مدلسازی سه بعدی در طول تاریخ پیشرفت های زیادی را در مسیر خود داشته است. این پیشرفت ها از تئوری های مبهم تا تجربیات مدرن اخیر را شامل می شوند، از سنگ نگاره های ابتدایی تا نرم افزارهای قابل شخصی سازی، هریک از آنها کمک زیادی به فناوری، آن طور که امروزه می بینیم، داشتند.
دانستن تاریخچه مدلسازی سه بعدی، به ما کمک می کند که بفهمیم چرا امروزه مدلسازی و رندر سه بعدی امروزه جهان را فراگرفته است. ممکن است ندانید اما امروزه مدلسازی سه بعدی زندگی حرفه ای و روزمره شما را شکل داده است. بنابراین در این مقاله می خواهیم به نقاط زمانی این صنعت نگاه کنیم و مسیری که در این مدت طی شده را بررسی کنیم.
برای درک بهتر این مقاله می توانید مقاله قبلی ما درباره مدلسازی سه بعدی را مطالعه کنید: مدلسازی سه بعدی چیست؟
مدلسازی سه بعدی ماقبل تاریخ
به طور عجیبی، تاریخ مدلسازی سه بعدی بسیار قبل از ظهور رایانه های شخصی آغاز شده است. همه چیز با ایده های ریاضی که اصول دنیای سه بعدی را شکل داده اند، شروع شده است. در واقع، برخی از ایده های اساسی از اقلیدس، که گاهی به عنوان "بنیانگذار هندسه" معرفی می شود، شروع شده است. اقلیدس در قرن 3 قبل از میلاد زندگی می کرد. بعد از او رنه دکارت در دهه 1600 هندسه تحلیلی را به جهان معرفی کرد که به هندسه مختصاتی نیز معروف است. بعداً در اواخر قرن 18 میلادی، ریاضیدان انگلیسی، جیمز جوزف، ریاضیات ماتریسی را اختراع کرد که امروزه می توانیم در هر تصویر تولید شده در رایانه، نمودی از ریاضیات ماتریسی را ببینیم.
در دهه 1950، کامپیوترها پا به عرصه گذاشتند. کامپیوترهای اولیه برای کاربردهای ریاضی به کار می رفتند و گاهاً هم مورد استفاده های نظامی و علمی، قرار می گرفتند. و در نهایت آدمها به این فکر افتادند که این اختراغ جدید، یعنی کامپیوتر، شاید به درد شبیه سازی و مدلسازی هم بخورد، و این آغاز عصر جدیدی در این صنعت بود.
دهه 1960 ربات طراح
اولین پیشرفت ها در تاریخ مدلسازی سه بعدی زمانی اتفاق افتاد که اولین سیستم های CAD یا طراحی به کمک کامپیوتر، در دهه 1960 شروع به کار کردند. بزرگترین پیشرفت از سوی ایوان ساترلند حاصل شد که نرم افزار Sketchpad که به عنوان "ربات طراح" نیز شناخته شده را در سال 1963 معرفی کرد. Sketchpad ثابت کرد که رایانه ها را می توان برای مدلسازی سه بعدی استفاده کرد.
در همان سال، مشارکت جنرال موتور و IBM سبب شد تا نرم افزاری به نام DAC-1 طراحی شود که در سال 1964 ارائه شد و در شرکت جنرال موتور تا پایان همان دهه، برای سرعت بخشیدن به فرآیند تولید خودرو استفاده شد. این مسئله باعث شد یک بار دیگر اثبات شود که طراحی سه بعدی با کامپیوتر می تواند فرآیند ها را سرعت ببخشد و حجم کاری را به شدت کاهش دهد.
در سال 1968 ایوان ساترلند و دیوید ایوانز اولین شرکت تخصصی طراحی سه بعدی را تاسیس کردند. آنها در ابتدا شرکت را برای ساخت سخت افزار مورد نیاز برای طراحی سه بعدی، تاسیس کرده بودند، اما به سرعت به سمت تولید نرم افزار رفتند. موفقیت آنها در بازار دیگران را برانگیخت تا شرکت های خود را راه اندازی کنند و فناوری سه بعدی را توسعه دهند.
دهه 1970 ADAM و تحقیق روی مدلسازی سه بعدی
در این مرحله از تاریخ مدلسازی سه بعدی، شرکت های جدید پا به عرصه گذاشتند و شروع به ارائه سیستم های طراحی سه بعدی کردند. ADAM یک سیستم مبتنی بر CAD بود که در سال 1971 منتشر شد. ADAM طوری نوشته شده بود که تا جای ممکن با همه سیستم ها و دستگاه ها کار کند، بنابراین توانست مسئله در دسترس بودن CAD را تا حد زیادی حل کند.
شرکت هایی مانند MAGI در مراحل بعدی به حوزه مدلسازی سه بعدی به صورت تخصصی تر وارد شدند و البته تقاضای زیادی در بازار برای سیستم های مبتنی بر CAD بود و از طرف دیگر دانشگاه ها سخت در تلاش بودند تا فناوری های جدیدتر و کارآمدتر را برای پیشبرد فناوری مدلسازی سه بعدی کشف کنند. دانشگاه یوتا سرانجام توانست تکنیک هایی برای سایه دهی به مدل ها را کشف کند. ساده سازی الگوریتم های رندرسازی، پردازش سه بعدی را سرعت بخشید و نتایج بصری بهتری در نور، سایه و بازتاب را ارائه داد.
یکی از اولین تصاویر مدل "قوری یوتا" بود. پس از اینکه در یک طرح آزمایشی به صورت سه بعدی یک قوری نمایش داده شد، آن تصویر به عنوان نماد مدل های سه بعدی تولید شده توسط کامپیوتر در تاریخ شناخته شد. مدل قوری سه بعدی به دلیل ساختار، سطوح مختلف و توانایی برای نشان دادن تمام قابلیت های تصویرسازی سه بعدی و ایجاد سایه، یک مدل ایده آل برای شروع بود.
دهه 1980 : گسترش نرم افزارها
معرفی اولین رایانه شخصی IBM در سال 1981 باعث استفاده گسترده از CAD نه تنها در صنایع هوافضا و خودرو، بلکه در مشاغل مهندسی شد. در ادامه مدل سازی سه بعدی با توسعه نرم افزارهایی مثل UniSolids CAD به پیشرفت های بیشتری رسید و کم کم به جریان اصلی طراحی سه بعدی تبدیل شد.
بعداً در سال 1983 نرم افزار دو بعدی اتوکد(AutoCAD) معرفی شد که به نوعی اولین برنامه مهم و همه گیر در سیستم های CAD و برای رایانه های شخصی بود، زیرا همه ویژگی ها و قابلیت هایی که تا قبل از آن وجود داشت را ارائه می کرد، اما فقط با 20 درصد هزینه برنامه های قبلی! البته این سلطنت بر بازار مدلسازی سه بعدی چندان دوامی نداشت، زیرا بازار طراحی سه بعدی بسیار داغ شده بود و در همه صنایع از هوافضا تا خودروسازی، تقاضا داشت. بعداً با معرفی فایل های IGES امکان انتقال فایل های سه بعدی بین نرم افزارهای مختلف CAD ممکن شد.
دهه 1990 : مدلسازی سه بعدی مدرن
در این نقطه از داستان مدلسازی سه بعدی، نرم افزارهای CAD بسیار رواج یافته بودند. در این دوره دسترسی به برنامه ها و سخت افزارهای حرفه ای، آسان تر و ارزان تر بود، این به هر شرکت یا شخصی اجازه می داد مدل های سه بعدی با کیفیتی درست کنند. نرم افزارهای سه بعدی دائماً در حال توسعه و به روز شدن بودند و تجربه کاربری آنها بسیار دلپذیرتر بود. تغییراتی مانند تغییر فرمت IGES به STEP ، فرمت فایل های سه بعدی را قابل اعتمادتر کرد. همه اینها در حالی بود که آپدیت های مداوم روی نرم افزارهایی مثل AutoCAD و Solidworks هم قابلیت های بیشتری اضافه شده بوند هم قیمت ها را هزاران دلار کاهش داده بودند.
در همین حال، نرم افزارهای رایگان و اوپن سورس، مثل Blender در حال ظهور بودند، با استفاده از این نرم افزارها افرادی که شیفته دنیای سه بعدی بودند، تجربه های جدیدی در مدلسازی را برای خود ساختند. با ورود اینترنت، روند عرضه آثار هنری سه بعدی به مخاطبان، پیشرفته تر، سریعتر، و ارزان تر شد. همه اینها به جایی منتهی شد که اکنون ما هستیم. در انتهای این دوره، صدای پای پرینتر سه بعدی به گوش می رسید.
ظهور چاپ سه بعدی
در نهایت صنعت مدلسازی سه بعدی به اختراع SLS یا استریولیتوگرافی رسید، که قطعات را به صورت لایه به لایه می شناخت. این دستگاه در سال 1984 طراحی شد، اگرچه اولین ماشینی که می توانست از آن استفاده کند در سال 1992 تولید شد. این دستگاه به نام SLA از یک ماده مبتنی بر اکریلیک به نام فوتوپلیمر استفاده می کرد. لیزر UV به آن ضربه می زد تا طرح مورد نظر به پلاستیک جامد تبدیل شود. در این سالها تکامل این دستگاه ها به جایی رسید که از پودر به جای مایع استفاده می کردند.
در این نقطه از مدلسازی سه بعدی، همه چیز جدید بود و همه تنها به پتانسیل چنین فناوری پی برده بودند. هنوز چاپ سه بعدی بسیار گران بود و ایراداتی مانند تاب برداشتن محصول در حین چاپ یا مغایرت محصول نهایی با طرح اولیه، وجود داشت. نمونه سازی و پیشرفت های زیادی رخ دادند، به ویژه در زمینه پزشکی که در آن استارت آپ ها با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی، اندام ها و پروتزهای انسانی را شبیه سازی کردند. انفجار بزرگ نهایتاً در سال 1999 رخ داد، وقتی که اولین محصول پرینت سه بعدی، یک مثانه مصنوعی، در بدن یک فرد نیازمند کاشته شد.
با گذشت زمان، امکانات جدیدی توسط اینترنت برای مدلسازی سه بعدی، به ارمغان آورده شد. در سال 2005 یک پروژه چاپ سه بعدی به نام RepRap ، از طریق وب کلید خورد. این چاپگر سه بعدی با موفقیت مراحل آزمایشی را پشت سر گذاشت و در سال 2008 به بازار عرضه شد. این چاپگر سه بعدی در "داروین" نام گرفت و قادر به تولید قطعات بیشتر با سرعت بیشتر بود. این موضوع باعث ایجاد تبلیغات فراوان و برانگیختن شور و اشتیاق زیادی در مردم شد، زیرا مردم متوجه شدند که هرچیزی که به فکرشان برسد را می توانند در خانه خود چاپ کنند
به دنبال این جرقه بزرگ در حوزه سه بعدی KickStarter شروع به تامین مالی پروژه های چاپ سه بعدی کرد. این پروژه ها سرشار از ایده های ناب بودند و با انعطاف پذیری بالا و مقرون به صرفه بودن در نهایت به چیزی که امروز تکنولوژی چاپ سه بعدی شناخته می شود، منجر شدند. داستان های شگفت انگیزی درباره آنچه با چاپ سه بعدی می توان انجام داد وجود دارد. از ساخت خانه تا وسایل الکترونیکی دقیق و اعضای قابل پیوند زدن بدن انسان. بدون شک حتی زمانی که در حال خواندن این مقاله بوده اید اختراعات و ابدعات جدیدی در این صنعت به وجود آمده است!
ایده مدل سازی سه بعدی در حقیقت از تفکرات ریاضی دانان اولیه تاریخ به وجود آمد و در ادامه به هندسه رسید و امروزه رایانه ها همه کارها را انجام می دهند. امروزه فناوری چاپ سه بعدی در کنار مدلسازی سه بعدی کامپیوتری به طور گسترده ای در دسترس و مقرون به صرفه است. اکنون تصاویری با نرم افزارهای سه بعدی تولید می شود که به سختی می توان تشخیص داد واقعی نیستند!
ما در OneUX آرشیوی از بهترین طرح های سه بعدی جهان را برای شما گرد آورده ایم که از طریق این لینک در دسترس هستند.