Kommentaar. Martin Melioranski ja Meelis Pohlak

Millised võimalused on kunstiakadeemia 3D-laboris? Millega seal tegelete ja kuhu suunas tüürite?

Martin Melioranski, kunstiakadeemia 3D-labori juhataja: 3DL on oma seitsme tegevusaasta vältel pidevalt arenenud ja täiustunud. Labori esimene spetsiaalotstarbeline seade Microscribe G2L 3D digitaiser on endiselt intuitiivne ja piisavalt täpne¹ ruumiliste objektide arvutisse digiteerimise vahend. See on ka pedagoogiliselt hea vahend sissejuhatuseks ruumilisse modelleerimisse nooremate kursuste tudengitele. Selle seadme kasutamise ametlik õpe toimub teise kursuse arhitektuuri ja sisearhitektuuri tudengitele minu juhendatavas aines „vormitüpoloogia”, kus selle seadme abil on võimalik eelnevalt loodud süstemaatilise ülesehitusega füüsilisi makette tuua digitaalkeskkonda ruumiliste mudelite alusgeomeetriaks ka neil, kel 3D-modelleerimise kogemus puudub.

Aasta-aastalt kasvab üliõpilaste parameetrilise ja assotsiatiivse modelleerimise võimekus: eelmise kevadsemestri lõpus tõime arvutifailist Dimension 768 SST 3D printeriga² füüsilisse ruumi juba esimese kursuse tudengi kevadsemestri kursusetöö, varem on tudengid sellise oskuse omandanud kolmandal-neljandal kursusel. 3DL üks eesmärk on luua senisest suurem ja mõtestatum seos just kursusetöödega, mitte jääda spetsiaalteenuseid pakkuvaks tugistruktuuriks, vaid olla integreeritud arhitektuuriõppe valdkondadesse ja etappidesse.

Tarkvara litsentside poolest on meil valik lai, siin on uusimaid CAD, BIM, parameetrilise modelleerimise ja analüüsi töövahendeid nii Autodeskilt, Bentleylt, Siemensilt kui ka maailma arhitektuurikoolides ning ka meil ühed populaarsemad tarkvarad – McNeel Rhinoceros ja Grasshopper. Oleme korraldanud mitmeid töötubasid, mida on juhendanud tippspetsialistid erinevatest Euroopa ülikoolidest (Bath, Delft, Aalto jt). Eelmisel kuul õnnestus tuua magistrante juhendama üks EKA arhitektuuriteaduskonna Euroopasse emigreerunud vilistlastest Renee Puussepp, kes kaitses hiljuti Londonis doktorikraadi. Meie mitmete välismaal väga heades arhitektuurikoolides õpinguid jätkanute tagasitoomine EKAsse ning nende kaasamine õppeprotsessi, on ka üks 3DL prioriteet. Peale praktiliste oskuste hindame ka erinevate mõttekoolkondade ideid arhitektuuri edasiarendamisel. Oluline pole üksnes side arhitektuuri rakendusliku osaga vaid ka tänapäevaste teooriatega.

Aastate jooksul oleme teinud koostööd teiste keskustega Eesti kõrgkoolide juures. Positiivne on, et keskused on soetanud endale mitmeid 3D-printimise ja -digiteerimise seadmeid. Sellega suureneb võimalus kombineerida erinevaid tehnoloogiaid parima tulemuse saavutamiseks ning igaühel on võimalus luua oma spetsiifilisem ekspertiisivaldkond.

Eraldi tuleb mainida 3DL lisaharu ARV – Arvutusliku Ruumianalüüsi ja Visualiseerimiskeskus. Hiljuti sõlmis Eesti kunstiakadeemia Eesti kolmanda kõrgkoolina piiramatu ülikoolilitsentsi kasutuslepingu ESRI geoinformaatika (GIS) tarkvara kasutamiseks õppe- ja uurimistöös. Selle maailma suurima GIS-platvormide arendaja rakenduste hulka kuulub peale tunnustatud ArcGIS tarkvara (mis on ARV kaudu arhitektuuriteaduskonnas kasutusel juba aastast 2007) ka protseduuriline linnaehituslik süsteem CityEngine, mis on tuntud kui ülikiire linnalise ruumilise keskkonna mudeldamise vahend. Mõistagi ei ole meil kavas Eestis Hiina uuslinnadega samasse kasvutemposse jõuda, pigem saab selle tarkvaraga ühendada nii GISiga seonduvad andmebaasid kui ka meie ekspertiisialasse kuuluva algoritmilise ruumiloomise tehnoloogiad, et analüüsida tulevikustsenaariume. ³

Tegevuse edasiarendamisel on aga juba mõnda aega üheks piiravaks teguriks kitsad ja hajutatud ruumitingimused. Otsime sellele praegu lahendust, aga see on hoopis teise ja suurema diskussiooni teema.

1 Kuni 0.43 millimeetrit digitaiseri 1670 millimeetrise poolsfääri suuruses tööalas.
2 ABS plastikut ja eemaldatavat toematerjali printiv FDM seade (Fuse Deposition Modeling) on endiselt tipptasemel, võrreldes ka uute 3D-printeritega. Lisanduvad veel mitmed instrumendid, mille eraldi kirjeldamine ja rakendamine vajab pikemat teemaarendust, nt väga täpne Mitutoyo arvutiga ühendatav digitaalnihik või Leica Geosystemsi kaudseid mõõtmisi võimaldav laserkaugusmõõtja.
3 Samaaegset suuremahulist arvutusprotsessi ja reaalajas 3D-visualiseerimist lubavad 3DL/ARV Sun Ultra M2 tipptööjaamad ja suure virtualiseerimise potentsiaaliga Sun Fire server koos Synology kettamassiiviga.

*

Millised võimalused on TTÜ kiirprototüüpimise laboris (Rapid Prototyping Lab)? Kes saavad seda laborit kasutada? Millised on tulevikusuunad?

Meelis Pohlak, Tallinna tehnikaülikooli mehaanikateaduskonna teadur: Olulisemad seadmed on meie laboris kiirvalmistussüsteemid Z-Printer 310 (Z Corporation) ja laserpaagutusseade Formiga P100 (EOS GmbH), plastiklehtede vormimiseks on vaakumvormimisseade Formech 300 XQ Quartz, mõõtesüsteemidest 3D-skanner Atos (GOM mbH), optiline 3D-koordinaatmõõtesüsteem Tritop (GOM mbH), deformatsioonide mõõtemasin Aramis (GOM mbH), optiline dünaamika analüüsikompleks Pontos (GOM mbH), lehtmaterjali vormimise analüüsi kompleks Argus (GOM mbH), koordinaat-mõõtemasin Tesa micro-hite 3D.

Kiirvalmistussüsteemid on mõeldud arvutiga modelleeritud 3D-mudelite kiireks toomiseks füüsilisse maailma. Meie masinatega saab valmistada plastist (polüamiid), kipsist ja vormiliivast objekte. 3D-skannerid ja mõõtemasinad on jällegi füüsiliste objektide viimiseks digitaalruumi eesmärgiga nendega seal edasi toimetada või juba olemas ja digitaalse mudeli võrdlemiseks, nt kvaliteedikontrolliks. Deformatsioonide mõõtesüsteeme kasutatakse toodete kontrolliks: saadakse vastus küsimusele, kui suured on deformatsioonid toote koormamisel, millised on kiirused, kiirendused toote eri punktides jne. Vaakumvormimisseadmega saab plastiklehest vormi välispinda kopeeriva kooriku.

Materjalivalik sõltub eelkõige konkreetse seadme võimalustest, kuid ka majanduslikest aspektidest, nt kui palju oleks konkreetsest materjalist toodete järele nõudlust. Laserpaagutusseadmel valmistame objekte valgest polüamiidist, Z-printeril kipsist. Esimesel juhul on detailid vastupidavad (sobivad kasutamiseks lõpptootena), teisel juhul rabedad (vaatamiseks).

3D-skannimiseks sobivad paremini detailid, mille mõõtmed on sõltuvalt geomeetriast >100 mm. Parem on skannida heledat värvi matti objekti. Kuna skannimine võtab mõnevõrra aega ja tuleb teha mitme ülesvõttega, siis peab objekt olema täpsuse saavutamiseks paigal, inimeste ja loomade skannimiseks see tehnoloogia hästi ei sobi. Vaakumvormimisel kasutatakse objektile kuju andmiseks vormi, mis tuleb valmistada sobivast materjalist (piisavalt tugev ning termiliselt stabiilne).

Vaakumvormimise puhul tuleb arvestada vormimisalaga: 430 mm × 280 mm × 175 mm. Vormi enda mõõtmed peavad olema 30% väiksemad. Tehnoloogiliste piirangute tõttu on teravate nurkade ja järskude üleminekute tegemine raskendatud. Laserpaagutusel on seevastu palju vähem piiranguid. Peamised on detaili maksimaalsed mõõtmed (maksimaalsed gabariidid on 190 × 230 × 315 mm). Selle tehnoloogiaga saab valmistada suvalise kujuga detaile, kuid seinapaksus peaks olema suurem kui 0,5 mm ning pilud samuti >0,5 mm. On võimalik valmistada töötavaid kooste, mida ei pea pärast valmistamist koostama, nt kinniseid liigendeid. Kuna piiranguid pole, siis on eriti mugav lisada objektile logod, kirjad jms.

Seadmete kasutamisel pakume teenust nii TTÜ-siseselt kui ka väljapoole. Teenused on tasulised, sest tarkvaralitsentsid, hooldus ja kulumaterjalid ei tule ülikoolile tasuta. Seadmetega töötama päris „mees metsast” ei pääse, kuid tudengid, kes on tehnoloogiast huvitatud, saavad asjaga lähemalt tutvust teha, siin me piiranguid pole teinud. Hind sõltub konkreetsest tööst.

Kõik ettepanekud meile on teretulnud, eriti oleme huvitatud huvitavatest koostööprojektidest. Suurt huvi pakuvad multidistsiplinaarsed projektid. Kui kellelgi on ideid, mõne meie labori seadmete uue põneva rakendamise osas, tasub alati ühendust võtta. Kõne alla võiksid tulla tudengite õppeprojektid uute toodete arendamiseks, kuid ka ettevõtete kommertsprojektid.

Uute seadmete soetamine sõltub finantseerimisvõimalustest. Järgmisena on plaan luua robotiseeritud süsteem komposiitmaterjalist toodete valmistamiseks ning suurte lehtmaterjalist detailide vormimiseks. Soovide nimekirjas on ka metallprototüüpide valmistamise seade. Soetamise kuupäevi mainitud seadmetele veel järele kirjutada ei oska.