2016. április havi bejegyzések

Ötdimenziós tárgyak nyomtatása 3D nyomtatóval

Pontosan 5 évvel ez előtt ezen a napon vált online elérhetővé a British Journal of Psychology 49. évadának 1. száma, amelyben Lionel Penrose és fia, Roger Penrose Impossible Objects címmel publikált egy cikket olyan tárgyakról, amelyek szerintük nem létezhetnek. Ezek közül talán a Penrose-háromszög a legismertebb:

5d-penrose-triangle

A cikk eredetije jóval korábban, 1958-ban jelent meg, és az azóta eltelt több, mint 50 év alatt a tudomány sokat fejlődött. Mai tudásunkkal már kijelenthetjük, hogy Penrose-ék tévedtek, ezek a tárgyak igenis létezhetnek, a modern 3D nyomtatási technológia segítségével mi magunk is létrehozhatjuk őket.

Első lépésként egy modellre lesz szükségünk, amit ki tudunk nyomtatni. Itt jön az első probléma, ugyanis a hagyományos térbeli rajzoló alkalmazások maximum három dimenzióval tudnak megbirkózni, márpedig itt nekünk többre lesz szükségünk. Azaz felejtsük is el rögtön a SketchUpot, a Blendert, az AutoCADet, a Mayat, TInkercadet stb., hiszen ezek csak 3D-ben tudnak gondolkodni.

Az egyetlen lehetséges megoldás (legalábbis én másról nem tudok), hogy a modellünket kódban írjuk le, amire szerencsére létezik már bevált, és elterjedt megoldás, az OpenSCAD. Kiváló eszköz! Aki csak egy kicsit is vonzódik a programozáshoz, annak csak ajánlani tudom, hogy így írja le a 3D modelljeit. Mivel itt kóddal dolgozunk, nem korlátoz minket a háromdimenziós tér, bátran használhatunk olyan transzformációkat, amik további dimenziókba viszik a modellünket. Amire szükségünk lesz, az a to5d() metódus, ami az OpenSCAD CheatSheeten a Transformations csoportban található:

5d-openscad

Ha így sikerült elkészíteni az ötdimenziós modellünket, jöhet is a nyomtatás, aminek első lépése az STL modell szeletelése. Én ehhez leggyakrabban Curat szoktam használni, mert számomra nagyon átlátható a felülete. Sajnos talán pont az átláthatóság miatt számos opció nincs kivezetve az alap felhasználói felületre, hanem csak az Expert config ablakban érhető el:

5d-cura-expert-config

Sőt, az ötdimenziós nyomtatás még ide sincs alapból kivezetve, de a figyelmesebb szemlélők észrevehetik, hogy míg a legtöbb szöveg egymástól függőlegesen egészséges távolságra van elhelyezve, addig a Black Magic kategóriában nagyon össze vannak zsúfolva a sorok. Ennek az az oka, hogy ha bepipáljuk az első két opciót, akkor megjelenik egy harmadik Enable more dimensions néven, pipáljuk be ezt is:

5d-cura-black-magic-settings

Ez után már nem lesz gond az OpenSCAD-ből exportált 5D STL fájl megnyitása, amit azután a szokásos módon nyomtathatunk. Íme, nekem így sikerült a Penrose-háromszög:

5d-triangle

Íme egy másik fénykép, együtt egy 3D tárggyal:

5d-triangle-with-pencil

A képet a telefonommal, vaku nélkül készítettem, az élek egyenetlensége pedig a hobbi kategóriás nyomtatóm tökéletlenségének az eredménye.

Az első “lehetetlen” tárgyam létrehozása után következő lépésként a svéd Oscar Reutersvärd kockákból felépített háromszögét nyomtattam ki, amit ő eredetileg így képzelt el (Forrás: Wikipedia):

5d-reutersvard-triangle

Ennek az OpenSCAD modellje egyébként még egyszerűbb, hiszen csak kilenc darab kockát kell létrehozni. Miután ez megvan, megnyithatjuk a modellt Curaban:

5d-cura-preview

Az előnézeti képen jobb oldalon, alulról a második kockánál látszik egy világosabb sárga rész, amit nem tudok megmagyarázni. Szerencsére csak a kép renderelése hibás, a nyomtatás simán ment, íme az eredmény:

5d-cubes

A lehetetlen objektumok kapcsán eszembe jutott M.C. Escher híres képe a végtelen lépcsőházról, ezért elkészítettem annak is a modelljét, így mutat Curaban:

5d-cura-stairs

Amint elkészül vele a nyomtató, feltöltöm a fotót.

A fenti példákból is látszik, hogy a 3D nyomtató már nem csak háromdimenziós tárgyak nyomtatására használható, ne ragadjatok le a 3D-nél!

 

Technorati-címkék:
Reklámok