3D nyomtatott tipográfia – a tervezéstől a 3D nyomtatásig

Eljött az ideje egy új 3D nyomtatás posztnak, a múltkor érkezett új, színes anyagokat ki kellett próbálni. Nemrég felkerült egy új Grasshopper lecke is az oldalra, ezért a mai posztot igyekeztem egy kicsit komplexebbre szánni; lesz benne egy kis Rhino 3D modellezés (ugyanis ez a legegyszerűbb módja 3D-s vektoros szövegek készítésének), természetesen egy kis parametrikus modellezés a Grasshopper környezetben (hogy a gyakorlatban is kipróbálhassuk eddig szerzett alapvető Grasshopper ismereteinket), valamint természetesen a digitális kivitelezésről, magáról a 3D nyomtatásról sem feledkezünk meg.

© parametric | art

© parametric | art

Mivel korlátozott mennyiségben állt rendelkezésemre a színes alapanyag, valamilyen kisebb tárgyat szerettem volna tesztpéldánynak; olyat, amely elég kicsi ahhoz, hogy ne kelljen több óra hosszat nyomtatnia, viszont elég aprólékos és finom a geometriája, hogy megfigyelhessem, az új színes anyaggal történő 3D nyomtatás milyen eredményeket produkál különböző felbontásokkal, eltérő hőmérsékleten és különböző szerszámgyorsaságnál. A cél az optimális beállítás kikísérletezése volt, nem egyből egy 3D műalkotás kinyomtatása.

© parametric | art

© parametric | art

Mivel a letölthető 3D modellek és .stl fájlok között nem találtam olyat, amilyenre gondoltam, így úgy döntöttem, megtervezem magam. Mivel korábban is tervben volt egy promociós kártya készítése, amelyet ajándékként az egyedi lámpák mellé szántam, elérkezettnek láttam az időt, hogy valamit összedobjak. Mivel parametric | art a név, és a név pedig kötelez, természetesen valamilyen parametrikus grafika, mintázat kellene a kártyára, a parametric | art felirat mellé, vagy köré. Először magát a kártyát, és a rajta szereplő 3D szöveget modelleztem meg, mégpedig a Rhino alapkörnyezetében, mivel ebben a fázisban még nem cél a parametrikus változtathatóság. Hiszen a szöveget nem akarom később változtatni, a betűtípust pedig elég az elején kipróbálgatnom a Preview ablakban, később ezt már nem akarom módosítani. (Természetesen ha szeretnénk, ezt is megtehetnénk.)

 

A képeken remélem kivehető, hogy mi történik; Rhino-ban először Box eszközzel létrehoztam a kártyát (egy 90x45x1.5 mm-es dobozt), majd a Text eszközzel létrehoztam a 3D szöveg geometriáját. A 3D szöveg eszköz beállító paneljén begépelhetjük a kívánt szöveget – parametric | art -, kiválaszthatjuk, hogy a szövegből milyen vektor-geometriát generáljon nekünk (görbéket, síkidomokat, vagy testeket), megadhatjuk ezek paramétereit, majd kiválaszthatjuk a kívánt betűtípust a számítógépünkre telepített fontok közül. Ezek után már csak kattintással el kell helyeznünk valamelyik Rhino nézetablakban, és igazítanunk, ha szükséges.

© parametric | art

© parametric | art

Ezután valamilyen parametrikus, generatív mintázatot, grafikát szerettem volna a szöveg köré. A Voronoi diagramokról már volt szó egy korábbi bejegyzésben – az egyik kedvenc háromszögelési módszerem -, így most es ezt szerettem volna alkalmazni. Ehhez már szükségünk lesz a Rhino parametrikus, generatív kiegészítőjére, a Grasshopper-re, így gépeljük be  Rhino parancssorába a _Grasshopper parancsot, hogy előhívjuk a plug-int. A Voronoi sejtek remélem jól mutatnak majd a 3D nyomtatott kártyán is, az eddigi 3D nyomtatással készült modelleken mind nagyon jól nézett ki.

© parametric | art

© parametric | art

Ahhoz, hogy a Grasshopperben elkezdhessünk dolgozni, kiindulási adatokat kell szereznünk. Ehhez paraméterekre lesz szükség, amelybe adatot táplálunk. A felület, amelyen dolgozni szeretnénk, természetesen a kártya, de a szöveg területének kihagyásával. Ehhez referenciaként két görbére lesz szükségünk, így rajzoljuk meg – még a Rhino területen – a Téglalap eszközzel két téglalapot; az egyik legyen a kártyánk kontúrja, a másik pedig a szöveget magába foglaló rész, ahová már nem szeretnénk mintát. Ezután térjünk vissza a Grasshopper felületre, majd helyezzünk el a munkalapon 2 darab Brep objektumot a paraméterek közül. Lehelyezéskor még narancssárgák, mivel nem tartalmaznak adatot. Az egyikhez rendeljük hozzá a nagyobbik téglalapunkat, a másikhoz pedig a kisebbet. (A Grasshopper objektum kapcsolt menüjéből válasszuk ki a „Set one Brep” opciót, majd a Rhino modelltérben kattintsunk a hozzárendelni kívánt elemre.

© parametric | art

© parametric | art

Ha meg van a 2 referencia Brep, képezzük ezek különbségét az Intersect menüből előhívva a Region Difference (RDiff) komponentet. Ez a komponent síkidomokkal képes halmazműveletre, mégpedig a kivonásra. Az A bemeneti paraméterhez csatlakoztassuk a nagyobbik téglalapunk Brep paraméterét, a B Inputhoz pedig a kisebbiket. Ezek után kapcsoljuk ki mindkét eredeti Brep paraméter láthatóságát a Preview fülnél a kapcsolt menüben. Jelöljük ki az Rdiff komponentünket, így láthatjuk, hogy a két görbét egyszerre látjuk. Ezután készítsünk ebből felületet, elvégre ezt a felületet akarjuk majd benépesíteni Voronoi cellákkal. Az Rdiff komponentünk kimenetét csatlakoztassuk egy Surf Planar (Planar) komponent bemetéhez, így a görbéinkből a középső rész kihagyásával létrehoztuk a felületet, amivel később dolgozni szeretnénk.

© parametric | art

© parametric | art

Ezután népesítsük be ezt a felületet véletlenszerűen elhelyezett pontokkal, pontfelhővel. Ehhez a Vector csoportból a Populate Geometry (PopGeo) komponentre lesz szükségünk. Ennek a komponentnek már jóval több be- és kimenete van, mint azoknak, amiket eddig használtunk. Nagyon hasznos, sokféle alkalmazási lehetősége van, bizonyára sokszor fogja mindenki használni. Az első bemenetéhez csatlakoztassuk a Planar komponent kimenetét, így megadtuk referenciának azt a területet, amelyet be akarunk népesíteni. A következő bemeneti paraméter  a pontok darabszáma, vagyis hogy az adott területen hány darab véletlenszerű pontot generáljon a komponent. Megadhatnánk egy konkrét számot is, de mivel még nem tudjuk, hogy melyik változat nézne ki a legjobban, ezért célszerű egy csúszkás paramétert (Numeric Slider) bevetni. Helyezzük le a NumSlider paramétert, majd kettőt kattintva rá hívjuk elő a beállítás paneljét. Egyből át is neveztem Slider-ről, hogy érthetőbb legyen. A változók értékét állítsuk természetes számokra (N), minimum értéknek adjunk meg 0-t, maximumnak mondjuk 100-at. Egyelőre mindegy milyen értéket vesz fel. A PopGeo második paramétere a random-generátort vezérli, vagyis a véletlenséget állíthatjuk vele. Hozzunk létre ennek is egy Slidert, egész értékekkel, mindjuk 1-től 6-ig tartományban. Próbálgathatjuk, hogy ha állítgatjuk a csúszkáinkat, a pontok helyzete és száma is változik a Rhino 3D modellterében. (Zöld színnel a kijelölt komponentek, pirossal a kijelöletlenek.)

© parametric | art

© parametric | art

Miután megvannak a parametrikusan generált szabálytalan helyzetű pontjaink, el kell készítenünk az ezen pontok köré a Voronoi diagramokat. A matematikai hátterét most hagyjuk, szerencsére a Grasshopper-ben már eleve meg van írva Voronoi cella generáló algoritmus sík- és térbeli geometriákra egyaránt. Vegyük elő a Mesh menüből a Triangulate csoportban található Voronoi komponentet és helyezzük le a munkaasztalra. Ennek első input-jába kössük az előző komponent eredményeként létrejött pontokat. A második bemeneti paraméter a voonoi sejtek sugara, mivel még nem tudjuk, melyik érték lesz a nekünk megfelelő, itt is hozzunk létre egy Slidert 1-8-ig tartományban 2 tizedes jegyű pontossággal. Itt már láthatjuk is a Voronoi cellákat, a csúszkákat mozgatva beállíthatjuk a megfelelő sugarat. Érdemes egy kicsit eljátszani vele, próbálgathatjuk a parametrikus tervezés előnyeit: ha a pontok darabszámát változtatjuk, vagy a véletlenszerűséget, a generált voronoi cellák is újraépülnek. (Ezért csináltuk az egészet.) Ezek után Grasshopperben a cellákba görbéket rajzoltatta, majd ezeket lekicsinyítettem hogy legyen fala, a két görbe különbségéből (RDiff) felületet készítettem, majd ezt extrudáltam a függőleges tengely mentén. (Ez most sűrítve volt, de ezekről a műveletekről a következő Grasshopper leckékben még bőven lesz szó.)

© parametric | art

© parametric | art

Miután megvan a kész parametrikus 3D modellünk a 3D nyomtatni kívánt domború kártyánkról, már csak elő kell készítenünk a 3D nyomtatásra. A Grasshopper objektumokat égessük bele a Bake paranccsal a Rhino jelenetünkbe, ezt követően a Grasshopper plug-int be is zárhatjuk, már nem lesz rá szükség. Viszont hasznát vettük, amikor különböző sejtszámmal és alakzatokkal kipróbálhattuk, hogyan nézne ki igazán jól a kártya. (Tulajdonképpen a parametrikus tervezés előnyeire igyekeztem rávilágítani.)

© parametric | art

© parametric | art

Rhinoban egyesítsük a Join paranccsal a felületeinket, én 0.2 mm sugárral még lekerekítettem az éleket a finomabb geometria kedvéért. Ha ez kész, vizsgáljuk meg alaposan, nem lóg-e esetleg valami a levegőben, majd az Export selected paranccsal mentsük el a geometriánkat .stl (stereolithography) formátumban. (Ebből tudunk később a 3D nyomtatót vezérlő g-code-ot generáltatni.

© parametric | art

© parametric | art

Ha megvan az .stl fájlunk, a MakerWare szoftverben elhelyeztem a munkaterületen, majd beállítottam a g-code generálásához a szükséges paramétereket. A MakerBot saját Slicere helyett a Skeinforge-ot használom, ez egy open-source fejlesztésű Slicer, sokkal gyorsabban és pontosabban dolgozik, mint a MakerWare. 0.27 mm rétegvastagsággal, 230 Celsius fokon fogom nyomtatni, a szerszám extrudálási sebességét 80 mm / s –re, az utazósebességét 150 mm / s-re állítottam, majd legeneráltam a g-code-ot tartalmazó .s3g fájlt. Ezt már csak fel kell tölteni az SD kártyára, amelyet a 3D nyomtatóba kell bedugni. (Közvetlen USB kapcsolattal is lehet végezni a 3D nyomtatást, viszont eléggé igénybe veszi a gépünk erőforrásait és ha lefagy a gép, megakad a 3D nyomtatás folyamata is. (Dobhatjuk k a félkész darabot.)

© parametric | art

© parametric | art

Mivel több féle színkombinációt és anyagot is ki akartam próbálni, valamint a minta és a szöveg csak eltérő színekből mutat jól, mindig a 3D nyomtatás közben cseréltem anyagot, hogy 2 színnel tudjak nyomtatni. Mindig megvártam, amíg a kártyalapot befejezi a 3D nyomtató, majd mielőtt elkezdte volna a grafikát és a szöveget, megállítottam és át töltöttem bele a másik anyagot. Próbálgattam minél több kombinációt, lettel egész szépek is. Amire kiváncsi voltam, és aminek örültem, hogy a kártyán lévő 3.5mm-es betűket is olvashatóan, szépen kirajzolta, érvényesül a domborzat is (a betűknek és a voronoi grafikának is eltérő a magassága), és 45 perc alatt ki is nyomtatott egyet. A kisérlet tehát sikeresen végződött, olyan egyedi 3D nyomtatott színes kártyák hozhatóak létre generatív tervezéssel és az asztali 3D nyomtatónak köszönhetően a digitális gyártás révén, amely semilyen más műanyagipari gyártási eljárással nem lenne kivitelezhető.

A következő bejegyzésben tovább kisérletezek, mégpedig betöltöm a 3D nyomtatóba a Laywood-ot, amellyel fával lehet majd nyomtatni. (Némi átalakítás után.) Remélem tetszett a mai bejegyzés, sikerült egy kicsit összekapcsolni mindent, amiről a parametric | art szól: generatív parametrikus 3D tervezés, 3D modellezés és a végső, digitális gyártás: a 3D nyomtatás. Minden jót a hosszú hétvégére;)

Advertisements

About bonooobong

parametric | architecture

Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s

%d blogger ezt kedveli: