Обзор 3D-моделирования в Autodesk Fusion 360

Autodesk Fusion 360 — программа для 3D-моделирования, проектирования и расчетов, объединяющая в себе CAD, CAM и CAE-систему.

Программа удобна как для хоббийного использования, благодаря индивидуальной системе лицензирования, так и для профессионального использования, благодаря привлекательной стоимости лицензирования для коммерческого использования. Fusion 360 имеет множество преимуществ, по сравнению с другими САПР-программами, — узнайте больше, прочитав статью.

Содержание:

Fusion 360 — истоки и отличительные особенности

У истоков создания Fusion 360 стоял Inventor — очень удобная программа для проектирования и моделирования, которая включала в себя создание моделей и сборок. Затем компания выпустила еще более удачную и современную программу — Fusion 360, — которая производит свою работу в основном в облаке, давая возможность командной работы и хранения файлов в облачном хранилище. Это было инновационным решением, а сам процесс создания программы основывался на отзывах и обратной связи — часть команд и дополнений была создана благодаря совместной работе компании и пользователей. Одна из ключевых особенностей данной программы — реализация в ней всего процесса создания детали, от прототипа до готового решения.

Из фишек: программа имеет не только облачное хранилище, но и облачный рендер, которым пользователи со слабыми компьютерами могут воспользоваться за кредиты (“credits”) — своеобразную внутреннюю валюту программы, которая зарабатывается пользованием данной программой.

Ну и, как уже описывалось выше, — командная работа, — то, чего не было и до сих пор нет ни у одной программы. Настройки на доступ, а также отдельная папка, где хранятся все файлы к которым вам дали доступ, версионность файлов, как в программировании, — это всего лишь часть того, что доступно.

Еще одна особенность Fusion, уже не уникальная, это скрипты. Но это не просто скрипты в привычном всем виде, что есть в том же Solidworks или Inventor, где можно использовать параметричность модели и параметры относящиеся к сборкам и частям сборки и ее анимации, — это целые утилиты, которые Autodesk вынес в отдельный раздел на сайте, где каждый желающий может скачать то, что поможет ему в работе и ускорит её, иногда в разы.

Ну и последнее, что хотелось бы отметить в особенностях — программа очень легковесная и работает онлайн. Её установочный файл, по сравнению с остальными программами автодеска, занимает минимум места, а установка занимает минут пять.

Первое время пользователи ругали программу за работу онлайн, а кто-то не хотел переходить с Inventor на Fusion, боясь утечки файлов и невозможности автономно работать. Это все решается переводом программы в оффлайн-режим — изменения в файле и сам файл можно сохранить на рабочем компьютере и работать без подключения к интернету.

Да, в оффлайн-режиме нельзя работать постоянно, необходимо периодическое подключение к сети — для выгрузки файлов в облако, синхронизации изменений в системе и обновления программы, но при современном уровне подключения к Интернету это уже норма.

Основной функционал

Fusion 360 — очень разносторонняя программа, как уже было сказано ранее, в ней можно делать:

Чертежи
Модели
Модели с элементами поверхностного моделирования
Сборки
Анимации сборок
Рендер (с библиотекой материалов, источниками света и простыми текстурами по плоскостям)
Симуляцию нагрузок и расчет (Блок CAE)
Создавать машинный код для фрезерования и токарной обработки (блок CAM)
Работать с листовым материалом
Создавать разводку плат, благодаря библиотеке электронных компонентов
Создавать элементы генеративного дизайна
Подготавливать модели для 3D-печати (с недавнего времени это не просто перегон в сторонний слайсер)

Всё это и еще многие вещи можно найти в этой программе. Наличие функций, особенно названных последними пунктами, зависит от типа вашей лицензии.

Типы лицензий

Самая простая лицензия — Customer, или Hobbyist User, — содержит в себе почти всё, кроме генеративного дизайна, который ранее можно было подключить себе в демо-режиме и попробовать в течение 30 дней. Начиная с 2022 года на работу в этом режиме появилось ограничение по количеству файлов, которыми можно делиться для совместной работы. Все актуальные подробности по плюсам и ограничениям разных типов лицензии можно найти на официальном сайте Autodesk. Один из самых популярных типов лицензии — это учебная версия программы, — его можно оформить через учебное заведение, достаточно просто указать учебное заведение и прикрепить соответствующие документы.

Создание файлов

Создание файла доступно в самом верху меню, слева.

Помимо создания модели (New Design), можно

создать электронную сборку (New Electronic Design),
создать библиотеку электронных компонентов (New Electronic Library),
создать новый чертеж из уже имеющегося (New Drawing),
создать шаблон (New Drawing Template),
открыть документ или модель (Open),
открыть последнюю сессию (Recover Document),
загрузить элементы (Upload),
сохранить (Save),
экспортировать модель или чертеж (Export),
отправить в слайсер для получения g-code (3D print),
создать изображение (Capture Image),
открыть доступ для коллег (Share).

Также есть стандартные кнопки Undo и Redo (отменить действие и вернуть изменение), история изменений отображается внизу файла.

История изменений имеет кнопки запуска и перемотки, поэтому многие пользователи ошибочно думают, что это строка анимации, но это отображение истории действий. В истории показываются только преобразования 3д моделирования, все что не связано со скетчем, в скетче также можно откатить действия, но в истории внизу вы их не увидите.

Также через меню доступно дерево построений — функция, без которой никак нельзя ни одной 3D программе.

Здесь всё просто и лаконично, разложено по папочкам — тела, поверхности, скетчи, основная стартовая геометрия, — всё это можно перемещать. В папке с телами можно создавать подпапки, объединяя их по какому-то признаку, однако в скетчах так делать, к сожалению, нельзя, и для ориентации в скетчах можно просто нажать на тело или объект, чтобы в дереве подсветился тот скетч, с помощью которого создается данное тело.

Создание скетчей

Теперь подробно, по пунктам выше, об основном меню построений. Чтобы создать счетч, а попросту говоря набросок, нужно перейти во вкладку Solid и нажать на кнопку Sketch. При наведении на каждую кнопку меню появляется вот такая интерактивная подсказка, что очень удобно для новых или давно не пользовавшихся программой пользователей.

После нажатия открывается дополнительная вкладка Sketch.

Дальше все очень интуитивно, даже без знания названий команд и их описания — всё понятно по значкам команд. Тем, кто использовал тот же Inventor или Autocad, разобраться будет максимально просто.

Создать скетч можно:

Исходя из того, на чем основана модель: это может быть фигура вращения, обычная фигура, основанная на нескольких эскизах, массив частей или фигура, основанная на отсечении поверхностей;
Создав эскиз, нанося размеры и задавая зависимости.

Основные инструменты:

Line — позволяют построить линию между двумя точками. Для этого элемента пользователь может задать размер и угол наклона в специальной форме. Переключаться между этими параметрами можно с помощью кнопки TAB.
Rectangle — инструмент, позволяющий создавать прямоугольники несколькими способами: по крайним точкам фигуры; по координатам точек, расположенной в центре и крайней; по трем крайним точкам.
Группа инструментов для геометрического проектирования — Circle, Arc, Polygon, Ellipse, Slot, Spline, Conic Curve.
Mirror и Pattern — инструменты, позволяющие создавать копии уже существующей геометрии. Mirror позволяет отразить элемент с помощью линии симметрии, нажав кнопку Objects, а затем — Mirror Line и OK.
Sketch dimension – инструмент, который позволяет задать размеры модели, в том числе линейные, угловые, радиусные и т.д.
Fillet — служит для создания скругленной части между двумя прорисованными ранее отрезками.
Кнопки Trim и Extend предназначены для обрезки и удлинения выбранного объекта, с ориентацией на пересечение выбранной части рисунка с другим отмеченным объектом.
Sketch Scale — кнопка, с помощью которой пользователь может изменить масштаб эскиза или его части относительно заданной точки.
Offset — инструмент, который перемещает определенный контур на заданном расстоянии.
Constraints — кнопка ограничений, позволяющая формировать связующие мосты между объектами, в том числе такие их свойства, как горизонтальность или параллельность. Этот инструмент напрямую зависит от размеров, поэтому чаще всего используется одновременно с ними.

Особенно хотелось бы обратить внимание на вот этот незаметный пункт, который обычно выделен в остальных программах как отдельная кнопочка, или даже раздел — это добавление возможности создавать 3D эскиз.

Include 3D Geometry (добавление 3D-геометрии) — добавление объема к 2д-эскизу для получения 3D-эскиза, — очень важная функция для продвинутых пользователей, позволяющая манипулировать траекторией или создавать поверхности, привязываясь к 3D-объектам. Многие новые пользователи на форумах спрашивают, — может ли Fusion создавать и использовать 3D эскизы, и однозначный ответ — может.

После того, как мы определились с эскизом, можно закрыть скетч — для этого надо нажать правую кнопку мыши, появится контекстное меню, нажать там галочку; или нажать большую зеленую галочку справа вверху в окне программы.

Объекты и поверхности

Вышли из скетча, дальше нам нужно или меню Solid, или меню Surface — в зависимости от того, что у нас за деталь.

Меню Solid разделено по функционалу. Слева то, что создает модели, справа то, что изменяет уже имеющиеся модели, позволяет сделать простые манипуляции с эскизом. Ниже описаны самые часто используемые для создания модели функции.

Extrude (Вытянуть) эскиз — пользователь сам выбирает в меню, чем является данное тело, вырезом, телом или объектом. Объект — это уже элемент сборки, про который мы поговорим ниже.
Revolve (Вращение) — создание тел или вырезов, основанных на вращении эскиза вокруг определенной оси, осью можно использовать любую линию или специально создать ось, используя примитивы программы.
Loft (Выдавливание по сечениям) — создаёт фигуры, в основе которых выдавливание разных по форме эскизов, находящихся на разных плоскостях, логика перехода одного эскиза в другой также доступна для настройки в программе.
Sweep (Протягивание по траектории) — проводит эскиз вдоль траектории заданной пользователем.
Emboss (Проецирование контура на поверхность) — как и понятно из названия, проецирует контур на поверхность, не все поверхности поддаются, те, что не поддаются, лучше проецировать через поверхности.
Pattern (Массив круговой и по направлениям) — копирование объектов по определенной логике, по направлениям или по кругу, в меню можно оставить или все объекты массива, или удалить ненужные, просто нажав галочки.
Mirror (Зеркало) — отзеркаливание относительно какой то плоскости.
Thicken (Придание толщины модели) — равномерное задание толщины модели по всей или части поверхности.

Все, что касается меню Surface — практически такое же, как и в Solid, за одним лишь исключением — что оперируем мы уже не твердыми телами, а поверхностями, для которых работают те же законы геометрии, что и для твердого тела. Но у поверхности нет толщины, поэтому вместо Thicken мы видим команду Offset — копирование поверхности параллельно выбранной.

Изменения в твердом теле и в поверхности представлены в виде всем понятных булевых операций и добавления скруглений и фасок разделением тела на отдельные части с помощью плоскостей и перемещением отдельных частей тела.

Для поверхностей изменение выглядит практически также, только называется немного по другому.

Вместо привычного выдавливания или булевого вычитания у нас появилось “обрезка” поверхности (Trim), также у поверхности, как сложного объекта не имеющего толщины, есть понятие нормали, а проще говоря — лицевой поверхности. Где у нее лицо, а где задняя часть, можно указать, используя смену нормалей (Reverse normal).

Еще один примечательный режим — режим создания параметрической формы (Create form).

Чем-то похоже на полигональное моделирование, но ближе к T-Spline — то есть, есть возможность влиять на модель параметрами.

Очень удобный режим для моделирования органических частей, или поверхностей, которые не поддаются обычному поверхностному моделированию.

Полигональные сетки, mesh

Следующая вкладка отвечает за итерации с мешем, полигональным моделями, которые в последнее время все чаще и чаще требуются в работе инженеров. Особенно у инженеров, связанных с 3D-сканированием. После сканирования получаются полигональные модели, которые чаще всего нужно переводить в твердое тело. В этом, отчасти, может помочь Fusion 360, но только для самых простых деталей, которые позволяют себя позиционировать и сделать сечение прямо по мешу. Этого бывает достаточно для преобразования меша в твердое тело, с которым уже можно полноценно работать.

Подробнее — смотрите в видео.

Какие-то полигональные модели, содержащие большое количество полигонов, не стоит грузить в программу, но детали до 1 млн полигонов открываются достаточно быстро.

Немного подробней про данное меню.

Первая кнопка отвечает за импорт меша, далее, во всплывающем меню, появляется функция, которая и позволяет сделать сечение, необходимое для построения твердого тела.

Дальше идет раздел, отвечающий за разбиение меша на отдельные участки, этот способ применяется в более профессиональных программах для реверс-моделирования. И удобная функция — починка меша (Repair), — если меш имеет дырки, и немного полигонов, — данная команда справится с “починкой”.

Дальше, по уже понятной логике — изменение меша. Там есть такие команды, как перемоделирование сетки (Remesh), разрез или сечение сетки (Plane Cut), и уже знакомая нам смена нормалей.

Это лишь малая часть функционала, которая имеется для работы с мешем, чтобы описать и рассказать все функции, понадобилась бы еще одна статья по одному лишь этому разделу.

Sheet metal

Следующая вкладка — это функции для работы с листовым металлом, Sheet metal.

Очень интуитивно понятный раздел, где из обычных листов, созданных на основе твердого тела, можно создать листовую сборку, которую можно пустить в производство.

Plastic

И последний раздел, который будет рассмотрен в данной статье, это относительно новый раздел Plastic.

Этот раздел тоже заслуживает отдельной статьи, столько всего нового можно было бы о нем рассказать. Здесь и зацепы, для сборки изделий из 3D-печатных деталей, и паттерны для отверстий под охлаждение, и отдельная команда для позиционирования крепежа.

Отдельная команда под анализ пролива модели при литье.

То есть, сюда объединили все те вещи, которые нужны для литья и 3D-печати. Включить их можно в личном кабинете программы.

Системные требования и требования к оборудованию

Существует несколько вариантов установки Fusion 360. Основной метод ориентирован на однопользовательскую систему, что упрощает задачу для пользователей и гарантирует, что клиентская часть Fusion 360 всегда актуальна и совместима с веб-службами, которые программа использует на сервере.

Некоторые аспекты таких задач не удается реализовать в управляемых средах, когда требуется обслуживание большего числа компьютеров, на которых установлено приложение Fusion 360. В этом документе описаны различные альтернативные методы установки, на тот случай, если организации требуется обслуживание большего числа компьютеров:

Индивидуальная установка;
Многопользовательская установка из веб-источника.

Требования к системе для работы с Fusion 360

Apple® macOS™ Sierra v10.12; Mac® OS® X v10.11.x (El Capitan); Mac OS X v10.10.x (Yosemite)
Microsoft® Windows® 7 SP1, Windows 8.1, или Windows 10 (64-bit only)
Процессор 64-разрядный (32-разрядный не поддерживается);
Память: 3ГБ ОЗУ (рекомендуется 4 ГБ и более);
Подключение к Интернету;
Примерно 2,5 ГБ свободного пространства на диске для клиента Fusion 360;
Графическая карта от 512 МБ: любые графические карты на поддерживаемом оборудовании (кроме Intel GMA X3100);
Указательное устройство: совместимая с Microsoft мышь; Apple Mouse; сенсорная панель MacBook Pro;
Fusion 360 обновляется приблизительно раз в 2 недели. Все установки должны быть своевременно синхронизированы.

Форматы

Импортируемые форматы

Импортируемые форматы: стандартные CAD-форматы: .stp, .step, .iges и т.д.

Собственный формат

Родной формат Fusion 360, файл .f3d, хранит всю историю и изменения.

Экспортируемые форматы

Экспорт из Fusion 360 возможен в большое количество форматов для работы с 3D.

Выводы, плюсы и минусы

Fusion 360 — отличная программа, совмещающая в себе очень много функций для реализации задуманного, от прототипа до готового изделия.

Минусы

Периодически нужно подключаться к сети, для обновления и синхронизации с облаком.
Создание огромных сборок и открытие огромных файлов занимает много времени.
Работы с реверсом почти нет, очень маленький функционал.
Платная (полный пакет со всеми дополнениями покупается отдельно).

Плюсы

Есть все для полного цикла создания.
Поддержка программы и возможность повлиять на ее функционал.
Наличие бесплатной и учебной версии.
Возможность попробовать новый функционал, просто включив его в настройках.
Работа на большинстве платформ (Mac, Windows).
Цена — по сравнению с другими пакетами программ, цена за Fusion самая низкая, а бывают еще и акции.
Огромное количество поддерживаемых форматов и полноценная работа с мешем.

Остались вопросы? Обратитесь к нам и получите консультацию профессионалов.