Sử dụng phần mềm thiết kế 3D để thiết kế vật dụng DIY tại nhà

Ở thời đại hiện nay, ai cũng sẽ phải công nhận 3D đã trở nên cực kỳ phổ biến, nó giúp người ta dễ hình dung và trực quan hóa rất nhiều vấn đề, đặc biệt là trong thiết kế đồ vật - bởi vì không phải ai cũng có tư duy tưởng tượng tốt từ các bản vẽ 2D.

Các phần mềm hỗ trợ thiết kế 3D đã có một thời gian phát triển rất lâu và hiện nay không chỉ có các doanh nghiệp mới có năng lực ứng dụng mà ngay cả những cá nhân bình thường cũng có thể dễ dàng sử dụng để giải quyết một số vấn đề trong cuộc sống hằng ngày. Chúng ta đôi khi cũng sẽ bắt gặp nhiều trường hợp muốn tự vẽ ra một thiết kế gì đó để hiện thực hóa ý tưởng của mình.
Nếu bạn có theo dõi các video DIY của các Youtuber nước ngoài, cũng không khó để thấy họ cũng sử dụng các phần mềm thiết kế 3D để cụ thể hóa ý tưởng trước khi bắt tay vào thực hiện.
Với phần mềm 3D, bạn có thể:

Trực quan hóa ý tưởng cải tạo lại phòng làm việc với bộ bàn, tủ, kệ mới, bố trí sao cho diện tích hợp lý và hài hòa.
Tự vẽ và gia công những sản phẩm độc quyền mang tính cá nhân như đế điện thoại, đế để tay cầm PS5…
Bạn cũng có thể sử dụng phần mềm để vẽ và tính toán giàn trồng rau trên sân thượng trước khi mua vật tư.
Và còn nhiều nhiều trường hợp khác nữa…

Mình là một kỹ sư và hiện đang làm việc tại một đơn vị cung cấp các giải pháp thiết kế 3D cho cả ngành cơ khí và xây dựng - tất nhiên đối tượng khách hàng chính của mình là doanh nghiệp. Mình và team cũng đang có một project để phổ biến hơn giải pháp thiết kế 3D đến các cá nhân hoàn toàn miễn phí để có thể xây dựng một cộng đồng đam mê thiết kế.
Vậy để thiết kế được mô hình 3D có khó không? Mất bao nhiêu thời gian và chi phí?
Với bài viết này, hy vọng mình sẽ giải đáp giúp các bạn về lộ trình để trang bị thêm một kỹ năng thú vị trong mùa dịch này.
Bật mí là mọi thứ sẽ hoàn toàn miễn phí. Cùng bắt đầu vào thế giới 3D nào.

Mô hình 3D kỹ thuật và 3D phim ảnh

Trước hết chúng ta cần phân biệt giữa 2 loại mô hình 3D với 2 mục đích khác nhau, đó là 3D kỹ thuật (Technical) và 3D phim ảnh (Media).

Với các mô hình 3D được xây dựng để hỗ trợ cho mục đích hỗ trợ kỹ xảo điện ảnh hoặc tạo dựng nhân vật cho các bộ phim thì sẽ có tính phức tạp cao với rất nhiều những yêu cầu về độ chi tiết vật liệu để khắc họa sinh động các ý tưởng về nhân vật. Do đó số lượng đa giác trong các thiết kế này là rất lớn và không tạo ra cho mục đích gia công.
Với các mô hình 3D kỹ thuật được tạo ra từ các phần mềm CAD để phục vụ cho việc chế tạo các sản phẩm thì lại được cấu thành từ các khối (solid) và các mặt (surface). Các mô hình kỹ thuật thường phải tuân theo các quy định về hình học, gần giống thiết kế vector trong thiết kế đồ họa - điều này giúp dễ dàng tạo ra các bộ chuyển đổi từ mô hình hình học sang các tọa độ của các máy gia công. Ngoài ra mô hình kỹ thuật cũng mang thêm các thông số về vật liệu, trọng lượng… phục vụ cho các công tác mô phỏng cơ học, tính bền, kim loại tấm…

Các bạn có thể nhìn trên hình đại diện cho 2 loại mô hình

Mô hình A: mô hình 3D theo tham số, sẵn sàng cho việc mô phỏng và gia công
Mô hình B: mô hình 3D đa giác, dùng để render.

Thiết kế 3D kỹ thuật cho mục đích cá nhân và sở thích

Như ở đầu bài viết mình có đề cập, bạn có thể ứng dụng được thiết kế 3D vào rất nhiều vấn đề trong cuộc sống. Đây là một kỹ năng rất thú vị mà mình nghĩ ai đam mê về DIY sẽ cần trang bị.

Một số hình ảnh về các sản phẩm mà team mình đã thực hiện (một số tự thiết kế, một số có tải từ thư viện có sẵn trên mạng)

Từ mô hình 3D đến sản phẩm thực tế

Đây là giai đoạn thể hiện rõ sự khác biệt giữa mô hình 3D kỹ thuật và mô hình 3D phim ảnh. Để đưa một thiết kế từ mô hình 3D ra đến sản phẩm thực tế, bạn sẽ cần qua bước gia công - và hiện tại chúng ta có 2 loại hình gia công chính:

Additive: gia công bồi đắp, là các loại in 3D, có thể in 3D nhựa, lỏng, bột, kim loại...
Subtractive: gia công cắt gọt, là các loại CNC, tiện, phay, bào…

Mỗi loại hình gia công đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Tuy nhiên, do điều kiện về chi phí, diện tích và tiếng ồn, mình nghĩ đối với người dùng cá nhân thì hợp lý nhất vẫn là đầu tư máy in 3D loại nhỏ để in một số đồ vật (~250x250x250mm) hoặc đối với gỗ thì có thể dùng cưa để cắt gọt rồi. Còn lại chủ yếu có thể đặt hàng các đơn vị gia công.

Mình sẽ có các bài viết về chủ đề in 3D nữa.
Trên mạng cũng có một kho rất nhiều mô hình in 3D sẵn sàng cho việc tải về.

Lựa chọn phần mềm và chi phí

Với mỗi nhu cầu khác nhau thì việc lựa chọn phần mềm cũng như đầu tư chi phí cho phần mềm thiết kế 3D cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Các đối tượng sử dụng phần mềm khác nhau cũng sẽ có những giải pháp hiệu quả riêng.
Đối với các công ty sản xuất thì ngoài những nhu cầu về thiết kế sản phẩm 3D thì họ sẽ cần thêm một quy trình chặt chẽ để có thể kiểm soát được sản phẩm từ quy trình từ thiết kế đến sản xuất. Vì vậy thông thường các công ty sẽ cần các phần mềm chuyên nghiệp hoặc 1 bộ sản phẩm phần mềm để có thể đáp ứng đúng được nhu cầu của họ. Các phần mềm ở doanh nghiệp tất nhiên là sẽ phải trả phí, một số phần mềm có thể mọi người đã nghe qua: Inventor Professional, Solidworks, Creo…
Ở đây xét về đối tượng người dùng cá nhân, thì các nhu cầu này lại đơn giản hơn rất nhiều. Đối khi mục đích của một người khi thiết kế sản phẩm 3D chỉ là lấy được được các kích thước, số lượng của vật liệu để tính toán chi phí. Hay đơn giản là họ chỉ thiết kế các sản phẩm trưng bày nhỏ, đơn lẻ phục vụ sở thích cá nhân. Do đó với cá nhân thì sẽ có rất nhiều phần mềm thiết kế 3D để lựa chọn với chi phí thấp hơn hoặc miễn phí.
Ở bài viết này mình đề xuất một phần mềm tên là Autodesk Fusion 360, với các ưu điểm:

Hỗ trợ gói PERSONAL, HOBBY USE, xem ở đây.
Cung cấp đầy đủ các môi trường thiết kế CAD, từ thiết kế chi tiết (part) đến lắp ghép (assembly).
Hỗ trợ xuất gia công CNC.
Hỗ trợ nhiều hệ điều hành: Windows, MacOS.

Bắt đầu từ đâu?

Mình và team đang dự định làm một chuỗi video học miễn phí cho phần mềm Fusion 360 để chia sẻ với mọi người.

Vì sao là Fusion 360? Đơn giản vì nó miễn phí và dễ học.
Các bài học bên mình xây dựng sẽ không xoáy sâu vào kỹ thuật mà sẽ đi vào các trường hợp cụ thể trong đời sống.
Các bạn có thể để lại comment bên dưới bài viết này để bên mình có ý tưởng thực hiện các video hướng dẫn và cũng cho bên mình biết về mức độ quan tâm của mọi người để team có động lực xây dựng các content chất lượng nhé.