Računalni znanstvenici oblikuju ravne listove koji se pretvaraju u glatke površine, objekte slobodnog oblika

The math and magic of origami | Robert Lang (Srpanj 2019).

Anonim

3D pisači su bili okolo još od osamdesetih godina, ali još uvijek nismo daleko od maksimiziranja njihovog potencijala. Jedno aktivno područje istraživanja i razvoja je "samo-aktivirajući" objekti: ravni materijali koji se transformiraju kroz materijalne sile u željeni 3D objekt. Prije toga, međutim, raspon predmeta bio je ograničen na one s oštrim rubovima i malo, ako ih ima, zakrivljenosti, a metode transformacije počivale su prvenstveno na preklapanju ili procesima koji se nisu mogli precizno kontrolirati (npr. Kemijske reakcije ili inflacija). Sada, po prvi put, skupina sadašnjih i bivših računalnih znanstvenika iz IST Austria omogućila je stvaranje samostalnih, glatkih, slobodnih objekata. Time su razvili i genijalan dizajn materijala i novu metodu samo-transformacije - oni nazivaju plodovima njihove inovacije "CurveUps". Štoviše, tim, koji se sastoji od Ruslan Guseinov, Eder Miguel i Bernd Bickel, razvili su računalne alate za uzimanje 3D modela koji pruža korisnik i automatski kreiraju 2D spljošteni predložak koji nakon objavljivanja pretvara u izvornu 3D verziju.

Cilj projekta bio je ambiciozan na više načina. Prvo, vrlo je zahtjevno dobiti konačni 3D objekt koji je mehanički stabilan. Štoviše, tim je morao razviti kontrolirani mehanizam za postizanje toga. "Eksperimentirao sam s toliko različitih materijala i metoda prije dolaska s našim trenutnim dizajnom", kaže prvi autor Ruslan Guseinov. Krivulje su sastavljene od sitnih pločica koje se nalaze između prevučenih slojeva lateksa. Tijekom procesa transformacije, napetost u lateksu vuče pločice zajedno spajajući ih u kontinuiranu ljusku.

Međutim, inovativni dizajn i transformacija bili su samo dio doprinosa tima. S tim idejama u ruci tim se usredotočio na razvoj alata za stvaranje 2D predložaka za ispis. Konkretno, njihov program zauzima 3D obrazac koji je isporučen s korisnikom i automatski generira raspored 2D pločica, uključujući orijentaciju, lokaciju i oblik svakog pločica i priključnih igala. Međutim, budući da čak i mali modeli imaju stotine ili tisuće pojedinačnih pločica, to predstavlja optimizacijski problem od ogromnih proporcija - nije moguć, na bilo kojem osobnom računalu. Kako bi se to ostvarilo, grupa je implementirala postupak optimizacije u dva koraka, koji prvo daje približno rješenje, a zatim obavlja lokalna poboljšanja prije izrade konačnog predloška. Cjelokupni postupak, od 3D modela do CurveUp, može se pogledati online na videozapisu u nastavku.

Krivulje nisu samo tehnički i matematički impresivni, oni predstavljaju važan proboj u pogledu 3D ispisa. "Naše istraživanje je korak ka razvoju novih tehnologija izrade: mnogi su napredak u ravnoj izradi, primjerice u elektronici, koji su prethodno bili ograničeni na 2D oblike", objašnjava Ruslan Guseinov. "S CurveUpsom, omogućavamo izradu 3D objekata osposobljenih tim istim tehnologijama, gurajući granice digitalne proizvodnje daleko iznad sadašnjeg stanja".

Bernd Bickel se slaže: "Postoji mnogo znanja u pogledu tehnologije 2D tiska, a povezujemo te mogućnosti s 3D objektima. Ovo je izuzetno uzbudljivo područje istraživanja 3D tiska, a skupina aktivno radi na proširenju mogućnosti još dalje. "

Ruslan Guseinov je student treće godine u grupi Computer Graphics i Digital Fabrication u IST Austria. Eder Miguel, prethodno postdoc u grupi, sada je postdoc na Sveučilištu Rey Juan Carlos. Radnu skupinu predvodi docent Bernd Bickel, koji se 2005. godine pridružio IST Austriji. Rad koji opisuje rad prezentirat će se na ovogodišnjem SIGGRAPHu u Los Angelesu u Kaliforniji, na jednoj od svjetskih premijera konferencija o računalnoj grafici i interaktivnim tehnikama.

menu
menu