Кейсы применения 3D принтеров Picaso 3D в архитектуре

Всем привет! С вами Top 3D Shop и мы рассказываем о кейсах применения 3D-принтеров Picaso 3D в архитектуре, при проектировании новых зданий и малых форм, а также восстановлении исторических памятников мировой архитектуры.

Содержание:

О компании Picaso 3D

PICASO 3D – российский разработчик и производитель 3D-принтеров, использующий новейшие технологии в этой области и обладающий обширными собственными разработками. С 2011 года компания разрабатывает, совершенствует и производит 3D-принтеры, которые по многим параметрам превосходят как зарубежные аналоги, так и продукцию соотечественников. Одним из приоритетов компании является безопасность и комфорт устройств, а также их производительность и качество печати.

Компания активно развивает и расширяет ассортимент принтеров для профессионального применения в разных областях.

Применение Picaso 3D в архитектуре

Воссоздание архитектурного памятника

3 декабря 2020 года в Эрмитаже открылась выставка "Две Пальмиры: реальная и виртуальная". День Пальмиры в Эрмитаже проводился совместно с Институтом истории материальной культуры Российской академии наук (ИМК РАН) и Архитектурной мастерской М. Атаянца (АММА) под эгидой Комиссии Российской Федерации по делам ЮНЕСКО и включал серию мероприятий, посвященных обсуждению роли древнего города в мировой культуре, возможностей и методов реставрации памятника и проблем сохранения объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО "Археологические памятники Пальмиры".

Основная идея выставки "Две Пальмиры: реальная и виртуальная" заключалась в том, чтобы представить современное состояние исследований Пальмиры и показать результаты проводимого мониторинга памятника.

На выставке представлена высокоточная модель — детальная копия храма Бела, который был снесен в 2015 году. Храм выполнен в масштабе 1:33 и показывает знаменитый памятник как полную реконструкцию. Модель основана на цифровой реконструкции, созданной специалистами Архитектурной студии Максима Атаянца. Цифровая модель превосходит все ранее известные работы подобного рода по научному подходу к реконструкции, уровню детализации и качеству исполнения. На основе этой реконструкции было также разработано интерактивное приложение, позволяющее посетителям совершить виртуальную прогулку по храму, который представлен на выставке.

Другая часть выставки — детальная модель древней Пальмиры в масштабе 1:300, созданная специалистами Севастопольского государственного университета методом 3D-печати на основе фотограмметрических сканов, сделанных экспертами Института истории материальной культуры Российской академии наук (ИИМК РАН) и компании "Геоскан". Цифровую модель можно увидеть на специальном сайте.

Максим Атаянц, основатель и директор архитектурного бюро М. Атаянца рассказывает о том, откуда возникла идея восстановить Пальмиру.

«Должен сказать, что разрушение памятников Пальмиры оставило тяжелое впечатление, для нас это было равносильно смерти близкого человека, находившегося в заложниках. Были разрушены самые известные и символические памятники: храм Бела, храм Баалшамина и Триумфальная арка. Позже был также поврежден театр и взорван Тетрапилон. Российская армия сейчас защищает памятники Пальмиры, но горы обломков и мусора на местах великолепных зданий требовали вмешательства.

По словам одного из экспертов, после первоначального шока такая ситуация пробуждает желание что-то сделать, совершить что-то значимое.

Эксперты из ЮНЕСКО и Швейцарии посетили Пальмиру на несколько часов, несмотря на опасность, Сирийское управление древностей и музеев проводило регулярные визуальные инспекции, но серьезных усилий по восстановлению практически не предпринималось. Единственным исключением стали решительные действия Натальи Федоровны Соловьевой, заместителя директора Института истории материальной культуры Российской академии наук, замечательного профессионала, организатора и специалиста в области охранной археологии. После освобождения Пальмиры она обратилась непосредственно к министру обороны С.К. Шойгу с просьбой организовать экспедицию на место разрушения. Экспедиция состоялась в 2016 году.

В сложных условиях, с помощью военных картографов, удалось зафиксировать состояние всей археологической зоны и наиболее важных объектов после взрывов и разрушений. Подробные фотографии поврежденных памятников были сделаны с помощью беспилотника.

В то время я ничего не знал об этой экспедиции, но у меня возникла идея попробовать сделать цифровую реконструкцию храма Бела. Это был самый разрушенный храм и очень важный для истории архитектуры. Виртуальная реконструкция разрушенного здания такой сложности — сложное, многоэтапное, трудоемкое и длительное мероприятие. Необходимо было найти и оценить чертежи и возможности графической реконструкции, собрать фотографии храма до его разрушения из всех возможных источников и собрать команду специалистов по фотограмметрии и компьютерной графике.

Когда после нескольких лет работы были получены результаты, я показал их Михаилу Б. Пиотровскому, директору Эрмитажа, которому российское правительство поручило координацию всех мер по сохранению культурного наследия в Сирии. Он предложил нам с Натальей Федоровной скоординировать наши действия, и, предварительно посетив Дамаск и получив разрешение на работу, мы вместе отправились в Пальмиру в сентябре 2019 года.»

Борис Атаянц, руководитель отдела визуализации архитектурного бюро М. Атаянца также ответил на наши вопросы.

Какие инструменты были использованы для создания макета?

Для создания макета мы использовали следующие материалы:

Рисунки из французской монографии о памятнике;
Фотографии различной точности (от фотографий из интернета до фотографий Максима Борисовича из экспедиции 2019 года);
3D-модели, созданные методом фотограмметрии отдельных блоков, лежащих на земле после сноса.

Какие еще были варианты методов восстановления, кроме 3D-печати?

Изначально в качестве основы для создания макета была выбрана 3D-печать, поскольку фрезеровать элементы на станке с ЧПУ в таком масштабе было бы непрактично, а изготовление макета полностью вручную и/или из пробки, а это один из классических методов изготовления архитектурных макетов, особенно руин, не дало бы желаемого качества.

Мы решили использовать две технологии 3D-печати: SLA (для высокодетализированных элементов) и FDM для большей части макета. Макет собирался из деталей длиной один кубический сантиметр в элементы длиной несколько десятков сантиметров (например, стволы колонн). Затем элементы были собраны, заполнены, загрунтованы и покрашены, а в некоторых случаях покрыты сусальным золотом.

Сколько времени заняла печать?

Печать была выполнена компаниями, которые используют оборудование PICASO 3D. Макет был создан с помощью принтеров Designer X, Designer X PRO, Designer PRO 250 и PICASO 3D Designer.

Один из исполнителей рассказывал, что детали были разделены на фрагменты, на печать каждого из которых ушло около 15 часов. В общей сложности было напечатали около сотни таких кубов. Для печати был выбран натуральный ABS от Filamentarno. Самой сложной задачей было вырезать детали так, чтобы швы на изделии совпадали со швами на модели, например, на стыках пластин. Кроме того, все детали должны были быть правильно маркированы, чтобы сборщики не запутались.

Вторая студия 3D-печати столкнулась с теми же проблемами. Проект занял около 2,5 месяцев и печатался круглосуточно на восьми принтерах. Самой сложной частью работы было распределение деталей между принтерами и правильное деление их на фрагменты, когда исходную модель невозможно было ровно уложить на стол. Иногда, после разделения, количество фрагментов значительно увеличивалось. Затем для каждой партии создавался g-код, и детали маркировались номером партии, за которым следовал номер детали и номер фрагмента, если это было необходимо. Подготовка к печати иногда занимала несколько дней.

После печати макет собирался и раскрашивался профессиональными реставраторами, чтобы максимально приблизить его к оригиналу. Например, для золотых элементов вместо краски использовалось сусальное золото.

Сколько времени прошло от появления идеи о выставке до ее реализации?

Идея создать цифровую модель реконструкции и соответственно макет родилась в середине 2016 года, и с этого момента началась работа над выставкой. Большую часть времени заняло создание точной 3D-модели, а на печать и редактирование макета ушло около шести месяцев.

В описании кейса использованы материалы с сайта picaso-3d.ru.

Применение Picaso 3D в ритуальной отрасли

ООО "Навигатор-Байкал" производит памятники и изделия из натурального камня для похоронного, ландшафтного и строительного секторов с 2003 года.

Дмитрий Кулешов рассказывает:

«Наша компания занимается продажей изделий из натурального камня, в основном ритуального характера: памятников и сопутствующих изделий для оформления мест захоронений. Два года назад мы открыли камнеобрабатывающий завод в Красноярске, так что теперь мы можем производить собственную продукцию, а также разрабатывать и внедрять новые модели, разработанные нашим дизайнером.

В конце 2019 года мы приобрели 3D-принтер Designer X для масштабного прототипирования продукции, который помогает нам увидеть, оценить и доработать дизайн каждого продукта до его запуска в производство.

Это позволяет избежать риска ошибок и недоразумений, которые часто возникают между дизайнером и подрядчиком при тестировании новой модели продукта. А снижение риска ошибок помогает нам избежать напрасной траты дорогостоящего сырья.

Миниатюрные модели изделий помогают нашим клиентам выбрать продукцию, будь то гравированные рельефные памятники или изделия для оформления могил. В этом случае миниатюрная модель позволяет визуально оценить преимущества и недостатки выбранных вариантов.

В настоящее время мы обдумываем концепцию новой серии памятников и принимаем решение — какие модели запустить в производство. Поэтому мы активно используем 3D-принтер для создания прототипов.»

Применение Picaso 3D в архитектурном проектировании

Молодой архитектор, который не только проектирует специальные здания и их интерьеры, но и участвует в градостроительных конкурсах и решает различные городские проблемы в Москве, Максим Воротников широко использует современные технологии и оборудование в своем офисе, особенно 3D-принтер.

Максим рассказывает:

«Архитектура — это диалог. С клиентом, с городом, со всеми жителями. Но словами никого не убедишь, нужна наглядность. Есть много способов привлечь внимание к своему проекту, например — построить модель, о которой мы поговорим ниже.

Архитектор сталкивается с поэтажными планами в ходе своей карьеры, будь то в бюро проектирования, в крупной компании или, как в моем случае, как частное лицо. Поэтажный план часто является сердцем проекта. Это сложный процесс, требующий много времени и усилий.

Существует множество различных типов макетов и, независимо от специфики конкретного проекта, их можно разделить на три большие группы: Исполнительные планы, рабочие планы и строительные планы.

Чистовой проект предназначен для утверждения архитектурной ассоциацией, мэрией или застройщиком и иногда играет рекламную роль. Такой проект обычно реалистичен и очень труден для самостоятельной разработки. Обычно его поручают профессионалу из специализированного бюро планирования. К сожалению, цена на эту работу настолько высока, что затраты могут быть амортизированы только за счет большого заказа.

Иначе с черновым макетом — архитектор использует его как чертежную доску: рисует на нем, добавляет новые элементы, что-то меняет. Всегда есть несколько вариантов рабочего проекта, цель которого — отразить пространственную композицию. Качество в таком макете — не главное. Прежде всего, он должен быть простым, недорогим и легким, а создание чернового варианта не должно отнимать много времени и сил.

План здания — это задача для архитекторов в крупных бюро планирования и городского дизайна. Он находится между рабочим планом и черновым планом. Создание такого плана — утомительная и трудоемкая работа, требующая высокой степени точности и презентабельного внешнего вида. План, отраженный в макете, часто охватывает большую площадь и рассчитан на долгие годы. В моей практике мне приходилось возвращаться к утвержденному плану спустя месяцы, чтобы доработать и улучшить его.

Как же избавиться от утомительного ручного труда, клея и картона? Решение кроется в разумном сочетании современных технологий. Год от года автоматизированные процессы на промышленном оборудовании становятся все более доступными: фрезеровка, гравировка, выжигание. И, конечно же, 3D-печать.

Существует множество технологий печати, которые сильно различаются как по результатам, так и по стоимости. В настоящее время по-прежнему очень популярна печать моделей с помощью гипсового принтера — эта услуга доступна по цене, и для нее существует целый рынок. Гипсовые фигурки ручной работы выглядят очень хорошо, но у них есть и некоторые недостатки. Гипсовый принтер не может точно воспроизвести геометрию поверхности, не может напечатать мелкие детали, цвет становится бледным, а макет — хрупким. Кроме того, цена этого материала (гипс, смешанный с полимером) довольно высока (в настоящее время 1 см3 гипса стоит около 50 копеек).

Для меня персональный 3D-принтер стал самым практичным вариантом. Во-первых, он всегда под рукой: он стоит на моем столе рядом с компьютером и не занимает много места. Вы можете наблюдать за процессом и результатом. Благодаря простоте использования и низкой цене принтер можно использовать и дома в качестве офисного устройства. Материал из твердого пластика прочен, его можно трогать и даже мыть без риска повреждения. Важным плюсом является то, что пластик легко достать и он удивительно недорогой.

Несколько лет назад мне посчастливилось встретиться с командой PICASO 3D. Они помогли мне разобраться в тонкостях 3D-печати на ранней стадии. Позже, основываясь на своем опыте, они разработали удобное руководство и интуитивно понятное программное обеспечение. Многие люди не привыкли пользоваться 3D-принтером, а некоторые являются новичками в моделировании, но теперь обучение занимает не более получаса, а если у вас возникнут вопросы, вы всегда можете обратиться в службу поддержки, которая поможет вам настроить и освоить принтер.

С помощью PICASO 3D Designer я теперь могу создавать все три типа макетов — одни целиком, другие по частям. Насколько я знаю, некоторые архитектурные бюро уже используют 3D-принтеры.

Стоимость готового 3D-печатного макета во много раз меньше: картон из магазина стоит гораздо больше, чем пластик, необходимый для печати нужной детали. Время, которое я мог бы потратить на изготовление модели вручную, вырезать ее и склеить все детали, тоже стоит немало.

Макет, который я сделал с помощью PICASO 3D Designer, обошелся мне в 5 500 рублей.

Из них

1000р. — Фанерная основа,
3000р. — Фрезеровка и
1500р. — Материал для 3D печати (катушка пластика).

Его размер — чуть меньше квадратного метра. Затраченное время — 2 дня на создание модели и 3 дня на печать модели (без моего участия).

В итоге я экономлю почти 100% своего времени: принтер печатает, я занимаюсь другими делами. У меня остается больше времени на обдумывание деталей и их доработку. При желании можно даже отдать часть понравившегося макета клиенту — ведь каждый элемент можно легко восстановить и воспроизвести.»

Плюсы и минусы 3D-принтеров Picaso 3D при использовании в архитектуре

Высокое качество передачи деталей и форм при 3D-печати макетов.
Дешевизна, в сравнении с привычными методами макетирования.
Возможность оперативного внесения правок.

3D-печать при макетировании требует применения специального оборудования или обращения в ателье 3D-печати.

Top 3D Shop является частью группы компаний Top 3D Group, официального поставщика 3D-продукции Picaso 3D. Top 3D Shop и производитель предоставляют официальную гарантию на все поставляемое и продаваемое оборудование и оказывают техническую поддержку и гарантийное обслуживание.