Generatív húsvéti tojások – 3D nyomtatással

Az ünnepek alkalmával a 3D nyomtatás kapcsán is a húsvét irányába megyünk el egy kicsit: a mai bejegyzésben egyedileg tervezett, generatív húsvéti tojásokat mutatok majd be, melyeket a digitális tervezés után 3D nyomtatással digitálisan le is gyártottam.

© parametric | art

© parametric | art

A megszokott húsvéti dekorációk általában különböző virágokból, ágakból és színes tojásokból állnak; az alapvető tradíciók formáját a parametric | art sem szeretné megbontani, a felsoroltak közül pedig leginkább a tojással lehetne valamit kezdeni, hogy egyedi darabot varázsoljunk belőle valamilyen parametrikus 3D modellezési eljárással.

© parametric | art

© parametric | art

A természetben semmi nincs véletlenül. Mindent a legapróbb részletig bonyolult összefüggések határoznak meg. Ez ugyanúgy igaz a különböző élőlények formáira és viselkedésére is. A gép, termék illetve formatervezésben, az építészetben, de a művészetek számos ágában ismerünk példákat a természeti formák illetve azok működési elveinek alkalmazására. A természeti rendszerek megoldási és konstrukciós elveinek műszaki területre való átvitele eredményezte például a héjak, méhsejt-szerkezetek és membránok és pneumatikus szerkezetek megjelenését. Ilyen a tojás is, mely gyakorlatilag egy nagyra nőtt sejt, amely ilyenformán egy membrán-szerkezet. (Bele lehetne menni, hogy ez a parabolikus ív miért ilyen jó, miért nyomatékmentes, de legyen elég annyi, ami első ránézésre is megállapítható: a tojás rendkívül vékony héja ellenére hatalmas erők felvételére képes.)

© parametric | art

© parametric | art

A tojás formája is a természet által statikailag rendkívül hatékonyan optimalizált konstrukció, a követelményeknek megfelelően a legkisebb keresztmetszettel és legkisebb önsúllyal elégíti ki a madárembrió védelméhez szükséges tartószerkezeti követelményeket. Gyakorlatilag olyan a tojásdad forma, mintha egy forgási ellipszoidot egy kicsit eldeformáltunk volna a függőleges tengely mentén. Ezen kiindulási pont alapján (is) lehet előállítani egyszerűen egy tojásformát valamilyen 3D modellező programban. (Persze mivel forgástestről beszélünk, ugyanilyen egyszerű lenne a z tengely mentén körbeforgatni egy profilgörbét.)

A formájának a 3D modelljét a Rhino-ban állítom elő, mégpedig a fent említett módon: először egy ellipszoidot rajzolok, majd a létrehozott NURBS (Non Uniform Rational B-Spline) felület szerkesztőpontjait bekapcsolva a középső pontokat lejjebb mozgatom egy kicsit a z tengely mentén, majd az origót referenciaként használva egy leheletnyit nagyítok rajtuk, hogy hasasabb legyen a tojás. Hibát nem nagyon lehet elkövetni, hiszen nem létezik “tökéletes” tojás, vagyis mindegyik egy kicsit különbözik.

© parametric | art

© parametric | art

Miután elkészült a Rhino-ban a tojásdad NURBS felületünk, a meglévő 3D modellt referenciaként használva generatív mintával, parametrikusan szerettem volna díszíteni, hogy valami különleges születhessen belőle. Először egy surface paramétert kell letenni a Grasshopper munkaterületre, majd ehhez a kapcsolt menüből a Set One Surface funkcióval rendeljük hozzá a tojásunkat. Ez után a Rhino modelltérben ki is kapcsolhatjuk az eredeti NURBS tojás 3D geometriájának a láthatóságát, hogy ne zavarjon a későbbi Grasshopper-es munka során. (Ügyeljünk arra, nehogy véletlenül kijelöljük, vagy akaratunkon kívül módosítsuk az eredeti tojásformát, ugyanis az – mivel ettől a ponttól kezdve az összes módosításunk parametrikus – az összes későbbi műveletre hatással lesz.)

Hogy parametrikusan változtathassam a felületet, először Mesh-t készítünk a felületünkből a Mesh Surface komponenttel. Az U és V input paraméterekhez tegyünk le egy-egy Slider paramétert, amely a természetes számok halmazából (N) mondjuk 1-től 100-ig tartományban vehet fel parametrikusan értékeket. Ezzel szabályozhatjuk majd a felületünk panelekre osztásának a felbontását. Én ennél a modellnél nem négyszög alakú Mesh-eket szerettem volna, hanem háromszögeket, így először a Traingulate komponentbe kötöttem a Mesh kimementi paraméterét, hogy aztán háromszög Mesh-ekkel dolgozzon tovább a definíciónk. Ez után a Weaverbird komponentek közül a Picture Frame komponenttel minden egyes Mesh helyére új Mesh-t generálunk, amely egy lyukat tartalmaz a közepén. (Gyakorlatilag mintha Offset-elnénk a Mesh-ek éleit.) Slider paramétert kötöttem a keret vastagságának paraméterezéséhez. Így már látszik a nézetablakban, hogy egy gyönyörű, rácsostartó szerű szerkezetet sikerült generálnunk a tojásformából, amely azonban még vastagsággal nem bír, csak egy két irányba hajlított lemez. Éppen ezért, hogy 3D nyomtatható legyen a végtermék, vastagságot is adunk neki a Weaverbird’s Mesh Thicken komponenttel, a vastagságot szintén egy numerikus Slider-rel paraméterezve. Így a csúszkák mozgatásával addig változtatgatok a szerkezeten, amíg olyan nem lesz, amelyik már tetszik.

Tovább is lehetne még ragozni a témát, például ha az egyes felosztott poligonok nyílásméretei alulról felfelé növekednének vagy csökkennének, természetesen ez is parametrikusan vezérelhető a Grasshopperben. Ehhez Attractor-okra lenne szükség, amelyek már elég bonyolultan működő Grasshopper komponentek és algoritmusok, de ezekről is lesz szó majd egy későbbi bejegyzésben.

Ha sikerült előállítani parametrikusan a 3D modellünket a Grasshopper környezetben, tegyük át a Rhino modelltérbe a Bake paranccsal. Ezután már véglegesen törölhetjük az eredeti tojásformát, hiszen ez után már nem lehet parametrikusan változtatni a 3D modellt. A Rhino-ból először .stl formátumban ki kell exportálni, érdemes ügyelni a mértékegység átváltásra az exportálásnál, hogy elkerüljük a későbbi, nem várt meglepetéseket. Megadhatjuk az .stl fájlnál, hogy milyen finomsággal végezze el a sztereolitográfiát, érdemes a 3D nyomtatásnál használt felbontáshoz közeli értéket választani, bár ezt még a g-code generálásakor később is megtehetjük.

A parametrikus tojásunk 3D geometriáját tartalmazó .stl fájlt ezután a MakerWare környezetben kell megnyitni, megadni a pozícióját a 3D nyomtató munkaterületén, beállítani a layer-ek magasságát, megadni a nyomtatófej sebességét, és le is generálja a 3D nyomtatót vezérlő kódot. Ezután repül a memóriakártyára és bele a gépbe. A 3D nyomtatás folyamatáról most is készültek felvételek, a 3D nyomtatott tojások közepes felbontással, 0.27mm rétegvastagsággal, fekete PLA bio-plasztikból készültek körülbelül másfél óra alatt.

Készítettem egy másik változatot is, hasonlóan Grasshopperrel parametrikusan modellezve; itt már nagyobb, íves nyílások kerültek a tojásra, 3D nyomtatással legyártottam ebből is, és az előzőből többféle méretet és színt. Szerintem elég különleges húsvéti, egyedileg tervezett parametrikus húsvéti dekoráció lett belőle J Az alábbi képeken 10 és 7,5 cm magas modellek láthatóak.

About bonooobong

parametric | architecture

6 comments

  1. Visszajelzés: 2B3D Budapest 3D Printing Days | parametric | art

  2. Visszajelzés: Parametrikus tervezés és digitális gyártás – dancing tower concept | parametric | art

  3. Visszajelzés: Parametrikus tervezés és digitális gyártás | parametric | art

  4. Visszajelzés: parametric easter egg v.2 by bonooobong - Sense 3D Printer

  5. Visszajelzés: 3D nyomtatási tervezési verseny | parametric | art

  6. Visszajelzés: Nőnapi parametric | art 3D nyomtatott ékszer-szett nyereményjáték nyertese | parametric | art

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: