Kako škrata spraviti iz računalnika

Pred leti me je poklical neki Anglež, povedal, da je lastnik tovarne igrač, da je v internetu videl mojega Perkmandeljca in bi rad iz njega naredil igračo. Ker sem imel že veliko slabih izkušenj s podobnimi internetnimi ponudbami (niti ena ni zaživela, vse pa so mi vzele silno veliko časa), sem mu postavil nekaj pogojev: igrača mora biti v naravni velikosti (jamski škratje so v naravi veliki nekako od 60 do 70 cm, vsaj tako pravijo), izdelana mora biti zelo natančno in realistično (videti se mora vsaka gubica, žilica in pora), vsi deli igrače (tudi usta) morajo biti gibljivi in pa, poglavitno, igrača mora imeti VSE(!) okončine. (Spominjam se namreč, da sem kot otrok vsaki igrači najprej pokukal pod obleko in bil vedno globoko pretresen. Otrokom sem hotel prihraniti to razočaranje, ki lahko pozneje vodi v hude duševne motnje - kdor me pozna, ve, o čem govorim.) Prepričan sem bil, da bo odklonil, pa ni! Z vsem se je strinjal (no, o velikosti zasebnih delov sva se malce pogajala).

Slišal sem, da so t. i. 3D tiskalniki (pravzaprav bi bil boljši izraz 3D modelirniki), ki iz 3D virtualnega računalniškega modela naredijo pravi model, zato sem mislil, da z izdelavo prototipa ne bo težav. Enostavno jim bom poslal model iz risanke, pa bo. Pa se je izkazalo, da so bila moja pričakovanja prevelika! 3D tiskalniki namreč ne poznajo raznih "zvijač", kot so "bump mape" ali "displacement mape", s katerimi 3D modelom na zaslonu pričaramo podrobnosti. Za izdelavo 3D modela mora biti prav vsaka podrobnost narejena iz pravih poligonov, prav vsaka porica, gubica... Tako sem se pošteno spotaknil ob lastno kaprico, da mora biti škrat velik 70 cm. Taka velikost namreč zahteva silno veliko podrobnosti in silno veliko podrobnosti zahteva silno veliko poligonov... toliko, da tudi najhitrejši in računalniki in najboljši 3D programi začnejo pošteno sopihati pod bremenom! Končni model je bil narejen v Zbrushu, ki je (kot je meni znano) edini program, ki omogoča kolikor toliko spodobno manipulacijo s tako velikimi modeli. Končni model je imel več kot 30 milijonov(!) trikotnih poligonov! (za primerjavo, nekje sem bral, da imamo ljudje na glavi 150.000 las, las gor ali dol). Model sem izdeloval skoraj mesec dni in vse tiste porice in gubice so mi pošteno najedle živce.

Virtualni model, kot ga vidimo na računalniškem zaslonu.

Model sem poslal v tovarno in mislil, da je s tem stvar končana. Jok! Najprej so mi povedali, da noben 3D modelirnik ne more izdelati tako velikega modela v enem kosu. Treba ga je bilo razbiti na več delov... nato pa se je izkazalo, da 3D tiskalniki še zdaleč niso tako natančni, kot sem predvideval! Delujejo namreč tako, da lepijo skupaj plast za plastjo, dokler model ni končan. In ko smo končno dobili v roke prve prototipe, smo bili zelo razočarani - plasti nanosov so bile namreč zelo jasno vidne, model pa je bil zelo hrapav in nedodelan. Tehnologi so rekli, da ni problem, da je zadevo pač treba malo ročno pobrusiti... In ko so to storili, so (o, groza!) pobrusili tudi vse porice in gubice, s katerimi sem se mučil dolge tedne. Model je bil popolnoma gladek in na to seveda nisem mogel pristati. Projekt je šel do nadaljnjega na čakanje in izgubil sem upanje, da bo igrača kdaj v resnici ugledala luč sveta. Še eden izmed tistih projektov torej, ki so mi vzeli silno veliko časa in na koncu iz njih ni bilo nič...

Nato pa izvem, da je na trg prispel nov rod 3D modelirnikov, ki so bistveno bolj natančni (poleg tega pa omogočajo še hkratno barvanje modela, a tega žal nisem izvedel pravočasno, zato je moj model tako mrliško bled), in da uvoznik organizira demonstracijo teh tiskalnikov. Takoj sem izkoristil svoje zveze pri Monitorju in se prislinil zraven ter ponudil Perkovo glavo v preizkus. Prvi preizkusi so bili zelo obetavni! Ločljivost je dovolj velika (vsaj enkrat boljša kot pri prejšnji generaciji) in dovolj natančna, da ne potrebuje poznejše ročne dodelave (brušenja itd. ...). Rezultati so torej bistveno boljši, nanosi plasti so praktično nevidni. No, za izdelavo kalupov kakšnih zelo gladkih industrijskih izdelkov bo še vedno treba zadevo ročno malo pobrusiti, a načelno so rezultati uporabni, na trenutke celo navdušujoči. No, še preden sem iz "tiskalnika" dobil končno različico glave (da, tudi ta modelirnik ne zmore izdelati 70 cm velikih škratov...), so me že poklicali Angleži in mi povedali, da so tudi njihovi izdelovalci kalupov dobili prav takšne tiskalnike in da bodo projekt spet zagnali... No, morda pa to le ne bo spet eden tistih projektov...

... in realni model, ki se ga da prijeti z roko.

Tehnologija 3D tiskalnikov hitro napreduje, cene se nižajo (čeprav so še vedno astronomsko visoke in nedosegljive Janezu Povprečnežu, so bistveno nižje kot pred leti) in ni več daleč čas, ko bomo takšne napravice imeli doma in zdele se nam bodo prav tako nepogrešljive, kot je danes navaden tiskalnik. Bi radi svoji dragi za rojstni dan podarili izvirno in unikatno broško? Naredili jo boste v računalniku in natisnili v 3D tiskalniku. Bi radi otroku podarili najnovejšo igračo? Plačali jo boste prek interneta in namesto paketa po pošti dobili datoteko, igračo pa "natisnili" kar na 3D tiskalniku... Ko/če bo tehnologija dovolj zrela in poceni, da si jo bomo lahko privoščili, bodo 3D tiskalniki zelo posegli v naše življenje. Predvidevam, da bistveno bolj kakor klasični 2D tiskalniki.

Dušan Kastelic se že skoraj 20 let preživlja z ilustracijami in animacijami. Eden njegovih prvih animacijskih izdelkov je bil videospot za skupino Orlek o jamskem škratu Pekmandeljcu, ki je doživel dobre odzive doma in v tujini. Več na: www.bugbrain.com".

Tiskanje v 3D

Izdelava 3D modelov je drag postopek, ki pogosto ni dal zadovoljivih rezultatov. Cene naprav so bile (in so še) visoke, končni rezultat pa pogosto ni ustrezal modelu, ki smo ga videli na zaslonu računalnika.

Tehnologija seveda tudi na tem področju napreduje, cene pa se nižajo. Na voljo je kar nekaj tehnologij, ki omogočajo izdelavo 3D modelov (in jih uporabljajo večji izdelovalci, pri nas npr. tudi Gorenje), ena izmed njih pa je tudi 3D "tiskanje". Vidar Truprinter 6000 je 3D tiskalnik, ki omogoča, da izdelamo objekte velikosti do 254 × 356 × 203 mm. Material, ki ga uporablja za izdelavo objekta, izdelovalec imenuje zt130, gre pa za prah na osnovi mavca.

Objekt, ki ga želimo natisniti, najprej izdelamo v programu za 3D modeliranje. Programska oprema nato poskrbi, da naš model pretvori v obliko, namenjeno tiskalniku. Pri tem omogoča prikaz časa izdelave objekta, opozori pa tudi na to, če določeni deli objekta niso dovolj trdni in bo rezultat krhek.

Sam tiskalnik objekt sestavlja z lepljenjem drobnega prahu po plasteh. Debelina ene plasti je med 0,089 in 0,203 mm, za izdelavo ene plasti pa potrebuje pol minute pri barvnem tisku ali 10 sekund pri enobarvnem (oz. brezbarvnem) objektu. Tiskalnik najprej nanese plast prahu in ga poravna. Na mestih, kjer bo objekt, prah utrdi z lepilom. Če gre za barvni objekt, obenem nanese tudi barvo (za barvanje uporablja rumeno, modrozeleno in modrordečo barvo - CMY). Plošča, na kateri tiska objekt, se nato pomakne navzdol za debelino plasti, stroj pa nanese novo plast prahu in ponavlja celoten postopek, dokler model ni izdelan.

Objekt je po koncu izdelave "zakopan" v prahu. V tiskalniku ga najprej grobo očistimo, nato pa ga prestavimo v čistilno komoro, v kateri s curkom zraka očistimo še preostanek nezlepljenega prahu. Rezultat je krhek objekt iz mešanice prahu in lepila. Na koncu objekt še prevlečemo s sekundnim lepilom, ki po sušenju poskrbi, da je stiskan model trden. Če izdelek vseeno razbijemo na več kosov, lahko posamezne kose preprosto zlepimo skupaj s sekundnim lepilom.

Pri izdelavi objekta naprava (in že prej programska oprema) uporabi nekaj zvijač. Robovi objekta so bolj prepojeni z lepilom kot notranjost, s čimer se poveča strukturna trdnost objekta. Ker se model izdeluje po plasteh, je ta v širino in globino precej bolj trden kot v višino. Programska oprema zato že pred začetkom tiskanja model obrne tako, da je višina objekta čim bolj majhna. S tem seveda tudi skrajšamo čas tiskanja.

Prednost take izdelave objektov je nizka cena posameznega 3D objekta. Izdelava stane približno od 150 in 300 tolarjev na cm3, pri čemer so manjši objekti seveda dražji. Tovrstne naprave so tudi manjše in lažje od konkurenčnih tehnologij. Žal pa smo pri izdelavi nekoliko bolj omejeni pri velikosti izdelka.

Pri izbiri oblike objekta, ki ga želimo natisniti, imamo veliko svobode. Edini pogoj, ki ga "postavlja" tehnologija, je, da lahko objekt na koncu očistimo. Tako ne moremo izdelati objektov z votlimi deli brez odprtin, saj iz njih ne moremo izpihati neuporabljenega prahu. Drug pogoj je, da so stene tanjših objektov dovolj debele, da se objekt zaradi svoje teže ne zdrobi. Na to nas opozori že programska oprema pred samim začetkom tiskanja. Gibljivi deli tiskalniku ne povzročajo težav. Kot zgled omenimo, da je TruPrinter brez težav izdelal že sestavljeno verigo z nekaj členi.

Komu so te naprave namenjene? Predvsem podjetjem, ki želijo 3D model z računalniškega zaslona hitro in poceni dobiti v roke. Ceno naprave namreč pogosto odtehta to, da je model pripravljen hitro in da imamo nadzor nad tem, kdaj in kako je izdelan. Tehnologija bo seveda napredovala in obetamo si lahko tudi znižanje cen, ki bo tako tiskanje približalo še širšemu krogu ljudi.

Peter Šepetavc

Vidar TruePrinter 6000

Kaj: 3D "tiskalnik" oz. modelirnik.

Izdeluje: Vidar, www.vidar.com.

Prodaja: IB-Procadd, www.ib-procadd.si.

Cena: Okoli 14 milijonov tolarjev.

Za: Poceni in preprosta izdelava 3D objektov v barvah.

Proti: Velikost modela je največ 25 × 35 × 20 cm, visoka cena tiskalnika.