Hyperform от Массачусетского технологического института

hyperform-05

Проект под рабочим названием Hyperform превращает трехмерные CAD-модели в цепочки, состоящие из множества звеньев. При этом на каждом звене в этой цепи есть специальные пазы, с помощью которых оно соединяется с другими наподобие того, как соединяются между собой детали конструктора Lego. В данном случае длинная цепочка сложилась в красивую люстру.

hyperform-06

Цепь длиной 15 метров была напечатана цельным изделием на 3D-принтере Formlabs, который стоит чуть более 3000 долларов.

hyperform-01

Парочка гениев из Массачусетского университета придумали, как напечатать 15-метровую цепь, заключив ее при этом в куб с ребром 12,5 сантиметров.

hyperform-101

hyperform-08

Алгоритмы Hyperform могут создавать любые формы, даже сферические. Проект поддержали Ars Electronica, Voestalpine Art и Technology Grant.

hyperform-02

Цепочка выходит из принтера в виде цельного куба, а затем распутывается, как свитер.

hyperform-07

Программное обеспечение Hyperform делает уникальные засечки на каждом звене: таким образом звенья могут складываться только единственно возможным способом.

hyperform-03

В алгоритмах Hyperform используются кривые Пеано для того, чтобы по максимуму использовать полезное пространство внутри рабочей камеры 3D-принтера.

hyperform-09

За время своего исследования команда Hyperform испортила шесть принтеров, а некоторые задания печатались машинами по несколько дней.

Как спрятать 15-метровую цепь в коробочку со стороной 12,5 сантиметров? Задание звучит как одна из головоломок при собеседовании в Google, но для Скайлар Тиббитса (Skylar Tibbits) и Марсело Коэльо (Marcelo Coelho) это стало абсолютно реальным испытанием, после которого им пришлось полностью переосмыслить некоторые общепринятые нормы, касающиеся технологии трехмерной печати. Всем вокруг кажется, что если создавать какие-то вещи больших размеров, то при этом нам понадобится еще больший принтер. Однако парой нестандартно мыслящих исследователей из Массачусетса было разработано гениальное программное обеспечение, позволяющее скромным настольным 3D-принтерам создавать объекты, превосходящие по своим размерам столы, на которых эти принтеры стоят.

Данное ПО называется Hyperform, и его алгоритмы в буквальном смысле слова раскладывают трехмерные CAD-модели в линейную цепочку, состоящую из множества звеньев. Каждое такое звено выступает в роли пикселя, позволяющего впоследствии определить форму объекта; к тому же, на звеньях есть уникальные пазы, позволяющие соединять их друг с другом. С помощью программных средств модель цепи складывается в кубик для минимизации занимаемого нею пространства, который затем отправляется на трехмерную печать, где ультрафиолетовый лазер из чувствительной к свету резины создает готовый образец. Результат внешне напоминает кубик вермишели «мивина», но если потянуть за конец, то этот кубик, как будто какое-то вязаное изделие, начнет вытягиваться в одну длинную ниточку.

Создание длиннющей цепи внутри маленькой коробочки – это уже недюжинный фокус, но настоящая магия начинается, когда художник собирает звенья вместе: каждое звено соединяется с соседним аналогично тому, как это происходит с деталями конструктора Lego, а в целом процесс трансформации цепочки в готовое изделие напоминает складывание трехмерной головоломки. В данном случае у нас получилась люстра: это идеальное решение, поскольку готовой конструкции не нужно ничего поддерживать, кроме собственного веса, а прозрачные звенья отлично выполняют декоративную функцию.

Еще в прошлом году проект, подобный этому, мог быть выполнен только на дорогостоящем оборудовании ценой в десятки тысяч долларов. Однако в качестве тестового стенда для Hyperform был выбран Formlabs Form 1 – первый недорогой 3D-принтер высокого разрешения. Его разрешающая способность в четыре раза выше, чем у MakerBot, но рабочее пространство этого принтера ограничено прямоугольным параллелепипедом с ребрами 12,5*12,5*16,5 см. Сила мысли участников проектной команды и высокоточные чертежи помогли адаптироваться к условиям недостатка свободного пространства как нельзя лучше, однако с некоторыми трудностями в процессе работы им все-таки пришлось встретиться. «Мы сломали шесть машин» — говорит Тиббитс. «Кроме этого, почти каждый день нам приходилось переписывать заново код. Спасибо ребятам из Formlabs, которые предоставили нам полную свободу действий».

В рамках проекта было несколько случаев, когда изготовление образца длилось более шестидесяти часов. К счастью, Тиббитс и Коэльо учились вместе с основателем Formlabs Максимом Лобовски, которому, в свою очередь, было интересно использовать проект в качестве стресс-тестов для новой разработки его компании. «В этой детализированной модели высокого разрешения количество углов и поворотов было просто огромно» – говорит он, – «Мы выявили немало изъянов в производительности, которые теперь устранены, а у пользователей есть возможность создавать столь сложные модели». Как объяснил Максим, если во время рабочего процесса команда Hyperform обнаруживала какой-то баг, то он затем в течение одного-двух дней исправлялся специалистами из Formlabs. Другими словами, программное обеспечение дорабатывалось так, чтобы впоследствии ускорить процесс печати изделия. Отметим также, что финальная версия ПО доступна теперь для бесплатной загрузки всем желающим.

Hyperform, несмотря на всю свою неординарность, вряд ли в ближайшее время вытеснит с рынка традиционные техники. Доступные в наши дни материалы для трехмерной печати слишком хрупки для того, чтобы создавать из них конструкции, поддающиеся большим нагрузкам. К тому же, какими бы маленькими не были звенья, но их размер все равно пока что не в состоянии скрыть того, что общая объемная конструкция – это, по сути, сложенная определенным образом цепь. Однако Тиббитс полон уверенности в скором совершенствовании как самого процесса, так и оборудования, на котором он происходит. «Нам еще нужно работать над повышением прочности своих изделий: может быть, для этого потребуется наслаивать звенья друг на друга, может быть их нужно будет подплавлять, а возможно – подвергать процессу повторного упрочнения». Как только все недостатки будут исправлены, Тиббитс полагает, что его технология найдет свое применение и у крупных 3D-производителей, обладающими большими принтерами. «Hyperform доказал свою состоятельность на объеме 2500 см3» — говорит он,- «теперь ему пришло время становиться больше».

Опубликовано в рубрике Статьи, 0 комментариев.

Комментарии

Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.