Egyedi generatív ékszerek 3D nyomtatással

A Grasshopper-rel kapcsolatos bejegyzések az elmúlt időszakban egy kissé a háttérbe szorultak, egyszerűen nem volt rá elég idő; a mai bejegyzés azonban némiképpen kapcsolódik majd a parametrikus tervezéshez is néhány 3D nyomtatott ékszer generatív modellezésének bemutatásával. A 3D nyomtatók az eltelt pár hónapban folyamatosan dolgoztak, szerencsére lehetőség van már egyszerre több, akár  3 anyaggal történő 3D nyomtatásra is, ami remek játszóteret biztosít a kísérletezésre.

© parametric | art

© parametric | art

Ha három különböző extruder van a 3D nyomtató fején, az nem csak 3 különböző színt jelenthet: ha szeretnénk, mindegyik fejre tehetünk teljesen különböző átmérőjű düznit, például egy kicsit (0.2 mm), a finom, cizellált kontúroknak, egy nagyot (0.8 mm) a kitöltésnek, és egy harmadikat a támaszanyagnak, amit a 3D nyomtatás befejeztével vízben feloldhatunk. A két és három extruders 3D nyomtatók képesek csak oldható támasszal dolgozni, bonyolultabb geometriáknál azonban rengeteg időt takaríthatunk meg vele az utómunkából.

© parametric | art

© parametric | art

Ékszerek esetén különösen fontos a részletgazdagság, a 3D nyomtatott prototípusnak teljes mértékben meg kell egyeznie a digitális modellel, sőt, sok esetben a viaszveszejtéses eljárással analog módon, a 3D nyomtatással készült mintadarabot égetik ki, majd öntik ki fémmel a későbbiekben. A mai bejegyzésben bemutatott egyedi tervezésű 3D nyomtatott ékszerek mindegyike egy extruder-rel készült, így a támaszanyagot itt minden esetben mechanikusan kellett eltávolítani a modellről. 3D nyomtatónk segítségével azonban olyan formák is létrehozhatóak, amelyek fizikai megvalósítása korábban teljesen elképzelhetetlen lett volna: parametrikus tervezési eszközökkel olyan organikus formákat generálhatunk, amelyek minden gond nélkül kivitelezhetőek egy irodai használatra szánt professzionális 3D nyomtató segítségével. És egy többfejes 3D nyomtató használatával akár több színben is elkészíthetjük terveinket.

A tervezéshez a legtöbb esetben Grasshopper-t, illetve egyéb open-source és ingyenes szoftvereket (Meshlab, Meshmixer, Netfabb, Blender, etc.) használtam, a 3D nyomtatás a legtöbb esetben egy átalakított Makerbot Replicator2 gépen, a többszínű modellek egy Leapfrog Creatr dual extruder 3D nyomtatón illetve egy Tricolor RepRap gépen készültek. Egyes darabok jelentős utomunkát (forgácsolás, csiszolás, ragasztás, festés) igényeltek, a 3D nyomtatott tárgyak utólagos kezelése a közeljövőben még külön téma lesz.

Az első példa egy Alien-filmeket idéző karkötő, amely 3D nyomtatott fából készült el; remekül illusztrálja a támasszerkezetek eltávolítását és szükségességét. A folyamat- ahogy az összes 3D nyomtatási projektnél – három alapvető részből áll: 1. A tervezési fázisban különböző algoritmusokkal generatív 3D modellezés segítségével előállítom a format. 2. A második fázisban a generált formát muszáj optimalizálni a 3D nyomtatásra, hogy 3D nyomtatható modell legyen belőle. Ennek módját egy korábbi bejegyzésben részletesen ismertettem. 3. A végső fázis pedig maga a kivitelezés, vagyis a megálmodott tárgy 3D nyomtatása, beleértve az esetleges utólagos munkálatokat is.

© parametric | art

© parametric | art

Itt az alapötlet a csuklót indaszerűen, ritmusos hullámokban körbefonó szálak generálása volt, ezt pedig Grasshopper-ben lehetett a legegyszerűbben megmodellezni. A csuklót lemérve, egy kézre illeszkedő csonkakúpot hoztam létre, amelyet kicsit finomítva, domborítva a belső oldalon elvágtam. Ezt a felületet adtam meg a Grasshopper parametrikus 3D modellezési környezetben referenciaként,, amelyet aztán paraméteresen felosztottam vékony szalagokra. A szalagokat felhajtottam, mindegyiket aszerint, hogy milyen távolságra vannak egy adott görbevonaltól (Attractor), amely egy, a Rhino környezetben megrajzolt sinus-hullámvonal volt. Ahhoz, hogy nyomtatható legyen a modell, a szalagoknak vastagságuk is kell, hogy legyen. Mivel a sima kihúzása a felületeknek túlságosan szögletes eredményt hozott, a görbevonalak mentén végigfuttatott profil adta a megfelelő változatot. A kész modellről készült néhány gyors render is.

Egy ilyen bonyolult formának a 3D nyomtatása különleges anyagból lett volna az igazi, ezért döntöttem úgy, hogy kipróbálom, működik-e a 3D nyomtatás fával egy ilyen nyakatekert modellnél is. Mivel az indáknak elég kicsi a meredekségük, mindenképpen támaszanyaggal kellett nyomtatni, amely azt jelenti, hogy majdnem másfélszer annyi alapanyagot használt fel a 3D nyomtató a modell építéséhez. Ráadásul órákba telt, mire sikerült őket levágni a kész tárgyról. A kísérlet azonban sikeres volt: fából is működik az aprólékos munka, csak a sebességen kell kicsit visszavenni a vezérlésnél. Igaz, ez a nyomtatási idő valamint a 3D nyomtatás ár növekedésével is jár: ezt az egy modellt több, mint 24 órán át nyomtatta a gép és több, mint negyed kiló Laywood anyagot használt fel az asztali 3D nyomtató.

A következő modellek mind ugyanazzal az algoritmussal készültek, ráadásul mindegyik ugyanarra a befoglaló formára épült. Azokat a változatokat, amelyek formája izgalmas volt, élénk sárga színű 3D nyomtatóba való PLA filamentből nyomtattam ki, másra ezt a színt korábban úgysem használtam. A 3D nyomtatási alapanyag ezúttal is a Gigamax3D-től van, szerencsére egyre több színben létezik PLA filament. A legtöbb esetben sajnos itt is támaszanyagot kellett használni, amely megnövelte egy-egy darab elkészülésének az idejét: a 3D nyomtatás általában 6-12 órába, az utólagos megmunkálás darabonként 2-3 órába telt. Így talán könnyebben értelmezhető, miért olyan magas a 3D nyomtatás ára, viszont teljesen egyedi vagy kis szériás, limitált szériák gyártásához ez a leggazdaságosabb módszer.

© parametric | art

© parametric | art

Nem szeretném különösebben részletezni a Grasshopper 3D-modellezés menetét, egy tóruszból kiindulva osztottam fel a felületet, amit utána meg is csavartam. Az optimalizálás 3D nyomtatásra már a Meshlab programmal történt, az egyedi támaszokat pedig a Meshmixer szoftverben adtam hozzá a nyomtatandó .stl file-hoz. A digitális tervek hamarosan megosztásra kerülnek, viszont csak a tervfájlt tartalmazó g-code lesz hozzáférhető, illetve a Grasshopper definíció a felület csavarásához és kilyukasztásához.

© parametric | art

© parametric | art

A két legjobbnak ítélt változatot kinyomtattam fehér ABS és sárga PLA filament felhasználásval, a 150 mikronos felbontás bőven elégnek bizonyult a karkötő-léptékű tárgyaknál, bár nem is voltak aprólékos részletek, amelyekhez szükség lett volna a 100 mikron alatti 3D nyomtató felbontás beállítására. Mivel ezeknél a daraboknál szükséges volt támaszanyaggal nyomtatni, különösen előnyös a 2 extruderes 3D nyomtató alkalmazása. A legjobb minőség úgy érhető el, ha a modell anyagot PLA-ból, a támaszanyagot vízoldható PVA filament alkalmazásával nyomtatjuk. Ezek mindegyike alkalmazható fűtött munkalap nélkül, “hidegen” nyomtatva, és egymáshoz illetve a maszkolószalaggal leragasztott platnihoz is megfelelően tapadnak. A 3D nyomtatás végeztével a PVA anyagú támasszerkezetek könnyen feloldhatóak vízben, így a zuhany alatt gyorsan megtisztíthatjuk a 3D nyomtatott tárgyat.

Vannak, akik mindenképpen ABS anyagú 3D nyomtatott tárgyakkal szeretnének dolgozni, nekik megfelelő támaszanyag lehet a HIPS is; ugyanis a High Impact Polystyrene oldószere, a d-lemonene az ABS-t nem oldja, így a PVA-nál egy sokkal olcsóbb anyagból készülhetnek a modellünk támasztékai (feltéve, hogy 3D nyomtatónk egynél több extruder fejjel rendelkezik). A 3D nyomtatott ékszerek többsége nem készíthető el ún. support-nyomtatás nélkül, ezért ha bonyolult geometriákat szeretnénk FDM technológiás 3D nyomtatónkon gyártani, célszerű minimum 2 fejes gépben gondolkodnunk. A RepRap típusú 3D nyomtatók különösebb átalakítás nélkül upgrade-elhetőek 2 vagy 3 fejessé, az extra fejek helye elő van készítve, és felszerelésüket követően csak át kell írni a Marlin Firmware-ben egy-két sort, és már kezdődhet is a 3D nyomtatás egyszerre több anyaggal.

Ezt az izgalmas alakzatot mindenképpen ki akartam próbálni egy LED lámpával, egy másik, nagyobb léptékben a jövőben szerintem elkészül majd 3D nyomtatott lámpa formában is, hiszen elég szépen játszik a fény ahogy átszűrődik a nyílásokon. Bár ha belegondolok, hogy csak ezt a generatív 3D nyomtatott ékszert több, mint 16 órába telt befejezni, bele sem emrek gondolni, mennyi munka lenne egy négyszer ekkora darabbal.

Ékszerekkel kísérletezni jó dolog, főleg, mert ebben a léptékben a 3D nyomtatás segítségével pár óra alatt a kezünkbe foghatjuk digitálisan a számítógépünkön megtervezett formát. A generatív és parametrikus tervezés felhasználásával könnyedén módosíthatunk a geometrián; bonyolult számításokon alapuló formák generálhatóak így, amelyek egy olcsó asztali 3D nyomtató segítségével akár az íróasztalunkon is elkészülhetnek. Aki egyszer belekóstolt a generatív és parametrikus 3D modellezés csodálatos világába, bizonyára szembesült a lehetőségek korlátlan számával; elég elsajátítani az eszköz (vagy programnyelv) használatát, és képzeletünknek semmi sem szabhat határt. (form follows fiction). A következő bejegyzésben lesz még szó kizárólag voronoi algoritmussal készült 3D nyomtatott karkötőkről, és egyéb, parametrikusan meghatározott geometriák által inspirált egyedi 3D nyomtatott ékszerekről.

Advertisements

About bonooobong

parametric | architecture

7 comments

  1. Visszajelzés: Voronoi 3D nyomtatott generatív ékszerek | parametric | art

  2. Visszajelzés: wing pendant - Sense 3D Printer

  3. Visszajelzés: The most prominent 3d printing event in Eastern Europe is coming! | 3dfizz – a great 3D print community

  4. Visszajelzés: 3D nyomtatás a Construma-n | parametric | art

  5. Visszajelzés: 3d printing competition at Budapest 3D Printing Days 2014 | 3dfizz – a great 3D print community

  6. Visszajelzés: 3D nyomtatás SLA technológiával | 3D Fizz – A 3D nyomtatás világa

  7. Visszajelzés: FreeDee 3D nyomtatás black friday és Ajándékterminál | 3dfizz

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: