Druk 3D jest technologią znajdującą szerokie zastosowanie. Obecnie nie musimy nawet posiadać własnego urządzenia – istnieją ogólnodostępne usługi umożliwiające m.in. wybór technologii druku, materiału czy nawet koloru wykonywanego elementu.
Wydruk 3D w urbanistyce
Wydruk 3D jest jednym z rozwiązań umożliwiających prezentację naszej pracy. Projekty urbanistyczne nie są tutaj wyjątkiem. Przygotowując model przestrzeni miejskiej z zamiarem jego późniejszego przedstawienia jako bryła 3D, możemy wesprzeć się podkładami w postaci skanów laserowy miasta, chmurą punktów przedstawiającą budynki czy dokładnymi zdjęciami ortogonalnymi. Są one łatwe do wykorzystania w SketchUp i bardzo pomocne w pracy. Anders Lyhagen i Felix Heuman ze szwedzkiej firmy Holygon specjalizują się w przygotowaniu cyfrowych modeli miast, z przeznaczeniem do wydruku 3D. Modele wyróżniają się dokładnością oraz detalami terenu, budynków czy roślin. Poznajcie ich historię oraz aspekty tej specjalizacji projektowania.
Co zainspirowało Was do założenia firmy Holygon?
Anders: W gorące lato 2013 roku odpoczywałem w swoim sadzie na Gotlandii. Pewnego dnia zaczęły bombardować mnie jabłka – atak Matki Natury. Pomyślałem, że wypadałoby coś z tym zrobić. Pobrałem SketchUp Make i zamodelowałem rozdrabniarkę jabłek do wyrobu cydru – mój pierwszy w życiu model 3D.
Felix: W tym samym czasie byłem zajęty rysowaniem strukturalnych świadectw przeszłości w Rzymie i Paryżu. Otrzymałem grant umożliwiający studiowanie klasycznej architektury. Po powrocie do Szwecji pokazałem Andersowi szkic klasycystycznej świątyni, którą zaprojektowałem, pytając czy istnieje możliwość odtworzenia jej w 3D. Anders odpowiedział: „Zaprojektowałem rozdrabniarkę do jabłek, czemu więc nie zaprojektować toskańskiej świątyni?”. Tydzień później nasz świat się zmienił… mieliśmy wirtualne przedstawienie świątyni, na którą nie mogliśmy przestać się gapić.
Po kilku latach doświadczenia w modelowaniu udoskonaliliśmy naszą technikę i zauważyliśmy komercyjną potrzebę na drukowane modele 3D. W tym miejscu rozpoczęła się historia Holygon – firmy specjalizującej się w wykonywaniu gotowych do wydruku, dokładnych modeli 3D, w szczególności miast oraz architektury. Naszym ostatnio zakończonym projektem jest największy w Szwecji, wydrukowany w kolorze model miasta Landskrona. Wszystko dzięki jabłku, które spadło na głowę.
Który z Was spędza więcej czasu na modelowaniu w SketchUp, Felix czy Anders?
Felix: Ja jestem odpowiedzialny za projektowanie wizualne.
Anders: Ja zajmuję się programowaniem. Jednak oboje lubimy praktyczne modelowanie, które jest efektywne do postępu. Jeśli ktoś ma gorszy dzień w przestrzeni 3D, drugi może zawsze rozweselić go kiepskimi dowcipami, które rozśmieszają tylko nerdów.
Felix: W praktyce mamy tendencję do modelowania w seriach. Szybko zbliżamy się do 10 000 SketchUp-o godzin, co czasami wiązało się z nocą spędzoną na podłodze w biurze.
Naprawdę opanowaliście sztukę modelowania złożonych detali architektonicznych za pomocą SketchUp. Możecie opowiedzieć o tym procesie? Który etap modelowania klasycystycznych elementów architektonicznych jest najtrudniejszy?
Architektura klasycystyczna jest prawie wszędzie podwójnie zakrzywiona. Oznacza to, że powierzchnie jednocześnie wyginają się w dwóch różnych wymiarach, płynnie i nieregularnie. Nawet pozornie płaska krepidoma (platforma o trzech schodkach) greckich świątyń jest celowo wypukła równocześnie do wewnątrz i do góry. Podwójnie zakrzywione elementy wraz z drukiem 3D w wysokiej jakości wymagają milionów wielokątów. Czasami najtrudniejszym etapem jest oczekiwanie jak SketchUp zakończy operacje obliczeń geometrii.
Możecie opowiedzieć nam o swoim trybie pracy?
Zawsze zaczynamy od wysokiej jakości źródeł. Wyszukiwanie może trwać kilka tygodni, ale posiadanie zwymiarowanego rysunku o najwyższej jakości ma kluczowe znaczenie.
Kiedy już mamy odniesienie, omawiamy w jaki sposób osiągniemy określony kształt i jakich narzędzi potrzebujemy aby go narysować. Wszystko to dzieje się jeszcze przed włączeniem komputera. Następnie symulujemy nadchodzący proces modelowania w naszych głowach.
W programie SketchUp staramy się modelować w 2D tak długo, jak to możliwe. Aby przenieść projekt do 3D, wyodrębniamy kopie konturów 2D i zamieniamy je na przestrzenne przez push-pull, rozciąganie, wtyczkę Flowify i inne. Często projektujemy w trzech lub więcej równolegle uruchomionych instancjach programu SketchUp, aby zachować lekkie i szybkie pliki podczas uruchamiania wewnętrznych kontroli programu SketchUp.
Niedawno, na SketchUp 3D Basecamp w Palm Springs, zaprezentowaliście fragment swojego miażdżącego, wydrukowanego w 3D modelu miasta Landskrona. Jakie macie podejście do tak przytłaczającego projektu?
Zlecenie utworzenia największego w Szwecji, kolorowego modelu miejskiego wydrukowanego w 3D było zaszczytne i zobowiązujące. Nasza wstępna koncepcja udowodniła, że możemy to zrobić. Trudnym wyzwaniem były ramy czasowe: trzy miesiące. Kiedy dostarczaliśmy ostateczny model przed terminem, komisja z Landskrony z uśmiechem stwierdziła, że są zaskoczeni, że udało nam się to osiągnąć.
Trzeba przyznać, że mamy tajną broń: nasze autorskie rozszerzenia Holygona. Te rozszerzenia są mocno wyspecjalizowane, rosnące bestie kodu. Robią głównie dwie rzeczy: przyspieszają dokładne modelowanie3D z danych chmury punktów i zarządzają partiami geometrii.
Inne „magiczne przyciski” takie jak automatyczne generowanie powierzchni z chmur punktów niestety rozczarowują. Komputery są słabe w interpretacji niejednoznacznych danych, nie radzą sobie z uproszczeniami i oceną estetyczną. Niestety, właśnie dokładnie tego potrzebują dobre modele miejskie. Mamy zasadniczo ręczne podejście do projektowania. Wysokiej jakości wyniki, które otrzymujemy są doceniane przez naszych klientów.
Ile godzin pracy poświęciliście na przygotowane tego modelu?
Ponad 1000 godzin. To trudy miłości.
Czy możecie powiedzieć, dlaczego ważne jest udokumentowanie architektury historycznej w cyfrowym środowisku 3D? Dlaczego ludzie powinni interesować się „humanistyką cyfrową”?
Budowle to podróżnicy w czasie. Starzejące się, a jednocześnie współczesne, zapraszają nas do dotknięcia i poczucia przeszłości. Dokumentowanie historycznych miejsc uczy nas osiągnięć naszych przodków, doceniania ich umiejętności technicznych i poczucia ciągłości z ludzkością. Rekonstrukcja zaginionego otoczenia w 3D zwraca naszą uwagę na historyczną przeszłość podczas jej odtwarzania.
Architektura klasycystyczna to odpowiedni styl do prezentacji cyfrowej. Opiera się na powtarzaniu identycznych części, jest symetryczny na wielu płaszczyznach i często stosuje racjonalne plany naziemne. Czynniki te ułatwiają rekonstrukcję historyczną, bo nawet jeśli żadna część nie przetrwa w całości, fragmenty wzajemnie się uzupełniają.
Na co zwracać uwagę przy druku 3D?
Niezależnie od tego, czy modelujemy grecką świątynię, czy drukowany w 3D model miasta, do każdego projektu podchodzimy w ten sam sposób: zaczynamy od starannego planowania. Ten przepływ pracy sprawdził się nie tylko przy modelowaniu klasycznych struktur, ale także wielu innych projektów. Na podstawie naszego doświadczenia w firmie Holygon możemy podpowiedzieć, że przygotowując model do późniejszego wydruku 3D należy zwrócić uwagę na kilka szczegółów.
1. Kontroluj sposób prezentacji
Nasze wstępne szkice są rysowane ręcznie, dopóki nie sfinalizujemy projektu. Kierujemy się tradycyjnymi zasadami i używamy tradycyjnych elementów: cokołów, kolumn, belkowania ... ale design jest zawsze naszym własnym. Dla pełnej kontroli prezentacji budujemy każdą część od zera.
2. Wykorzystuj źródła wysokiej jakości
Nie szczędzimy wysiłku w poszukiwaniu najwyższej jakości rysunków z wymiarami dotyczących danego zamówienia. Wyszukiwanie może potrwać nawet kilka tygodni. Mogą to być także inne źródła, które można wykorzystać do przygotowania modelu, np. skany w wysokiej rozdzielczości.
3. Znaj swoje narzędzia
W programie SketchUp zawsze znajdzie się kilka rozwiązań dla każdego wyzwania. Wybór odpowiednich metod jest procesem intuicyjnym i zależnym od ścieżki. Aby to zrobić, musisz znać swoje narzędzia. Dzięki doświadczeniu możesz dość szybko oddzielić banalne elementy i skoncentrować się na wyzwaniach. Często rozmawiamy o tym, jak osiągnąć określony kształt, zanim włączymy komputer.
W Holygon regularnie używamy programowania jako narzędzia do modelowania. Nasze rozszerzenie Flowify jest jednym z takich przykładów. Flowify rozwiązało naszą potrzebę owijania brył 3D na podwójnie zakrzywionych powierzchniach, takich jak rybie łuski.
4. Rysuj kontury
Podczas rysowania krzywych używamy tylu segmentów, na ile się odważymy. Każda krzywa lub powierzchnia jest następnie grupowana, przenoszona do oddzielnej warstwy i ukrywana w celu późniejszego użycia. Generalnie rysujemy jak najwięcej w 2D przed przejściem do 3D. Rysowanie w 2D może trwać dłużej niż wykończenie kubatury 3D, ale obsesyjnie używamy skrótów.
5. Przejdź do brył
Do przejścia z płaskich rysunków 2D do brył wykorzystujemy różne narzędzia i rozszerzenia. Modelowanie wszystkich brył wymaga dyscypliny. Zasady modelowania brył są bezwzględnym nauczycielem, ale równocześnie dają dużo satysfakcji.
6. Wykorzystuj komponenty
Komponenty pomagają zarówno w zarządzaniu wydajnością, jak i w modelowaniu. Zasady działania komponentów mogą być wykorzystane na różnych poziomach projektu. Wszystkie aplikacje do modelowania 3D korzystają z niektórych komponentów, ale zarządzanie komponentami w SketchUp pozostaje najlepsze w swojej klasie.
7. Łącz niezależne elementy
Po wykonaniu najtrudniejszych elementów, oddzielnie importujemy zeskanowany obraz naszego końcowego rysunku złożeniowego wraz z siatką. Teraz rozpoczynamy łączenie części. Możemy ponownie wykorzystywać elementy z poprzednich projektów, retuszując je w trakcie pracy. Obserwowanie rozłożenia struktury jest często najbardziej fascynującą częścią procesu.
8. Dopracuj model
Po upewnieniu się, że wszystko jest w porządku, części które powinny być funkcjonalnie zintegrowane (takie jak trzon kolumny) powinny być połączone w jeden element. Następnie skalujemy element do jego zamierzonej wielkości. Kształt 3D jest najważniejszy. To dlatego zazwyczaj używamy niewielu materiałów lub nie używamy ich w ogóle. Jeśli używamy materiałów, są to zwykłe kolory. Dzielimy modele do druku na kawałki, przekształcamy je w bryły i wysyłamy wszystko do drukarki 3D.
Nic nie zweryfikuje całej twojej ciężkiej pracy lepiej niż przedstawienie twojego szkicu jako rzeczywistego, wydrukowanego w 3D modelu.
Materiał przygotowany na podstawie artykułów SketchUp Blog: 1, 2.