Возможно, вы уже знакомы с нашим история создания функционального механического протеза пальца и увидел промежуточные результаты этой затеи, которая переросла в отдельный проект. Недавно мой опыт создания протезов пополнился еще одним случаем, на этот раз наши навыки в 3D-сканировании, 3D-моделировании и 3D-печати нашли свое применение при создании косметического протеза икроножной мышцы.
Потребность в уникальном косметическом протезе
Эта история началась с письма девушки Ольги.У Ольги очень экстремальное хобби – парашютный спорт. В результате одного из приземляющихся прыжков Ольга получила травму икроножной мышцы правой ноги.
Сейчас мышечная ткань ноги практически полностью отсутствует. Визуально это заметно, что доставляет девушке дискомфорт. По этой причине возникла необходимость создания косметического протеза.
Протез должен быть максимально индивидуальным, полностью учитывать все анатомические особенности травмированной ноги.
По совету подруги Ольга обратилась ко мне.
Приступаем к созданию косметического протеза
Мы встретились с Ольгой и обсудили все детали работы.План действий выглядел так:
- 3D сканирование ног
- 3D моделирование
- 3D-печать косметического протеза
- Примерка
Сканирование ног
Первым делом нужно было просканировать обе ноги: и поврежденную, и здоровую.Для этого мы использовали сканер Artec Eva. Сканирование проводил инженер-конструктор Александр Городецкий, разработавший корпус этого сканера.
Удобно, что сканер не требует калибровки и использования маркеров.
Это занимает около 16 кадров в секунду, которые автоматически сшиваются между собой.
Нам нужен был скан достаточно высокой точности, поэтому работа велась кропотливо, не без повторных проходов сканером.
Даже самое тщательное сканирование не означает, что после завершения этого процесса вы получите идеальную и полностью готовую 3D-модель.
Скан — это всего лишь хорошая подготовка, облако точек, над которыми еще нужно проработать и «собрать» в твердое тело.
Сканирование, включая перерыв на кофе, заняло около двух часов.
Создание 3D-модели косметического протеза
Этот этап работы был самым трудоемким и длительным.Эту задачу взял на себя мой хороший друг и опытный 3D-моделист Валерий Караогланян.
Перед ним стояла новая задача — создать 3D-модель косметического протеза из имеющихся двух облаков точек (сканов здоровой ноги и травмированной ноги) с учетом всех пожеланий Ольги.
Готовых решений этой проблемы не было.
Первым шагом является твердотельное 3D-моделирование в SolidWorks. Когда были готовы твердотельные 3D-модели обеих ног, модель здоровой ноги зеркально отображалась с поправками по высоте, затем из нее «вычитались» 3D-модель травмированной ноги и устанавливались допуски, позволяющие коже «дышать».
Первоначальная идея заключалась в том, что и внутренняя, и внешняя поверхности будут сетчатыми (и в какой-то момент обе поверхности были сетчатыми).
По просьбе Ольги сеткой сделали только внутреннюю поверхность протеза, а внешнюю оставили цельной, что привело к дополнительным изменениям внешних частей протеза.
Чтобы создать поверхность в виде сетки, мне пришлось немного передергивать 3D-модель из одной программы в другую.
Сначала ее импортировали в ZBrush для развертки UV и создания модуля сетки, затем сетку применили к развертке в Photoshop, затем 3D-модель вернули в ZBrush. На этом этапе возникла проблема с добавлением толщины; ZBrush не предоставляет такой возможности, поэтому в процессе был задействован и 3DS Max. 
Параллельно Александр Городецкий занимался разработкой и 3D-моделированием крепежа в программе SolidWorks. Когда они были готовы, их «объединили» с основной 3D-моделью косметического протеза: 
Конечно, на создание 3D-модели ушло время.
То, что я описал в предыдущих двух абзацах, является кратким и поверхностным описанием процесса.
Дизайнеру пришлось применить весь свой опыт и выстроить алгоритм создания такой 3D-модели с нуля, а это непросто.
В результате у нас на руках оказалась полноценная модель косметического протеза икры, готовая к 3D-печати.
Время 3D-печати
3D-печать — это завершающий этап создания протеза.В качестве материала для 3D-печати мы выбрали белый прочный пластик PA 2200 (полиамид).
Очень прочный и легкий материал идеально подошёл для нашей цели — создания косметического протеза, который будет часто использоваться.
Для изготовления предметов из этого материала используется технология селективного лазерного спекания, когда лазер спекает материал в массе порошка в заданных местах, «выращивая» трехмерную модель.
Съемка прошла увлекательно: вся команда с нетерпением ждала момента, когда готовый протез возьмут в руки и перейдут к следующему этапу – примерке.
Примерка косметического протеза икры
Примерка протеза, как и ожидалось, выявила как его преимущества, так и недостатки, которых сложно было избежать в первой итерации.При сборке протеза на ноге крепления сработали как надо, а сам корпус сидел ровно на ноге.
Стало понятно, что в качестве прослойки между кожей ноги и самим протезом необходимо использовать какой-то мягкий материал, так как нога потеет, а текстура самого материала немного шероховатая на ощупь.
Возможно, если бы внешнюю поверхность протеза тоже оставили сетчатой, это решило бы проблему с вентиляцией и нога стала бы лучше «дышать».
Примерка состоялась, пока у Ольги не было возможности активно пользоваться протезом, так как лето было жарким.
Так что основные испытания косметического протеза еще впереди.
Краткое содержание
Это был наш первый опыт создания косметического протеза.В процессе мы допустили массу ошибок, несколько раз ходили по кругу и совершали ненужные действия.
Но он показал нам не только наши недостатки, но и наши возможности, многому нас научил, теперь мы знаем короткие пути и эффективные решения.
Самое главное мнение в этой истории принадлежит Ольге.
Она была довольна результатом; по ее словам, это оправдало ее ожидания.
Она поблагодарила нас за работу и пообещала поделиться результатами дальнейших испытаний протеза.
Доступные технологические возможности
Во всей этой истории примечательно то, что использовать технологию промышленной 3D-печати гораздо проще, чем может показаться.Используя профессиональное оборудование и знания, вы сможете получить желаемый качественный объект – прототип, протез, статуэтку, украшение, функциональную деталь, ракетный двигатель и практически все, что придет вам в голову.
Неудивительно, что Интернет наполнен статьями о том, как кто-то где-то создал что-то с помощью 3D-печати.
Также неудивительно, что мнения о возможностях этой технологии разнятся – кто-то настроен скептически, кто-то является ярым сторонником домашних 3D-принтеров, а кто-то не упускает возможности порассуждать о преимуществах и недостатках аддитивных технологий.
Но, на мой взгляд, не нужно превозносить или принижать достоинства 3D-печати, ее просто нужно использовать для эффективного решения задач, как и любую другую технологию.
Если у вас есть интересные предложения или идеи, которые вы хотели бы реализовать, добро пожаловать в комментарии, возможно, вместе мы сможем создать что-то интересное.
Теги: #Сделай сам или Сделай сам #3d печать #сделай сам #3d моделирование #протезирование #протезирование
-
Узнайте Лучшие Услуги По Ремонту Компьютеров
19 Oct, 24 -
Графика В Терминале
19 Oct, 24 -
Поведение И Мышление. Тайна Эмоций
19 Oct, 24 -
Цифровые Мероприятия В Москве С 18 По 24 Мая
19 Oct, 24
