힐로에 있는 하와이 대학의 예술 부교수인 Jon Goebel은 대학의 해양 팀과 협력하여 산호 생태를 사람들이 이해할 수 있는 방식으로 시각화할 기회를 가졌습니다. 목표는 산호가 바다, 다양한 유형의 산호 및 다양한 크기에 미치는 영향에 대한 대화를 촉진하는 것이었습니다.

그들의 작업의 이점은 e.Mandrinus 산호의 예에서 볼 수 있습니다. 이 프로젝트에서 해양 팀의 John Burns는 사진 측량을 통해 섬의 주요 스노클링 장소 중 하나인 Una에 있는 Wayape의 산호 이미지를 결합했습니다. Wayape의 산호 중 하나는 콜리플라워 산호인 e.Mandrinus입니다. 크기는 약 1입방피트(0.028m 2 )이며 우유팩 크기입니다. 2018년에는 대규모 화산 폭발이 있었고, e.Mandrinus 석탄이 자생했던 카포호 조수 웅덩이가 이제 완전히 채워졌습니다.

이 프로젝트는 분화 이전에 시작되었지만 팀은 현재 채워진 조수 웅덩이에서 표본을 가지고 있었습니다. John Burns는 이제 가상 현실에서든 3D 뷰어를 사용하여든 누구나 볼 수 있는 형식으로 산호를 보존하고 산호가 어떻게 생겼는지 보기 위해 회전합니다.

 

Jon Goebel의 3D 프린팅 프로젝트

이 협업에서 영감을 얻은 Jon Goebel은 e.Mandrinus 산호를 원래 크기의 80,000%로 인쇄하여 실물보다 더 큰 규모로 3D 출력하는 프로젝트를 시작했습니다.

그의 목표는 사람들이 걸을 수 있고 상호 작용할 수 있는 큰 산호 모델을 3D 출력하여 규모의 관계 측면에서 산호 또는 물고기의 관점을 제공하는 것입니다. 그는 실물보다 더 큰 3D 출력 산호가 산호에 대한 일반적인 관점을 바꾸어 생태계에서 산호가 하는 역할에 대한 호기심과 토론을 불러일으키기를 원합니다.

그는 이 특정 모델을 향후 훨씬 더 큰 버전의 프로토타입으로 사용하여 현재 자신의 프로젝트에서 최대 6,000시간을 출력할 수 있습니다. 언젠가 이 프로젝트를 더 큰 규모로 구현하는 방법에 대한 그의 계획에는 어린이들이 올라가서 상호 작용할 수 있도록 공공 장소에 영구적인 고정 장치를 설치하는 것이 포함됩니다.

e.Mandrinus Coral이 3D 프린팅 프로젝트에 선택된 이유

Jon Goebel의 초기 반응은 "가장 멋진 산호초 중 하나였습니다."였습니다. 그는 이 특정 산호가 가장 흥미로운 시각적 특징을 가지고 있다고 더 설명했습니다. 예를 들어, 그것에 가장 많은 가지가 있었고, 간격, 돌출부가 물결치는 방식이 매력을 더했습니다. 시각적으로 매력적일 뿐만 아니라 전체적인 구조도 확장되었을 때 상호 작용할 수 있는 가능성이 가장 높아 향후 계획을 위한 탁월한 선택이 되었습니다.

 

산호를 3D 프린팅하면서 얻은 교훈

Goebel은 처음에 John Burns가 사진 측량법을 결합한 모델을 슬라이스하여 3D 프린터 를 통해 실행했습니다 . 그러나 그는 이 과정을 통해 모델을 80,000% 부풀렸을 때 최종 3D 프린팅된 결과가 다각형의 모든 면을 보여주어 보기에 좋지 않다는 것을 깨달았습니다.

 

초기 인쇄 후 산호에 대한 새로운 프로세스

3D 출력 결과를 개선하기 위해 Goebel은 출력한 부품의 크기를 변경하기로 결정했습니다. 그는 Burns의 사진 측량 모델로 돌아가 이를 4분의 1로 자릅니다. 그런 다음 그는 각 분기의 크기를 80,000% 늘렸습니다.

괴벨은 확대된 각 4분의 1을 100-200조각으로 자르고 표면을 다시 일치시켰습니다. 그는 그것을 매끄럽게 하고, 다시 메싱하고, 다시 매끄럽게 하는 과정을 수행했습니다. Goebel은 이 프로세스를 약 10번 반복하여 기본 수를 최대 500,000까지 얻었고 결과적으로 훌륭하고 부드러운 모델을 만들었습니다. 그런 다음 그는 부드러운 모델을 가져와 메쉬 믹서에서 다시 조립하여 전체 모델을 만들었습니다.

새롭고 더 효율적인 설계 엔지니어링

3D로 출력된 산호 부품은 각각 약 50파운드(22.6kg)로 무겁습니다. 즉, 자석이 다른 조각을 함께 고정할 수 없습니다. Goebel의 엔지니어링 솔루션은 부품에 구멍을 추가하여 3D 출력 구성 요소를 함께 고정할 하드웨어를 추가할 수 있도록 하는 것이었습니다.

이러한 접근 구멍을 만들기 위해 Goebel은 Meshmixer를 사용하여 모델을 비웠습니다. 그는 중공의 메움이 무엇이어야 하는지를 배웠고 정확한 두께로 부품을 만들면서도 강하고 가벼운 부품을 만들었습니다.

3D 프린터 는 지지 구조를 사용하지 않고 접근 구멍이 있는 부품을 출력하는 데 문제가 없었습니다 . Goebel은 세로로 출력되는 한 이러한 모양을 생성할 수 있음을 발견했습니다. 사실, Goebel의 프로젝트 대부분에 서포트 구조가 없을 정도로 실용적인 설계 솔루션이었습니다.

접근 구멍이 있는 3D 출력 산호

접근 구멍의 한 가지 이점은 Goebel이 훨씬 적은 필라멘트로 필요한 부품을 생산할 수 있다는 것입니다. 하나의 큰 부품에 필라멘트 스풀의 절반을 사용하기 전에는 이제 단일 스풀로 4~5개의 부품을 인쇄할 수 있습니다.

 

PLA 필라멘트는 3D 출력산호에 사용됩니다

Goebel이 PLA를 선택한 한 가지 중요한 이유는 그것이 바이오 플라스틱이기 때문에 지속 가능한 자원이 되기 때문입니다. 그의 프로젝트는 산호 생태와 해양 생물에 대한 사람들의 인식을 바꾸는 것을 목표로 했기 때문에 환경 친화적인 3D 프린팅 재료를 갖는 것이 중요했습니다. PLA는 또한 일반적으로 사용되는 출력하기 쉽고 저렴한 3D 인출력 재료입니다. 이를 통해 Goebel은 초기 출력 작업에서 비용 효율적인 방식으로 구조 설계를 미세 조정할 수 있는 유연성을 갖게 되었습니다.

Goebel은 Pro2 Plus 대형 3D 프린터를 사용했습니다.

Goebel 프로젝트의 전체 과정은 앞서 언급했듯이 실물보다 큰 산호를 출력하는 것이었습니다. 그의 3D 출력 산호 부품은 그보다 큽니다. 따라서 그는 필요한 크기의 부품을 효율적으로 생산할 수 있는 3D 프린터가 필요했습니다. Pro2 Plus 는 Goebel이 필요로 하는 치수로 고품질 인쇄물을 안정적으로 생성할 수 있는 대형 프린터입니다. 이 때문에 Pro2 Plus는 Goebel의 가격대에서 최고의 대형 3D 프린터 가 되었습니다.

 

이 모델을 최종 프레젠테이션에 설치하는 프로세스는 무엇입니까?

“내 뒤에는 72개의 조각이 있고 125~200개의 조각이 있는 것 같아요. 나는 아직 갈 길이 멀다”고 괴벨은 말했다. 최종 설치를 위한 실제 조립 과정은 그가 지금 하고 있는 것과 비슷할 것입니다. 모든 접근 구멍을 통해 내부에 접근하여 조각을 함께 볼트로 고정할 수 있습니다.

그러나 3D 인쇄 산호를 한 단계 더 발전시키기 위해 그는 이 현재 모델을 사용하여 조립 전에 조각을 개별적으로 페인팅한 다음 완전히 조립된 후 수정 작업을 수행하는 것을 구상하고 있습니다. 그는 또한 자연에서 매우 다채롭고 아름다울 수 있는 건강한 산호처럼 보이도록 질감을 추가하고 싶습니다.

이 산호 모델의 최종 집은 어디에 있습니까?

"도서관" Goebel은 단호하게 대답했습니다. 그는 도서관에서 사람들이 이 3D 출력 모델과 상호 작용하고 좋은 가시성을 얻을 수 있다고 설명했습니다. “우리는 도서관에 전시를 꽤 많이 걸어놓아서 많은 사람들이 붐빕니다.”라고 그는 설명했습니다.

Goebel은 도서관에 설치하여 더 많은 사람들이 자신의 프로젝트를 볼 수 있게 된 것을 기쁘게 생각합니다.

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