Йон Гебель, адъюнкт-профессор искусств Гавайского университета в Хило, сотрудничает с морской исследовательской командой университета в направлении экологии кораллов и визуализировал кораллы при помощи 3D-печати, чтобы люди могли лучше их понять. Цель состояла в том, чтобы стимулировать разговоры о влиянии кораллов на океаны, о различных типах кораллов и их размерах.
Преимущества работы можно увидеть на примере коралла e.Mandrinus. В этом проекте Джон Бернс из команды морских пехотинцев с помощью фотограмметрии объединил изображения кораллов из Вайапе в Уне, одном из лучших мест для подводного плавания на острове. Один из кораллов Вайапе - e.Mandrinus, коралл цвета цветной капусты. Его размер составляет около 1 кубического фута (0,028 м2), что примерно соответствует размеру пакета из-под молока. В 2018 году произошло крупное извержение вулкана, и приливный бассейн Капохо, где добывался e.Mandrinus, теперь полностью заполнен.
Этот проект начался еще до извержения, и у команды были образцы из ныне заполненного бассейна. Джон Бернс сохранил кораллы в том виде, в котором их может увидеть любой желающий, будь то в виртуальной реальности или с помощью 3D-программы просмотра, где можно их поворачивать и разглядывать.
Проект 3D-печати Йона Гебеля
Вдохновленный этим проектом, Йон Гебель решил пойти дальше и напечатать кораллы e.Mandrinus на 3D-принтере величиной на 80 000% больше натурального размера.
Его цель - напечатать большую модель коралла, с которой люди смогут взаимодействовать так, как будто они рыбы. Соотношение размеров человека и коралла такое же как натурального коралла и рыб, которые там обитали. Он хочет, чтобы его коралл, напечатанный на 3D-принтере, изменил взгляд человека на кораллы в целом, вызвав любопытство и дискуссию о роли, которую они играют в экосистеме.
Используя конкретную модель в качестве прототипа для воспроизведения гораздо более крупной версии, Йон потратил до 6000 часов печати. У него есть планы, как однажды реализовать этот проект в более широком масштабе, включая установку кораллов, по которым смогут лазить дети, в общественных местах.
Йон Гебель с кораллом, напечатанным на 3D-принтере
Почему для проекта 3D-печати был выбран коралл e.Mandrinus?
«Это был один из самых крутых кораллов», - сразу ответил Йон. Далее он объяснил, что у этого конкретного коралла самые интересные визуальные особенности. Например, на нем было больше всего ветвей, расстояние между ними и то, как волнистые лепестки добавили ему привлекательности. Его общая структура также придавала ему наибольший потенциал интерактивности при увеличении.
Уроки, полученные при 3D-печати кораллов.
Йон взял модель, которую сделал при помощи фотограмметрии Джон Бернс, обработал модель в программа-слайсере, нарезав на слои для печати, и распечатал на 3D-принтере. Однако он понял, что, когда модель увеличена на 80 000%, на конечном результате 3D-печати видно все грани полигонов, и это выглядит не очень хорошо.
Процесс обработки кораллов после 3D-печати
Желая улучшить результат 3D-печати, Йон решил изменить размер печатаемых деталей. Он вернулся к фотограмметрической модели Бернса и разрезал ее на четвертинки. Затем он увеличил размер каждого части на 80 000%.
Йон разрезал каждую увеличенную четверть на 100-200 частей и заново обработал поверхность. Он выполнил сглаживание, ретопологию, снова сглаживание, около 10 таких итераций, чтобы довести базовое количество полигонов до 500 000, в результате чего получились красивые, гладкие модель. Затем он собрал целую модель в Meshmixer.
Улучшенный дизайн кораллов, напечатанных на 3D-принтере
Разработка нового, более эффективного дизайна
Напечатанные на 3D-принтере части коралла были тяжелыми, каждая весила около 22.6 кг, что означало, что магниты не смогут удерживать разные части вместе. Инженерное решение Йона заключалось в том, чтобы добавить полые отверстия в кораллах. Это позволило ему проникнуть внутрь и добавить механизмы для соединения частей.
Чтобы создать эти отверстия, Йон использовал Meshmixer. Йон просчитал, какими должны быть полости и толщина деталей, чтобы при этом кораллы оставались прочными, но легкими. Йон также обнаружил, что печатая детали вертикально, не придется использовать опорные конструкции или поддержки.
Напечатанный на 3D-принтере коралл с отверстием для доступа
Еще одним преимуществом полостей стало то, что Йону потребовалось меньшее количество пластиковой нити. Если раньше он использовал половину катушки для одной большой детали, то теперь он смог напечатать 4 или 5 деталей с помощью одной катушки.
Нить PLA для 3D-печати кораллов
Одна из важных причин, по которой Йон выбрал PLA, заключается в том, что это биопластик, что делает его экологичным. Поскольку проект был направлен на изменение представлений людей об экологии кораллов и морской жизни, важно было иметь экологически чистый материал для 3D-печати. PLA также является широко используемым, простым в печати и доступным материалом.
3D-печатный коралл
Для печати кораллов использовался широкоформатный 3D-принтер Raise3D Pro2 Plus
Задача заключалась в том, чтобы напечатать коралл, который, как уже упоминалось, был больше, чем в жизни. Pro2 Plus от Raise3D — это широкоформатный принтер, способный надежно печатать высококачественные модели большого размера. Pro2 Plus оказался лучшим широкоформатным 3D-принтером в ценовом диапазоне, который мог позволить себе Йон.
Установка коралла в место презентации
Йон уже напечатал 72 модели и будет печатать еще. Затем он планирует по отдельность покрасить каждую деталь, скрепить их стальными болтами и выполнить подкраску уже собранного коралла. Он также хочет добавить текстуру, чтобы коралл выглядел как настоящий. В природе он очень красочный и красивый.
Часть 3D-печатного коралла
Где будет размещена модель коралла?
«Библиотека», - решительно ответил Йон. Он объяснил это тем, что именно там люди смогут взаимодействовать с моделью, видеть ее во всей красе и получать информацию о коралле. «Мы устраиваем довольно много выставок в библиотеке, поэтому у нас много зрителей», - объяснил он.
Больше о 3D-печати и ее применении в разных областях читайте нашем блоге.
"Цветной мир" - надежный поставщик 3D-принтеров, 3D-сканеров и расходных материалов, с многолетним опытом работы, осуществляющий поставки напрямую от производителей и гарантирующий их качество. В каталоге на сайте Вы можете выбрать оборудование и расходные материалы для 3D-печати под любую задачу.
