A cikksorozat előző részét némi fricskával/önkritikával élve valami olyasmivel zártam, hogy „a 3D-nyomtatás tehát mindent elkészít – csak rosszul.” Sokkal pontosabb lenne azonban onnan közelítenem meg a vicc mögött megbújó lényeget, hogy a technológia házi elterjedtségét korlátozó tényezők között akad egy, ami kitüntetett helyet foglal el. A „Mi a francot kezdjek vele?” kérdést igyekeztem körüljárni az első részben. A „Mi kerül ezen ennyibe?” egy valós probléma, bár a hordó legalját kapargatva 30-40 ezer forintig le lehet csúszni (noha nem érdemes). Talán a legfőbb akadály viszont egyszerűen az, hogy nem igazán „plug and play” eszközökről beszélünk, működtetésük igényel némi ismeretanyagot és pepecselést mind a fizikai, mind a szoftveres oldalról.
Kezdjük az előbbivel!
Bármilyen triviálisan is hangzik, ahhoz, hogy kinyomtassunk „valamit”, először egzakt választ kellene adnunk arra, mi is az a valami, méghozzá a számítógép számára értelmezhető módon. Magyarán: 3D-modelleznünk kell.
...na-na-na, nem kell olyan messzire rohanni, egyszerűbben (is) meg fogjuk tudni oldani ezt, ígérem! Egyáltalán nem ördögtől való ötlet anélkül kóstolni bele a technológiába, hogy konkrét modellezési ismeretekkel rendelkeznél. Ezt a részfolyamatot ugyanis felebaráti szeretetből vagy kőkemény monetáris ellentételezésért ki lehet szervezni másoknak: könnyen találhatunk olyan weboldalakat és keresőmotorokat, ahonnan változatos modelleket tölthetünk le, a fedeles dobozoktól az óramű-mechanizmusokig.
Fenti példám, Marcus Aurelius büsztje például a Thingiverse-ről származik, de felsorolás helyett célszerűbb az all3dp vonatkozó listáját linkelnem – így még a komoly hírnévre szert tett, a világűrben 3D-nyomtatással előállított dugóskulcsot is elérhetjük és reprodukálhatjuk.
A fájlok, amikhez így hozzájuthatunk, rendszerint .stl kiterjesztésűek, ami a de facto sztenderd a 3D nyomtatás világában. Ez a leírási mód (Standard Tessellation Language) azért terjedt el, mert más formátumok aránylag könnyen konvertálhatóak rá, és tartalmazza azt az információt, amire a nyomtatónknak szüksége lesz, azaz a modellünk felszeletelésével előálló körvonalakat.
Gyakorlatilag az STL-ből a nyomtatónkat egyetlen dolog fogja érdekelni: az, hogy a termékünk milyen alakú lesz, és ezt az információt tölthetjük le a fent említett honlapokról.
Rögtön látjuk is azonban a problémát: ezt a „Milyen alakú?”-t így más fogja megmondani helyettünk. Amennyiben egy adott méretű dobozra lenne mondjuk szükségünk, ezrével fogunk különböző dobozokat találni az interneten, de elég erős kockadobás kérdése, hogy az igényeinknek pont megfelelő méretűt felskiccelte-e már valaki. A nyomtatás rugalmassága így akkor bontakozik ki teljes valójában előttünk, ha nekilátunk magunk modellezni. Ez első blikkre kétségkívül nyomasztó perspektívának tűnik, de egyfelől a tény, hogy kreálmányainkat rövid úton kézbe fogjuk tudni venni, remek motivátor, másfelől az első lépések megtétele után látható lesz, hogy azért nem egy agysebészet összerakni egy egyszerűbb geometriát, ezt megígérhetem.
Ehhez a céljaink függvényében lesz érdemes valamiféle eszközt keresni:
- Bonyolult, organikus felületek létrehozásához, állatok, arcok, ruházat, terep mintázásához érdemes a digitális szobrászat (sculpting) területén keresgélni, ahol egy darab „agyagon” végezhetünk húzás/nyomás/csípés stb. műveleteket. Elterjedt az iparban a ZBrush használata, de ingyenes, mi több, webes felülettel bíró megoldás is létezik, ilyen mondjuk az itt kipróbálható SculptGL. Ez utóbbiban készítettem el a képen látható luftballon-sertést. Mindent egybevetve nem állíthatom, hogy luftballon-sertés lesz a magnum opusom, azt hiszem.
- Az úgynevezett szilárdtest-modellezés ezzel szemben elsősorban szabályos, geometriailag könnye(bbe)n leírható testek létrehozásában nyújt segítséget. A folyamat mélyén megbúvó alapötlet az, hogy egyszerű geometriai alakzatok (pl. hasáb, gömb, kúp stb.) különféle összeadásával-kivonásával nagyon sokféle komplex testmodell előállítható. A palettán az erősen műszaki célú, méretpontosságra törekvő CAD (Computer Aided Design) tervezőszoftverektől (pl. SolidWorks, Inventor, CATIA) a renderelést, animációt is leküzdeni képes svájcibicska Blenderig találunk nagyon potens és visszafogottabb, ill. fizetős és ingyenes szoftvereket is (pl. OnShape, FreeCAD vagy Fusion360). És persze webes platformokat, mint az Autodesk Tinkercadje vagy a SketchUp.
Amennyiben a fenti ábra nem tűnik túl bonyolultnak, az azért van, mert... amint ígértem, nem különösebben az. Természetesen a gyakorlatban jóval bonyolultabb feladatok is felmerülhetnek Kádár-kockák közelítőleges felskiccelésénél, de ezzel együtt is bátorítok mindenkit arra, hogy egy unalmas estéjén töltsön magának egy italt és legalább a webes lehetőségek valamelyikével tegyen egy próbát.
Esetleg úgy gondolnátok, hogy ezzel nagyjából a végére értünk a lehetőségeknek. Nem, attól tartok, hogy ennyivel még mindig nem úsztátok meg, mert modellek létrehozására más, kevésbé konvencionális módszerek is léteznek. Ezek közül akad olyan, ami kétségkívül túlmutat a háztáji pálinkafőzés keretein (mint például a lézeres szkennelés), amennyiben viszont rendelkezel egy viszonylag nagyfelbontású kamerával (már a kortárs mobiltelefonok is megfelelnek erre) és egy számítógéppel, akkor a fotogrammetriához, mint lehetőséghez máris hozzáférhetsz – ingyen, teszem hozzá, hála az AliceVision Meshroomjának.
Fényképkészítéskor a háromdimenziós teret az optikán keresztül egy síkba képezzük le, így a képen szereplő téma különböző pontjainak távolságait, mint értékeket – bár az agyunk képes saccolni – fizikailag elveszítjük. A fotogrammetria ezt az információt kísérli meg visszaszerezni azzal, hogy a tér egy tartományáról számtalan képet készítünk különböző szögekből, amely fényképeket egy algoritmus aztán „összefűz” és egymáshoz mér, amiből már képes bizonyos kulcspontok távolságadatait kinyerni. Ezeket felmérve pedig a térben egy „pontfelhőhöz” jutunk, ami mögött már felsejlik a lefényképezett tárgyunk térbeli geometriája.
Ez elsősorban olyan statikus, jól meghatározott felületekre ad jó eredményt, mint amilyen mondjuk egy épület, egy fatörzs, egy szobor vagy egy szikla, és problémásabban alkalmazható mondjuk hálók, szálak, lombozatok szkennelésére, ráadásul még az így elkészített felület is igényel utómunkálatot ahhoz, hogy be lehessen erőszakolni a nyomtatóba, de a „lehetetlen” és a „pepecselős” továbbra is két külön kategória.
Végezetül és csupán említés szintjén – akad a sarokban elfekvőben néhány csomag Oculus Rifted vagy HTC Vive-od? Megvannak azok a szoftverek, amelyek segítségével modellezni, szobrászkodni tudsz a virtuális térben? Ezen a ponton, gondolom, már nem lep meg, hogy módod van arra, hogy ezeket exportáld és szintén kinyomtasd. Avagy vegyük például a topográfiát. A lenti Balaton-terepet öt perc alatt képes vagy STL-ben elkészíteni ennek a honlapnak a segítségével. Sajnos a Google által elkészített 3D-s városképek exportálására jelenleg tudtommal még nincs mód, de ha netán egy nap megnyílna ez a lehetőség is, fizikai modellt készíthetnénk a szűkebb lakókörnyezetünkről is akár – ennek elvi akadálya legalábbis nincsen.
Eddig tehát szobrászkodtunk, készítettünk fogaskereket és beszkenneltünk egy követ a mobiltelefonnal, ehhez pedig ingyenes szoftvereket alkalmaztunk. Ezt a jó szokásunkat megtartva fogjuk folytatni a következő részben: amíg most a semmiből eljutottunk egy digitális modellig, a következő alkalommal a digitális modellt fogjuk a fizikai valóságba átültetni.
3D-nyomtatás otthon – 3. rész: Gépi nyelvre fordítva
Honnan tudja a 3D-nyomtató, hogy mit is kell csinálnia?
