W 2006 roku grupa szwedzkich projektantek Frontdesign stworzyła w powyższy sposób serię mebli, tzw. Sketch Furniture. Użyta przez projektantki technologia, na której opiera się to tajemnicze urządzenie, to rapid prototyping, czyli technologia szybkiego prototypowania umożliwiająca tworzenie fizycznych modeli i wytwarzenie rzeczywistego obiektu bezpośrednio z plików CAD 3D. Pierwsze rozwiązania typu rapid prototyping pojawiły się w latach 80. XX wieku i szybko zyskały uznanie w procesie projektowania i wytwarzania produktu. Nowe technologie nie tylko ułatwiły i przyspieszyły wprowadzenie nowego produktu na rynek, ale i ograniczyły koszty prototypów. W ostatnich latach coraz bardziej interesowały one międzynarodowych projektantów, którzy w procesie RP dostrzegli możliwość nie tylko szybkiego prototypowania, ale i realizacji dotychczas niemożliwych pomysłów, wywarzania innowacyjnych i unikatowych produktów.

O technologii
Do niedawna powstanie prototypu (gr. prōtótypon), czyli pierwowzoru, próbnego i doświadczalnego egzemplarza obiektu/urządzenia/maszyny nowego typu, wiązało się z długim czasem jego powstawania oraz kosztowną i wieloetapową produkcją zbliżoną do produkcji oryginału. Szybkie prototypowanie, czyli technologia wytwarzania modeli fizycznych, na bazie trójwymiarowej dokumentacji CAD znacznie zredukowało czas i koszty praktykowanego dotychczas wykonywania prototypów. Przez długi okres najbardziej powszechną technologią tego typu była stereolitografia. Proces produkcji części z jej wykorzystaniem opiera się na utwardzaniu żywicy epoksydowej lub akrylowej o niskiej lepkości wiązką światła ultrafioletowego generowanego przez laser. Nie licząc stereolitografii, jedną z pierwszych metod szybkiego prototypowania, opracowaną pod koniec lat 80. w Massachusetts Institute of Technology w Cambridge, jest drukowanie przestrzenne (3D printing). Proces powstawania fizycznego prototypu, przy zastosowaniu drukarek 3D, można podzielić na kilka etapów:

rysowanie modelu w programie komputerowym (lub ewentualna digitalizacja – poprzez skanowanie 3D – istniejącej bryły fizycznej),
zapisanie tak otrzymanego pliku w formacie STL i przesłanie pliku z rysunkiem do oprogramowania maszyny,
cięcie cyfrowe prototypu na przekroje poprzeczne i budowa wyrobu,
ostatni krok to obróbka wykańczająca fizyczny prototyp, czyli wygładzenie powierzchni, utwardzenie i w miarę potrzeby lakierowanie.

Czas potrzebny na wykonanie modelu w procesie RP jest relatywnie krótki, jednak zależy od wielu czynników, w tym przede wszystkim od stopnia skomplikowania modelu i wybranej techniki. Całkowity czas wykonania zawiera w sobie czas przygotowania modelu, jego weryfikacji, dokończenia polimeryzacji w komorze i wykończenia. Może on wynosić od kilkunastu do kilkudziesięciu godzin.

Case studies: szybkie innowacje
Rapid prototyping to dla niektórych proces prototypowania, dla innych to przede wszystkim droga do realizacji dotychczas niemożliwych projektów, możliwość tworzenia unikatowych produktów i coraz częściej również ich masowej produkcji. Współcześni projektanci, plastycy, architekci i artyści w procesie rapid prototyping lub rapid manufacturing (szybkie produkowanie) odkryli możliwości wytworzenia dowolnie zaprojektowanych w CAD 3D obiektów. W ten sposób nie ogranicza ich geometria modeli ani możliwości konstrukcyjne lub techniczne. Rapid prototyping umożliwiło grafikowi Joshui Davisowi i projektantom z Commonwealth stworzenie serii porcelanowych waz. Studio Commonwealth zaprojektowało naczynie, zaś Davis przygotował serię ilustracji, która powstała dzięki specjalnie przygotowanemu oprogramowaniu i została wytworzona w procesie rapid prototyping . W efekcie tej współpracy powstało 21 porcelanowych waz Boehm Porcelain. Te unikatowe obiekty o nieregularnych i niepowtarzalnych kształtach oraz przygotowane dodatkowo przez Davisa ilustracje ścienne zostały zaprezentowane latem 2007 roku w galerii Espeis w ramach wystawy „Tropism“.

Alexei Tylevich i Ben Conrad, założyciele kalifornijskiej agencji Logan (www.hellologan.com), wykorzystali rapid prototyping podczas konkursu na projekt nowej zabawki Toy2r. W ramach konkursu producent udostępnił projektantom wyjściowy model produktu. Logan i Mørk & Lys zeskanowali otrzymany model i za pomocą programu 3D zaprojektowali według własnego pomysłu zabawkę, która rozwinęła się do futurystycznej postaci, odwołującej się jednakże do oryginału. Powstała w ten sposób figurka została wytworzona w procesie rapid prototyping, i nawet najlepsza wizualizacja nie była w stanie konkurować z możliwością obcowania z fizycznym produktem.
O krok dalej poszły projektantki z formacji Frontdesign ze Sztokholmu, które w swojej pracy postawiły pytanie, czy z roboczego szkicu w przestrzeni można wytworzyć gotowy obiekt? Jesienią 2006 roku we współracy z Barry Friedman Ltd., Tokyo Wonder Site Aoyama and Crescent projektantki odkryły metodę materializacji wykonanych w powietrzu ruchem długopisu szkiców. Za pomocą wykorzystywanej w filmach i grach komputerowych techniki motion capture nagrany ruch długopisu i powstały w jego wyniku szkic zostały przeniesione do programu 3D. Z plików 3D powstały następnie w kilkugodzinnym procesie RP realne obiekty, tzw. Sketch Furniture, czyli seria mebli w postaci zmaterializowanego szkicu.
Biuro projektowe Freedom of Creation z Helsinek wytworzyło w procesie rapid manufacturing rodzaj tkaniny ze splecionych ze sobą pierścieni z tworzywa sztucznego. Do stworzenia damskiej torby V-Bag nie były więc potrzebne ani krawieckie materiały, ani narzędzia. Torba powstała dzięki wyobraźni projektantów, odpowiedniego software‘u i urządzeń RP. Również dzięki nieograniczonej fantazji i oprogramowaniu CAD możliwe były stworzenie lampy ściennej 1957, w postaci główki słonecznika zainspirowanej ciągiem liczb Fibonacciego, oraz opartej na strukturze ptasiego gniazda ławki Trabecula.
Również wykonanie wielu obiektów Geoffreya Manna stało się możliwe wyłącznie dzięki technologii szybkiego prototypowania. Projektantowi udało się między innymi zmaterializować to, co dla ludzkiego oka jest w realnym świecie niewidoczne. Obserwując w powietrzu ruch ptaków i moli, Geoffrey Mann zmaterializował linie ich lotu. W efekcie powstała rzeźba, którą do 12 maja można było oglądać w Museum of Modern Art w Nowym Jorku w ramach wystawy „Design and the Elastic Mind“.

Democratizing innovation
Jeszcze 10 lat temu koszt profesjonalnych maszyn wynosił 120 000 dol. i dysponowały nimi jedynie takie firmy jak Boeing lub Logitech. Ceny w ostatnich latach znacznie spadły. W 2006 roku Brian Klock zakupił za ok. 60 000 dol. swoją pierwszą maszynę Prodigy Plus FDM (Stratasys Inc.), dzięki której zaczął produkować, testować i udoskonalać części do motocykli. Obecnie części masowo wytwarzane przez Klocks Werks w procesie rapid prototyping są nie tylko estetyczne, ale i funkcjonalne. Mniej więcej w tym samym czasie John Braun postanowił wykorzystać technologię druku przestrzennego do produkcji modeli architektonicznich. Założona przez niego firma Alchemy Model’s obsługuje biura architektoniczne, oferując im druk przestrzenny zaprojektowanych modeli.
Obecnie ceny profesjonalnych maszyn sytuują się w granicach 15 000 – 20 000 dol. Szybki rozwój technologii sprawia, że na rynku pojawiają się coraz tańsze urządzenia, nowa maszyna Desktop Factory jest dostępna już za 4995 dol. Wraz z rozwojem technologii powstały inicjatywy, których celem jest stworzenie tzw. maszyny dla każdego. Nad modelami drukarek za 300 – 500 dol. pracują obecnie Fab@Home oraz Adrian Bowyer z zespołem RapRep. Maszyna RapRep o nazwie Darwin ma pozwolić nie tylko na druk przestrzenny zaprojektowanych obiektów, ale także, dzięki udostępnionym przez RepRap plikom, będzie mogła tworzyć samą siebie. Adrian Bowyer z Bath University jest jednym z wyznawców opublikowanego przez Neila Gershenfelda w 2007 roku przekonania o democratizing innovation, które oznacza, że każdy człowiek przy użyciu odpowiednich urządzeń i materiałów jest w stanie dokonać technologicznych innowacji (Fab: The Coming Revolution On Your Desktop – From Personal Computers To Personal Fabrication).
Zanim jednak drukarki 3D staną się urządzeniami biurowymi, minie kilka lat. Różnica w jakości i precyzji druku za pomocą profesjonalnych maszyn i urządzeń RepRap oraz Fab@Home jest znaczna, a ich obsługa bardziej skomplikowana niż obsługa kserokopiarki. Zawsze jednak możemy skorzystać z usług copy-shopów specjalizujących się w 3D.

Tekst Ewa Bojarowski

EWA BOJAROWSKI, historyk i menedżer sztuki, niezależna kuratorka i publicystka zajmująca się problemami współczesnej sztuki, designu i szeroko pojętej komunikacji wizualnej. Autorka naukowych tekstów z dziedziny sztuki. Współzałożycielka i właścicielka agencji kreatywnej Against Interpretation, od 2008 prowadzi galerię sztuki COLLECTIVA w Berlinie.