Είναι γνωστό ότι στη σχεδίαση 3d μοντέλων, όπως και στην 3d εκτύπωση, δεν υπάρχει κάποια καθορισμένη προσέγγιση που να ταιριάζει σε όλες τις περιπτώσεις. Ο καθένας χρησιμοποιεί διαφορετικό λογισμικό σχεδίασης, εκτυπώνει σε διαφορετικά υλικά, με διαφορετικούς εκτυπωτές και διαφορετικές τεχνολογίες εκτύπωσης. Παρόλα αυτά υπάρχουν κάποια στοιχεία που απαιτούν προσοχή σε κάθε περίπτωση και αναλύονται παρακάτω:

Απαιτήσεις Υλικού

Κάθε υλικό έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες, οι οποίες σε μεγάλο βαθμό καθορίζουν και τις αρχές που θα πρέπει να ακολουθούνται κατά τη σχεδίαση του 3d μοντέλου. Οι αρχές αυτές περιλαμβάνουν συνήθως την υποστήριξη των προεξοχών που είναι μεγαλύτερες από ένα ορισμένο μήκος, την ενίσχυση των τμημάτων που καταπονούνται ανάλογα με τις αντοχές του υλικού, το στρογγύλεμα των γωνιών κλπ. Δεδομένου ότι κάθε υλικό έχει τις δικές του απαιτήσεις, θα πρέπει, πριν ακόμα αρχίσει η σχεδίαση, να έχει καθορισθεί το υλικό εκτύπωσης και να έχουν μελετηθεί οι αρχές του. Σε περίπτωση που το 3d μοντέλο προορίζεται για εκτύπωση σε περισσότερα του ενός υλικά, θα πρέπει να συνεκτιμώνται οι απαιτήσεις όλων των υλικών και να λαμβάνονται υπόψη οι κατά περίπτωση δυσμενέστερες.

Τεχνολογία Εκτύπωσης

Η τεχνολογία εκτύπωσης επηρεάζει σημαντικά τις αρχές σχεδίασης και τα μεγέθη εκτύπωσης. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα αντικείμενα που διαθέτουν συμπλεγμένα τμήματα, τα οποία μπορούν να εκτυπωθούν σε Πλαστικό (ABS, PLA, Πολυαμίδιο), σε Αλουμίδιο και σε Ελαστικό πλαστικό, ενώ είναι αδύνατον να εκτυπωθούν σε Χρυσό, Ασήμι ή Ρητίνη. Για τη διαφοροποίηση αυτή δεν ευθύνονται τα ίδια τα υλικά, αλλά η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την εκτύπωσή τους. Συνεπώς, θα πρέπει, πριν ακόμα ξεκινήσει η σχεδίαση του 3d μοντέλου, να μελετώνται οι αρχές σχεδίασης του υλικού. Τέλος αξίζει να σημειωθεί ότι, σε πολλές περιπτώσεις, υλικά που ανήκουν στην ίδια κατηγορία τυπώνονται με διαφορετικές τεχνολογίες και κατά συνέπεια διέπονται από διαφορετικές αρχές σχεδίασης (π.χ. ο Ανοξείδωτος Χάλυβας και το Ασήμι, αν και μέταλλα, τυπώνονται με διαφορετικές τεχνολογίες).

Πάχος τοιχωμάτων

Παρόλο που το πάχος τοιχωμάτων περιλαμβάνεται στις αρχές σχεδίασης, αξίζει ιδιαίτερης αναφοράς, καθώς τα προβλήματα σχετικά με αυτό αποτελούν τις πιο συχνές αιτίες αποτυχίας των εκτυπώσεων. Σε πολλές περιπτώσεις τα τοιχώματα είναι πολύ λεπτά με αποτέλεσμα το μοντέλο να είναι αδύνατον να εκτυπωθεί ή να είναι ιδιαίτερα εύθραυστο. Αντίθετα όταν τα τοιχώματα έχουν υπερβολικό πάχος δημιουργούνται μεγάλες εσωτερικές τάσεις οι οποίες είναι πιθανό να προκαλέσουν ρηγματώσεις ή ακόμη και θραύση. Προκειμένου να αποφευχθούν αυτά τα φαινόμενα θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι αρχές σχεδίασης του κάθε υλικού και να εφαρμόζονται τα συνιστώμενα πάχη τοιχωμάτων που αναφέρονται σε αυτές.

Ανάλυση του 3d μοντέλου

Η πιο συνηθισμένη μορφή αρχείων για την 3d εκτύπωση είναι τα .STL (Standard Triangle Language), όπου η γεωμετρία του 3d μοντέλου μεταφράζεται σε τρίγωνα. Τα περισσότερα λογισμικά 3d σχεδίασης διαθέτουν επιλογή εξαγωγής σε αρχείο .STL, με δυνατότητα καθορισμού της επιθυμητής ανάλυσης. Η επιλογή της σωστής ανάλυσης για το εξαγόμενο αρχείο παίζει καθοριστικό ρόλο στην εξασφάλιση μίας καλής και ποιοτικής εκτύπωσης. Στα πολύ χαμηλής ανάλυσης αρχεία τα τρίγωνα είναι μεγάλα, με αποτέλεσμα οι επιφάνειες του εκτυπωμένου αντικειμένου να μην είναι στρωτές. Από την άλλη πλευρά, τα αρχεία υπερβολικά υψηλών αναλύσεων είναι πολύ μεγάλα (σε βαθμό που ορισμένες φορές γίνονται μη διαχειρίσιμα) και περιέχουν υψηλότερο επίπεδο λεπτομέρειας από αυτό που οι 3d εκτυπωτές μπορούν να επιτύχουν. Ο βασικός τρόπος για να επιτευχθεί το σωστό επίπεδο λεπτομέρειας είναι ο ορισμός της κατάλληλης τιμής στο πεδίο “tolerance”, που υπάρχει στις επιλογές εξαγωγής .STL των περισσότερων λογισμικών 3d σχεδίασης. Η τιμή του πεδίου αυτού καθορίζει τη μέγιστη απόσταση μεταξύ του αρχικού σχήματος που σχεδιάστηκε και του mesh που πρόκειται να εξαχθεί. Η συνιστώμενη τιμή για το πεδίο είναι 0,01mm, καθώς μικρότερη δεν θα είχε νόημα, δεδομένου ότι οι 3d εκτυπωτές δεν επιτυγχάνουν τέτοιο επίπεδο λεπτομέρειας και μεγαλύτερη θα δημιουργούσε πιθανόν ορατά τρίγωνα στη 3d εκτύπωση.

Προετοιμασία για 3d εκτύπωση

Μετά τη σχεδίαση του 3d μοντέλου και προκειμένου αυτό να καταστεί εκτυπώσιμο, απαιτούνται συνήθως ορισμένες επιπλέον ενέργειες, οι οποίες διαφέρουν ανάλογα με το λογισμικό 3d σχεδίασης που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, η προσθήκη πάχους τοιχωμάτων γίνεται αυτόματα σε μερικά λογισμικά, ενώ σε άλλα πρέπει να γίνει χειροκίνητα. Γενικοί κανόνες, δυστυχώς, δε μπορούν να υπάρξουν διότι κάθε λογισμικό απαιτεί διαφορετικούς χειρισμούς και διαδικασίες. Μάλιστα, σε πολλές περιπτώσεις είναι απαραίτητη η χρήση επιπλέον λογισμικού, πέραν αυτού που χρησιμοποιήθηκε για τη σχεδίαση, καθώς οι δυνατότητες και οι λειτουργίες του δεν επαρκούν. Για τον σκοπό αυτό υπάρχουν δωρεάν λογισμικά που διαθέτουν βασικά αλλά πολύ χρήσιμα εργαλεία προετοιμασίας των 3d μοντέλων για 3d εκτύπωση, όπως είναι το Meshmixer, το Meshlab κ.ά.