Modellare in 3D con Blender: il tutorial

BlenderBlender non è un programma semplice. La sua interfaccia è complessa perché il software, nato per la grafica 3D, ha innumerevoli funzioni. Ma è uno strumento potentissimo con cui si può generare ogni tipo di superficie. Un programma per la modellazione 3D utilizzato per creare rendering e animazioni fotorealistiche che non nasce per il disegno tecnico e meccanico, ma che spesso viene proposto in corsi di stampa 3D.

Esaminiamone qui le funzioni di base, consci che per imparare a utilizzarlo è necessaria una certa pazienza. La prima volta che affronterete la sua interfaccia resterete sorpresi dalla complessità: numerose toolbar, viste, pannelli e pulsanti con forme particolari e non molto familiari. Serve un po’ di tempo per abituarsi, ma con un po’ di esercizio costante è possibile imparare a utilizzarlo con profitto. Vediamo come.

1. Primi passi

La finestra principale di Blender è affollata da pannelli (chiamate finestre), affiancati gli uni agli altri. La parte centrale del programma prende il nome di “viewport” ed è la finestra con la vista 3D principale. All’avvio troverete già un cubo posato sul piano XY. Come in ogni modellatore 3D, nello spazio tridimensionale di Blender è possibile muoversi in ogni direzione. La vista prospettica inganna l’occhio e la posizione in cui si trova il cursore potrebbe corrispondere a infiniti punti. Per utilizzare il programma senza difficoltà è fondamentale utilizzare un mouse a tre pulsanti con rotellina per lo zoom. Con il mouse potrete modificare l’inquadratura di scena oppure gli oggetti presenti senza nessuna difficoltà. Imparate subito a impostare l’inquadratura della scena principale, utilizzando tre tipi di movimenti:
• Pan - si esegue premendo SHIFT assieme al tasto centrale del mouse (o premendo la rotellina);
• Orbit - trascinate il mouse (drag) premendo la rotella centrale;
• Zoom - fate ruotare la rotellina centrale.

Per Blender, un oggetto è qualsiasi cosa appaia nel viewport. Per spostarlo vi sarà istintivo selezionarlo con il tasto sinistro del mouse. Ma Blender ha impostazioni particolari per il mouse: per selezionare un oggetto si utilizza il tasto destro del mouse e non il sinistro. Quando un oggetto è selezionato i suoi bordi sono di color arancione. Per spostarlo liberamente dovreste quindi fare un trascinamento con il tasto destro del mouse premuto, ma velo sconsigliamo perché finirà in una posizione indefinita. Per spostare il cubo senza “perderlo” trascinate, invece, una delle frecce colorate che fuoriescono dal suo centro. Quando tirate una freccia, utilizzando il tasto sinistro del mouse, questa si trasformerà in una linea e l’oggetto scorrerà solo lungo questa traiettoria. Agendo in questo modo non è facile valutare l’entità di un movimento o impostare uno spostamento preciso. È possibile impostare gli spostamenti specificando l’unità di misura manualmente. Quando un oggetto è selezionato, in fondo alla toolbar di sinistra dovrebbe esserci un pannello dal titolo “Translate” che potete utilizzare per modificare o per impostare gli spostamenti. Per modificare l’asse Z fate clic sul numero e impostate il nuovo valore. Un modo alternativo per modificare un oggetto consiste nel selezionarlo e poi aprire un pannello laterale aggiuntivo premendo il tasto “N” che riporta le sue proprietà e permette anche di modificarle: potete variare la posizione del cubo anche in questo modo, oltre che le sue dimensioni e l’orientamento. Dopo questo primo assaggio del programma, analizziamo l’interfaccia di Blender: il “main viewport”, la toolbar laterale sinistra “tool shelf”, la toolbar laterale destra “property shelf”, la “timeline” sul fondo della finestra e il menu principale. La toolbar di sinistra, la “tool shelf”, si può nascondere o far apparire premendo il tasto “T”. Nella toolbar trovano posto i modificatori dell’oggetto, per spostarlo, ridimensionarlo, ruotarlo. Il menu principale, posto nella parte alta della finestra di Blender, è il classico menu applicativo che utilizzerete per aprire e salvare File. Le altre voci del menu sono “rendering” per controllare il motore di visualizzazione avanzata, “window” per gestire le finestre dell’applicativo e “help”. Sul lato sinistro della barra del menu trovate una serie di informazioni generali sul progetto come il numero di vertici e facce che compongono il disegno attuale. La finestra centrale, viewport, è la più importante, in cui potete osservare e manipolare gli oggetti. Il menu di questa finestra si trova sul suo lato inferiore, posto proprio sopra alla timeline. La toolbar di destra è composta da due finestre. La porzione superiore riporta l’albero della scena: ogni disegno è rappresentato con una visualizzazione gerarchica e quindi tutti gli oggetti sono legati tra loro; sotto c’è il pannello con le proprietà degli oggetti. Nella parte inferiore della finestra principale c’è la timeline, che dovrebbe interessarvi poco perché si utilizza per creare animazioni 3D. Ogni finestra, menu e toolbar di Blender possono essere ridimensionati trascinando la maniglia che appare quando il cursore è vicino al bordo.

2. Impostazione delle finestre

Come in altri programmi è possibile impostare viste predefinite che inquadrano la scena dall’alto, dal basso o lateralmente. Sono impostazioni accessibili utilizzando il tastierino numerico, oppure richiamando il menu “View”, posto sul lato inferiore della viewport. Selezionando la voce “Top” dal menu, inquadrerete la scena dall’alto. Tra le voci trovate anche “View Persp/Ortho” che modifica la modalità di visualizzazione da prospettica a ortogonale. Quando si disegnano parti meccaniche e serve una certa precisione è meglio utilizzare l’impostazione “Ortho”, perché la vista “prospettica”, che aggiunge la profondità al disegno, può confondervi mentre disegnate. Il tipo di visualizzazione impostato è visibile nell’angolo superiore sinistro dello spazio tridimensionale. Potete per esempio leggere “Top Persp”. Nel caso abbiate modificato le impostazioni intervenendo con il mouse, la scritta sarà: “User View”. Solitamente, la vista 3D del viewport, è modificata spesso durante la progettazione. È necessario osservare il modello da diverse inquadrature per capire come sono disposti i volumi nello spazio. Perciò è bene imparare a memoria quali tasti utilizzare per impostare le inquadrature predefinite. Blender può essere utilizzato per svolgere varie attività specifiche che richiedono un’impostazione differente di viste e finestre. Per questo motivo, come in molti altri programmi simili a questo, esistono preset per arrangiare le finestre. Le viste predefinite si possono attivare utilizzando il menu a tendina posto nella barra del menu superiore. Il selettore è impostato su “default”. Abbassando il menu si possono impostare configurazioni predefinite specifiche per differenti situazioni o tipi di lavori. Per comporre viste e finestre a vostro piacere potete utilizzare piccole maniglie che sono poste nell’angolo superiore destro (o inferiore sinistro) di ogni finestra. Trascinate la piccola maniglia triangolare per aprire una nuova finestra che sarà un duplicato di quella di partenza. Per riunire due finestre, riprendete la maniglia e trascinatela sopra alla finestra che volete far sparire: apparirà una freccia gigante. Rilasciate il mouse per unire le due finestre. La nuova finestra è sempre un duplicato di quella di partenza. Per modificare il contenuto del pannello utilizzate il primo pulsante della toolbar inferiore. Un lungo menu presenterà varie alternative tra cui scegliere. Il viewport corrisponde a “3D view”. Potete espandere la finestra corrente in modo che occupi tutto lo spazio disponibile premendo i tasti: SHIFT + SPAZIO. Ogni volta che aprirete Blender ripartirete dalla situazione che avete salvato, incluso anche ogni oggetto eventualmente presente nella scena.

3. Modificare gli oggetti

In Blender, gli oggetti si selezionano con il tasto destro del mouse. Nel caso lo vogliate, è possibile variare l’impostazione standard e modificare le azioni collegate ai tasti del mouse. Aprite il menu “User Preferences” che trovate in “File”. Nella finestra selezionate il pannello “Input” e riconfigurate i tasti. Ricordate di salvare le impostazioni. Ora potete provare a cliccare con il tasto destro sul cubo, sulla lampada o sulla luce che per Blender sono tutti considerati degli oggetti. Dopo aver cliccato su un oggetto, i suoi bordi si coloreranno in arancione. Potete selezionare più oggetti utilizzando il tasto SHIFT assieme al clic destro. Per togliere elementi a una selezione di gruppo, fate clic con il tasto destro + SHIFT (se l’oggetto non è quello attivo serviranno due clic). All’interno di una selezione, un oggetto avrà una tinta più chiara: è l’oggetto principale e attivo. Facendo clic con il tasto sinistro riposizionerete il “cursore 3D”, un elemento che serve per trasformazioni complesse o che richiedono un punto di riferimento. Il cursore può essere, per esempio, utilizzato come pivot per le rotazioni. Cercate sempre di utilizzare le frecce o uno dei pannelli con le proprietà, per evitare di “lanciare” il cubo nello spazio. Ogni oggetto 3D può essere traslato, ruotato o ridimensionato. Blender offre sempre diverse possibilità per svolgere ogni tipo di operazione. Per modificare un oggetto potete anche utilizzare il pannello “Object Tools” della toolbar di sinistra. Nel pannello premete i

pulsanti “Translate”, “Rotate” o “Scale” per intervenire sul cubo. Una volta applicata una trasformazione potete confermarla premendo “INVIO” oppure annullarla con il tasto “ESC”. Mentre si disegna potrebbe essere scomodo passare alle toolbar laterali, per questo conviene imparare i tasti rapidi (hotkeys) per richiamare immediatamente le trasformazioni. I tasti sono: G per le traslazioni, R per le rotazioni e S per il ridimensionamento. Quando attivate una trasformazione utilizzando i tasti di scelta rapida, potete costringere un movimento lungo uno degli assi principali premendo il tasto corrispondente all’asse: X, Y o Z. Anche in Blender è possibile utilizzare il “copia e incolla” con le consuete combinazioni di tasti: CTRL + C e CTRL + V (CMD + C e CMD + V su Mac). L’oggetto copiato sarà sovrapposto a quello originale. Un modo alternativo per copiare oggetti è utilizzare la funzione “Duplicate Object”. Se volete è possibile utilizzare il “grab mode” premendo SHIFT+D: creerete copie a ogni clic del mouse, in modo continuo, seguendo gli spostamenti del cursore.

4. Forme primitive

Blender è fornito di una buona dotazione di forme primitive. Potete aggiungere nuovi oggetti alla scena principale utilizzando il menu “Add” nella toolbar principale di Blender (nelle ultime versioni la voce di menu “Add” è stata spostata nel menu inferiore del viewport). Potete anche utilizzare la combinazione SHIFT + A per aprire subito il menu e scegliere dei nuovi oggetti. Il menu è ricco: ci sono mesh, curve, superfici, armature di vario tipo. Le forme “base” sono raccolte nel menu Mesh, dove trovate sia oggetti piani sia 3D. Aggiungendo un oggetto noterete che sarà posto in una posizione apparentemente casuale all’interno del viewport. La posizione assegnata è in realtà quella del 3D cursor (l’oggetto a forma di cerchio rosso e bianco), che potete cercare di fissare in una posizione precisa utilizzando lo “snap”: dal menu Object > Snap > Cursor to Center. Il menù Object si trova sulla barra comando inferiore della finestra “viewport”. Le forme primitive di Blender sono in realtà preset o insiemi di parti elementari come punti, linee e superfici. Provate a disegnare una sfera: noterete che la sua superficie è grezza. Agendo sul pannello “Add UV Sphere” posto nella toolbar di sinistra, potete modificare il numero di segmenti o di “anelli” (ring) che la compongono. Provate ad aumentare i valori fino a ottenere una sfera molto più definita. Cancellate la sfera e provate a disegnare un cilindro: premete SHIFT + A, poi scegliete “Mesh” e quindi “Cylinder”. Nella toolbar laterale, nel pannello “Add Cylinder” troverete le proprietà principali per intervenire sull’oggetto. Modificate il raggio o l’altezza inserendo direttamente il loro valore nelle caselle di testo. Per allineare gli oggetti si utilizza la funzione “Align Object” che si attiva quando il viewport è in Object Mode. Disegnate tre cubi e disponeteli nello spazio in modo disordinato. Selezionateli tutti e tre usando il tasto destro + SHIFT. Uno di loro sarà di colore arancione più chiaro perché è l’oggetto principale. Allineateli usando il nuovo pannello che sarà comparso nella toolbar di sinistra, “Align Object”. Potete scegliere tra vari metodi di allineamento che differiscono per la parte che utilizzano come riferimento:
• Positive Sides - per la faccia superiore;
• Center - per usare il centro degli oggetti;
• Negative sides per la base dei cubi.

L’allineamento può essere riferito all’origine della scena, all’oggetto principale che avete selezionato, a tutta la selezione o al cursore 3D. Premendo uno dei tre pulsanti X, Y o Z, allineerete gli oggetti di conseguenza. Anche se gli oggetti si possono selezionare anche dopo che “Align” è stato attivato, il tool avrà effetto solo sugli oggetti selezionati prima di invocarlo, quindi ricordatevi sempre di selezionare prima gli oggetti e poi di attivare il tool, così che abbia effetto su tutti, contemporaneamente.

5. Vertici, spigoli e facce

Fino a ora avete operato sugli oggetti utilizzando l’Object Mode, che lavora sulle varie entità considerate nella loro interezza. L’altra possibilità si chiama “Edit Mode” e permette di lavorare sui singoli elementi di ogni forma: vertici, spigoli e superfici. Si può passare da una modalità all’altra premendo il tasto TAB, oppure utilizzando il selettore posto sulla barra inferiore del viewport. Per modificare un oggetto, selezionatelo e premete TAB. L’oggetto si colorerà in arancione e sarà possibile intervenire su ogni sua parte: facce, spigoli o vertici. Sempre sulla barra inferiore, poco più a destra della tendina per la selezione della modalità di lavoro, si trovano tre icone con piccoli cubi che servono per modificare il tipo di selezione: per vertici, spigoli o facce. Per annullare la selezione su un oggetto premete il tasto “A”: la forma dovrebbe colorarsi di grigio. Ora potete provare a fare clic con il tasto destro del mouse in corrispondenza di uno dei vertici per selezionarlo. Il vertice si colorerà di arancione. Come per gli oggetti interi, anche i vertici possono essere spostati, utilizzando gli stessi movimenti e le stesse azioni. Potete trascinare le frecce colorate che appaiono sul 3D Cursor per spostare il punto lungo gli assi, oppure utilizzare il pannello laterale per specificare dei valori precisi. Selezionate più vertici con il tasto SHIFT premuto mentre cliccate con il tasto destro del mouse; deselezionate tutto premendo “A”.

6. Operazioni booleane

Nella modellazione 3D si utilizzano gli operatori booleani per creare nuove forme utilizzando la fusione, la differenza o l’intersezione di volumi. Vediamo come applicarle con un esempio pratico: disegnate un cubo e poi un cilindro innestato. Stringete e allungate il cilindro utilizzando il pannello laterale con le proprietà. Selezionate la coppia di oggetti e create tre repliche usando SHIFT + D. Selezionate il cubo e aggiungete un modificatore usando il menu laterale destro. Nel pannello delle proprietà fate clic sul pulsantino a forma di chiave inglese e poi sulla barra “Add Modifier”. Scegliete il modificatore “Boolean”. Apparirà un piccolo pannello in cui sceglierete il tipo di operazione e a quale oggetto applicarla. In questo caso è il cilindro “Cylinder”. Potete vedere l’effetto se passate alla visualizzazione wireframe, che si attiva con il secondo menu a tendina presente nella toolbar della finestra viewport. Premete “Apply” per confermare l’operazione e applicare la trasformazione. Provate ad applicare le tre diverse operazioni booleane alle coppie di oggetti che avete disegnato.

7. Estrusioni

È possibile applicare estrusioni lineari selezionando una faccia e tirandola nella direzione voluta. Provate a disegnare un cubo, passate in Edit mode e modificate la modalità di selezione delle parti così da lavorare per “facce”. Annullate ogni selezione esistente premendo “A” e poi selezionate la faccia superiore. Premete il tasto “E” oppure il pulsante “Extrude” che trovate nella toolbar di sinistra. Spostate il mouse per estrudere la parte selezionata, oppure agite manualmente sui parametri nel pannello inferiore della toolbar di sinistra. Sotto al pulsante “Extrude” trovate “Extrude Individual” che opera su ogni singola parte di una selezione. Per vedere in azione questo strumento disegnate un icosaedro, attivate Edit mode, deselezionate tutto (tasto A) e quindi utilizzando la selezione per facce, selezionate un gruppo di triangoli. Ora premete il pulsante “Extrude Individual” e spostate il mouse: ogni triangolo della

mesh sarà estruso lungo la sua normale. Spesso capita di dover estrudere una superficie lungo un’area curvilinea, per esempio quando è necessario creare superfici di raccordo. Provate a disegnare un raccordo “a gomito” trascinando un cerchio lungo un percorso curvo. Disegnate un cilindro e sdraiatelo aiutandovi con il pannello che trovate nelle toolbar di sinistra (piccolo cubo arancione). Per definire il percorso di estrusione utilizzate una curva di Bézier che trovate nel menu con le forme primitive. La curva ha un aspetto “sinuoso” e dovrete modificarla per darle la forma desiderata. Prima di tutto cercate di portarla sul piano orizzontale di riferimento operando in Object mode. Selezionate la curva con il tasto destro del mouse e usando traslazioni e rotazioni adagiatela sul piano. Aiutatevi con i pannelli delle proprietà delle varie trasformazioni. Quando la curva è adagiata, attivate l’Edit mode e selezionate una delle due estremità della linea. Spostate il vertice e ruotatelo per ricavare la forma adatta. Create un tubo selezionando il cilindro, passando in Edit mode (TAB) ed eliminando entrambe le basi. Tornate in Object mode usando SHIFT + D per fare una copia del cilindro. Ora dovete trasformare il cilindro in una curva. Con uno dei due cilindri selezionati aprite il menu “Object” e fate clic su “convert to” e quindi “Curve from Mesh/Text”. Nell’albero degli oggetti potrete notare che l’icona del nuovo cilindro è differente. Ora selezionate la linea curva e nella toolbar laterale aprite il pannello “Object Data”. Scorrete il pannello fino ad arrivare alla regione “Geometry”. Cercate il selettore “Bevel Object” e aprite il relativo menu a tendina. Dovreste vedere solo il cilindro che avete convertito in curva. Selezionatelo per generare un tubo.

8. Arrotondare i bordi

Spesso per dare un aspetto più professionale e curato si smussano gli spigoli delle forme. In altri CAD questa funzione si chiama “Fillet”. In Blender è possibile ottenere un effetto simile agendo sui vertici e sugli spigoli che compongono una figura. Vediamo come fare con un esempio pratico: disegnate un cubo, selezionatelo e passate in Edit mode. Nella toolbar di sinistra premete “Subdivide” e nel pannello sottostante, quello con le proprietà dello strumento, portate a tre il numero di “cuts”. Il cubo si suddividerà in più riquadri. Ora dovete selezionare degli “anelli” di vertici. Per farlo in un colpo solo, usate la combinazione: tasto destro del mouse, SHIFT e ALT, cliccando non su un vertice, ma su una linea. Selezionate solo due file e poi spostatele trascinando le frecce del 3D cursor premendo contemporaneamente il tasto “S” che attiverà uno spostamento simmetrico, allontanando le due file di vertici. Ripetete l’operazione per gli anelli orizzontali. Avrete così definito i bordi dell’oggetto. Premete CTRL + 2 per applicare un arrotondamento agli spigoli: sembrerà più realistico.

9. Creazione di un vaso

Come esercizio finale proponiamo il disegno di un vaso. Iniziate disegnando un semplice cerchio. Attivate l’Edit mode premendo il tasto TAB e aggiungete una faccia di base al vaso premendo il tasto F. Assicuratevi che tutti i punti della base siano selezionati, quindi premete il tasto “E” per estrudere la base. Tirate la freccia blu verso l’alto per far crescere il volume, quindi cliccate con il tasto sinistro per confermare la trasformazione e poi premete “S” per attivare la funzione “Scale”. Spostate il mouse verso l’esterno del vaso per allargare la parte estrusa. Ripetete più volte l’operazione per far crescere il volume del vaso. Arrivate fino alla parte superiore, dove creerete il bordo del vaso. Nella parte finale trascinate l’estrusione verso il basso per par rientrare il bordo e scavare il volume. Impostate la visualizzazione ortogonale usando il menu View del viewport e scegliete un’inquadratura laterale. Attivate la visualizzazione wireframe per vedere all’interno dell’oggetto e ripetete il processo di estrusione e ridimensionamento per “svuotare il vaso”. Per migliorare l’aspetto del vaso ritornate in Object Mode (TAB) e nella toolbar di destra cliccate sul pulsante “Flat” del gruppo “shading”. Il vaso acquisterà un aspetto molto più liscio e realistico.

10. Esportazione in Stl

Per esportare un modello dovete semplicemente scegliere la voce Export Stl dal menu File. I problemi maggiori che potreste incontrare sono la presenza di difetti nella mesh (file aperti, non manifold) oppure oggetti di dimensioni troppo grandi, cioè con un gran numero di poligoni. Potete verificare subito la complessità del vostro disegno controllando le informazioni riportate sulla barra del menu principale. Di fianco all’icona di Blender trovate il numero di vertici e facce del modello corrente. Se il numero fosse troppo elevato (per esempio superiore a 100.000 facce), sarebbe meglio ridurre i triangoli utilizzando vari approcci. Una soluzione semplice e rapida è quella di applicare il modificatore “Decimate”. Provate ad applicarla al vaso che avete appena disegnato. Attivate l’Object mode e selezionatelo. Nel pannello di destra cliccate sull’icona a forma di chiave inglese e nel pannello sottostante aggiungete un nuovo modifier: “Decimate”. Modificate il parametro ”ratio” per ridurre il numero di triangoli. Un altro problema che potreste avere esportando i file in formato .stl è legato alle loro misure fisiche. Lo spazio in Blender è relativo: l’unità di misura base del programma non ha una corrispondenza diretta con una dimensione del mondo reale. Volendo disegnare con precisione dei modelli per poi realizzarli con una stampante 3D, sarebbe meglio poter legare un’unità a una dimensione fisica. È possibile modificare questa impostazione specificando che un’unità virtuale corrisponde a un millimetro o a un pollice: utilizzate il pannello “Scene” posto nel pannello “Proprietà” della toolbar laterale destra. Verificate queste impostazioni prima di esportare i vostri progetti.
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