Олоид — уникальная геометрическая фигура, способная катиться без проскальзывания и обладающая площадью поверхности, равной сфере того же радиуса. В этом руководстве разбирается процесс её моделирования в FreeCAD с последующей подготовкой к 3D-печати.
Что такое олоид и зачем он нужен?
Олоид представляет собой форму, построенную из двух одинаковых кругов в перпендикулярных плоскостях, центры которых лежат на краях друг друга. Его особенность — плавное качение без проскальзывания, при котором центр масс поднимается и опускается при движении. Эта конструкция подходит для энергоэффективного смешивания жидкостей и популярна в качестве антистресс-игрушки для стола.
Построение базового эскиза в Sketcher
Моделирование начинается с создания нового документа в FreeCAD и открытия скетчера на плоскости XZ. Сначала строится полилиния из трёх равных секций общей длиной в три радиуса (например, 120 мм), которая помечается как вспомогательная геометрия. Точки делаются симметричными относительно центра. К концам линии строится касательная дуга радиусом 40 мм, что подтверждается инструментом измерения. Затем применяется Split Edge для разделения дуги: полученные точки выстраиваются по вертикали друг относительно друга, а угол охвата окружности составляет 240 градусов, что требует разделения дуг так, чтобы их сумма составляла 120 градусов.
Работа с поверхностями и клонирование
На следующем этапе создаётся вторая поверхность инструментом Fill Boundary Curves вместо клонирования с установкой коэффициента масштаба по оси X равным минус один, что переворачивает фигуру в нужную сторону. Включаются инструменты привязки (Snap) для точного позиционирования, и строится вспомогательная линия, соединяющая центры дуг, которая служит разделителем. В рабочей области поверхностей выбирается инструмент создания поверхности из граничных кривых: контур формируется путём последовательного выбора разделительной линии и исходных дуг, после чего генерируется требуемая геометрическая форма.
Продвинутые методы: Поверхность Гордона
При стандартном объединении поверхностей через Join Shapes с последующим зеркальным отражением сначала по плоскости XZ, затем по XY проверка геометрии показывает оболочку типа Compound, требующую конвертации в твёрдое тело инструментом Part converts to solid. Однако такая проверка выявляет разницу в площади поверхности (2061.91 единиц) по сравнению с ожидаемой для сферы радиусом 40 мм. Для повышения точности используется внешнее рабочее средство Curves WB, устанавливаемое через менеджер дополнений. Инструмент Gordon Surface строит сетку по сети кривых: рёбра объединяются в единые контуры, настраивается непрерывность и аппроксимация формы перед генерацией. После зеркального отражения поверхности Гордона относительно плоскости XY создаётся соединение форм, которое затем зеркально отображается по плоскости XZ. В рабочей области кривых используется инструмент параметрическое тело для создания твёрдой модели — статус меняется на зелёный, подтверждая успех. Проверка в рабочей области деталей показывает площадь нового тела около 2016 единиц, что ближе к эталону.
Подготовка модели к 3D-печати
Готовая модель экспортируется в формат 3MF для дальнейшей печати. При подготовке рекомендуется использовать материал PLA, ориентацию модели на ребре вместо плоской поверхности для улучшения качества, а также увеличенную плотность заполнения для приятного веса и тактильных свойств.