di annullamenti/ripristini di cui il programma tiene traccia. Inoltre, gli schizzi restano collegati alle superfici, per cui il modello si aggiornerà in parte con eventuali modifiche a posteriori.
FreeCAD non è un software perfetto. Vincolare gli schizzi può rivelarsi problematico, in particolare quando si aggiungono operazioni di specchiatura e curve tangenti multiple. Anche il ritaglio delle superfici può causare problemi. Fortunatamente, però, sono presenti soluzioni per molti di questi casi. L'interfaccia utente a icone risulta piuttosto obsoleta. Per i comandi più importanti sono disponibili dei tasti di scelta rapida e, nel complesso, lo strumento necessita di una discreta curva di apprendimento per essere padroneggiato.
Le principali funzionalità aggiuntive sono un banco di lavoro Mesh Design che permette di riparare le mesh ed esportare file STL per la stampa 3D, un banco di lavoro per il rendering ray tracing, uno per l'analisi degli elementi finiti (FEA) e per la fluidodinamica computazionale (CFD). Quest'ultimo si chiama OpenFoam e si può usare per la fluidodinamica e l'analisi aerodinamica. FreeCAD è opensource e alcune sue parti, come ad esempio le funzioni di animazione, possono essere scriptate in Python o attraverso un'API C++.
Blender
Sviluppatore: NeoGeo
Data di rilascio: 1994
Piattaforme: Linux, macOS, Windows, Android, BSD
Ideale per: effetti visivi, character design, arte, animazione, stampa 3D, realtà virtuale
Prezzo: gratuito
Blender è cresciuto fino a diventare una popolare alternativa opensource a complessi programmi di animazione come Maya e 3D Studio Max. La combinazione di modellazione avanzata di mesh e scultura lo ha reso appetibile per gli artisti di effetti speciali e per gli appassionati di stampa 3D.
A chi si occupa di grafica digitale piacerà sicuramente il motore di rendering intuitivo, le funzioni di motion tracking, la cinematica inversa per il rigging dei personaggi e gli effetti avanzati di simulazione come nuvole di particelle, fumo, fluidi, esplosioni, tessuti, pelle e collisioni. Per i principianti della stampa 3D o per coloro che provengono da un ambiente CAD più ingegneristico, il passaggio a Blender comporterà una curva di apprendimento impegnativa. Si consiglia di limitarsi a un approccio di modellazione alla volta. Ad ogni modo, una volta imparato a padroneggiare gli strumenti, le possibilità sono illimitate. È possibile controllare accuratamente le mesh per realizzare dettagli più piccoli e complessi. Possono essere deformate piegandole, ruotandole, rastremandole, allungandole e molto altro. Blender si basa sulla modellazione poligonale, ma ammette anche input numerici, in particolare nel nuovo ambiente di lavoro Geometry Nodes, che funziona come Grasshopper. Inoltre, i modificatori delle mesh vengono salvati nella lista dei modificatori e si possono cambiare in qualsiasi momento durante il processo di modellazione. Una caratteristica interessante per la stampa 3D è la conversione di una mesh in un wireframe. Si possono ottenere strutture simili a reticoli con motivi intricati realizzabili solo con una stampante 3D.
Rispetto ai colossi in commercio che costano quasi 2000 dollari all'anno, Blender è un po' più difficile da imparare a usare, lievemente più soggetto a errori relativamente a funzionalità come le variabili booleane delle mesh, più limitato nelle funzionalità di scultura e, nel complesso, più adatto a piccoli progetti. Tuttavia, è un ottimo punto di partenza per chi è interessato alla modellazione di mesh per la stampa 3D.
SketchUp
Sviluppatore: Trimble Inc.
Data di rilascio: 2000
Piattaforme: Windows, macOS
Ideale per: layout di concetti, architettura, design del paesaggio
Prezzo: gratuito, Pro a 299 $/anno, Studio a 699 $/anno, 55 $/anno per studenti e insegnanti
SketchUp è uno degli strumenti base più semplici per chi si avvicina per la prima volta al mondo della modellazione 3D. Grazie alla possibilità di impostare rapidamente layout, è molto diffuso tra gli architetti, che lo utilizzano per esplorazioni preliminari e dimostrazioni nella fase iniziale del processo di sviluppo. Associato a un plug-in di rendering come V-Ray, Thea, Maxwell o il gratuito Lumion LiveSync, nonché alla funzione incorporata di fly-through, si può rivelare un potente strumento di visualizzazione.
Oltre a creare un modello da zero, è possibile disegnare uno delle migliaia di modelli presenti nel 3D Warehouse. E se le opzioni disponibili per la modellazione 3D a prima vista possono sembrare limitate, esiste l'Extension Warehouse, che offre centinaia di funzioni aggiuntive. Con i giusti plug-in, gli utenti possono disegnare curve complesse, eseguire smussi e raccordi, apportare modifiche avanzate a vertici e mesh, aggiungere la documentazione del progetto, esportare file STL per la stampa 3D, file STEP per altri ambienti CAD o file KeyShot per il rendering esterno, utilizzare operatori booleani, appiattire le superfici o aggiungere la modellazione parametrica al flusso di lavoro. La curva di apprendimento è piuttosto alta, e anche se alcune funzioni di modellazione risulteranno complicate o addirittura inesistenti, SketchUp è un candidato valido sia per i principianti che per i professionisti della modellazione.
SketchUp ha un'applicazione gratuita basata su browser, ma per sfruttare appieno i moduli aggiuntivi è necessaria la versione Pro. SketchUp Shop costa meno della metà e non supporta i plug-in, ma include il visualizzatore di realtà aumentata.
I migliori software CAD per la stampa 3D
MeshMixer
Sviluppatore: Autodesk
Data di rilascio: 2009
Piattaforme: Windows, macOS
Ideale per: stampa 3D
Prezzo: gratuito
MeshMixer è una sorta di coltellino svizzero digitale per la creazione e la preparazione di mesh per la stampa 3D. Nella sua semplicità, rappresenta per le mesh ciò che TinkerCAD è per i solidi. È possibile importare geometrie esistenti da un catalogo di forme e combinarle con la mesh. Si può anche estendere il catalogo con le proprie creazioni. Importando i dati di scansione 3D, è possibile estrarre una superficie parziale e unirla con la nuova geometria per adattare con precisione le parti o i dispositivi indossabili.
Le funzioni della mesh si limitano a operazioni di ispessimento, svuotamento, bridging, tagli piani, levigatura, operazioni booleane ed estrusione. Le immagini possono essere proiettate per la goffratura o il debossing. Altrettanto interessanti sono gli strumenti di scultura. Non sono completi come quelli di ZBrush o Mudbox, ma sono sufficienti per sviluppare semplici oggetti stampabili in 3D. Gli strumenti di riparazione delle mesh e di generazione dei supporti sono fra i migliori della categoria, perciò MeshMixer è uno degli strumenti gratuiti essenziali da saper padroneggiare per chiunque possegga una stampante 3D.
Per ulteriori informazioni, consulta il nostro tutorial su MeshMixer con 15 consigli su come modificare i file STL per la stampa 3D.
3DBuilder
Sviluppatore: Microsoft
Data di rilascio: 2013
Piattaforme: Windows 10 con Creators Update + dispositivi mobili
Ideale per: istruzione (scuola elementare/media), stampa 3D
Prezzo: gratuito
Chi si approccia per la prima volta alla stampa 3D e ha un modello 3D scaricato e pronto da stampare, non ha bisogno di investire in un software CAD esterno, perché Windows dispone già di una soluzione integrata. A prima vista può sembrare solo un visualizzatore, ma offre anche alcune opzioni per colorare le texture, per semplici modifiche, tra cui operazioni booleane, e persino per incisioni tridimensionali e goffrature utilizzando testo e immagini.
3D Builder è un'applicazione compatta disponibile gratuitamente sul Microsoft Store. È compatibile con l'applicazione MS Scan per importare i dati di scansione 3D. Utilizza il formato di file 3MF, ma consente di esportare anche file STL e OBJ.
Apprendimento degli strumenti CAD
Quando ci si approccia all'apprendimento di un software, è importante innanzitutto conoscere le strategie di modellazione e i flussi di lavoro corretti, come ad esempio il rispetto delle convenzioni nell'assegnazione dei nomi, il raggruppamento delle parti nella struttura ad albero delle funzionalità, la creazione di backup e il riferimento costante a variabili globali e sistemi di coordinate. Saranno fattori determinanti per la qualità di tutto il lavoro futuro: senza una base solida, più avanti si potrebbero riscontrare difficoltà nella risoluzione di problemi più complessi.
Per quanto riguarda la modellazione, nei modellatori parametrici di superfici solitamente è preferibile creare superfici fluttuanti che si estendono liberamente nello spazio su entrambe le estremità e rifinire le singole superfici insieme per formare un solido in una fase successiva, al contrario della modellazione per patch che prevede che ciascuna superficie sia creata individualmente e collegata subito ai componenti circostanti. L'approccio "master modeling" si spinge persino oltre nella pianificazione e prevede la realizzazione di schizzi delle dimensioni conosciute prima ancora di iniziare a creare la geometria del solido e delle superfici risultanti. È un approccio che funziona bene solo nei casi in cui è necessaria poca esplorazione creativa e il modellatore desidera passare alla validazione ingegneristica il più presto possibile. Un approccio troppo impegnativo può causare problemi strutturali nel momento in cui sono necessarie modifiche drastiche. È meglio che dettagli come arrotondamenti e sfumature siano eseguiti insieme in una fase successiva, così come operazioni computazionalmente complesse come la creazione di pattern, funzioni booleane e testo o immagini in rilievo. Passare dalla fase grezza a quella più dettagliata è una procedura standard anche nella modellazione di mesh e argilla virtuale, sempre avendo cura di salvare un backup tra le varie fasi.
In rete esistono numerosissime risorse per l'apprendimento. Dopo aver scelto uno strumento CAD, è sufficiente esplorare i tutorial presenti sul sito web dello sviluppatore e su Youtube.
Entra nel mondo dei CAD e della stampa 3D
In questa guida abbiamo valutato la maggior parte delle soluzioni CAD disponibili sul mercato, confrontandole sulla base delle caratteristiche più importanti come destinazioni d'uso principali, livello di esperienza necessario, facilità d'uso, costo, ma anche di versatilità funzionale e complessità tecnica per la modellazione solida, poligonale, a forma libera e delle superfici.
La scelta migliore per i progetti più grandi è rappresentata da un modellatore parametrico. Sarà la complessità del processo e della costruzione del prodotto a dettare la configurazione CAD più adatta da utilizzare. I programmi migliori offrono un approccio ibrido, un'ampia gamma di funzioni di modellazione e formati di file, l'integrazione di PLM e database, un design generativo basato sui dati e numerosi spazi di lavoro di facile utilizzo che consentono di passare dalla fase concettuale del progetto a quelle di design, ingegneria, produzione, scalabilità e vendita.
La scelta di un software è la decisione più importante da prendere in materia di CAD. Sarebbe saggio optare per un software standard del settore come SolidWorks o NX. I sistemi basati su cloud come OnShape o Fusion 360 sono più nuovi e leggermente più rischiosi, ma sono sempre più affidabili e ricchi di funzionalità. Rhinoceros è la scelta ideale per chi vuole creare velocemente forme complesse senza ricorrere a vincoli dimensionali. Per gli artisti, la scelta più indicata è un ambiente per la scultura potenziato con la modellazione poligonale come ZBrush, Maya o Blender. E per progetti rapidi, i programmi CAD più semplici da imparare sono FreeCAD, TinkerCAD, Fusion 360 e SketchUp.
Crei già dei modelli in 3D e vuoi dare vita ai tuoi design? Scopri come funziona la stampa 3D e come creare dei modelli con dettagli straordinari.