3D monitori i „štampači”

„Štampači” koji stvaraju 3D predmete i monitori koji imaju sposobnost 3D prikaza imaju za cilj da nas uvedu u treću dimenziju i nov način interakcije s računarom

Savremena informatička industrija preduzima obimna istraživanja u smeru razvoja softvera i hardvera koji bi trebalo da prevaziđe postojeća ograničenja i da korisnicima donese znatno veći nivo upotrebljivosti, nove mogućnosti i mnogo više vizuelnih doživljaja.

Najlogičniji smer razvoja predstavlja koncept 3D grafičkog interfejsa, o čemu smo pisali u prošlom broju, ali takođe postoje i različiti projekti koji imaju za cilj stvaranje perifernih uređaja koji na neki način implementiraju principe 3D računarstva.

U današnje vreme ovakvi uređaji ne postoje samo kao laboratorijski modeli, već su neke od ideja pretvorene i u konkretne proizvode, i to, naravno, prilično skupe. Monitori koji imaju sposobnost 3D prikaza, „štampači” koji stvaraju 3D predmete, specijalne LCD naočari, rukavice sa senzorima predstavljaju samo nekoliko konkretnih proizvoda koji imaju za cilj da nas uvedu u treću dimenziju i novi način interakcije s računarom.

Kada se govori o 3D računarstvu, mnogi zamišljaju konfiguraciju s monitorom čija se slika sa ekrana praktično vidi kao predmet u prostoru, štampačem koji vam neće odštampati, recimo, sliku jabuke na papiru, već će je zapravo „napraviti” kao realan predmet, dok korisnik upotrebljava operativni sistem sa 3D interfejsom. Pitanje je da li će se u tim okolnostima koristiti pokazivački uređaji kakve znamo danas (miševi) ili će to biti nešto poput rukavica sa senzorima, pri čemu korisnik kretnjama u vazduhu dodiruje 3D dugmiće i komande u cyber prostoru svog računara.

Prethodno napisane rečenice ne predstavljaju isečak iz nekog SF romana jer tehnologija koju smo pomenuli već sada postoji u vidu konkretnih proizvoda na tržištu. Međutim, postavlja se pitanje kada će IT industrija uspeti da sve ove već postojeće proizvode na skladan način uklopi u računarsku konfiguraciju.

Tata, odštampaj mi bicikl!

Najinteresantniji periferni uređaj nove generacije računara bi svakako mogao biti 3D štampač. Zapravo, ovakvi uređaji postoje već izvesno vreme. Koriste se u industriji, veoma su skupi, a njihovi korisnici su obično inženjerska odeljenja velikih kompanija. Ovi 3D štampači koriste različite tehnologije „štampanja”, bolje reći kreiranja predmeta od polimera ili sličnih materijala. Predmeti dobijeni na ovaj način u većini slučajeva nemaju nikakvu upotrebnu vrednost, već se koriste kao prototipi, modeli koji olakšavaju vizuelizaciju, razumevanje, testiranje i dalji razvoj proizvoda, a ponekad služe i za puko fasciniranje klijenata.

U današnje vreme ovi uređaji su postali tako dobri da čak mogu da kreiraju 3D modele u boji i sa pokretnim delovima. Svakako, još uvek smo daleko od toga da nam ovakav uređaj kreira klip za automobil koji možemo odmah da ugradimo, ali ni tako nešto uskoro neće biti nemoguće. Već se vrše istraživanja o proširenju mogućnosti 3D štampača i očekuje se da će oni uskoro biti u mogućnosti da „odštampaju” konkretne elektronske komponente i uređaje: mali radio uređaj, daljinski upravljač itd.

I postojeći 3D štampači su dovoljno fascinantni, a postoji nekoliko tehnoloških procesa koje različiti proizvodi koriste u praksi.

Stereolitografija je proces pri kojem se koriste fotoosetljive smole tretirane laserom, pri čemu se predmeti kreiraju sukcesivnim nanošenjem materijala, sloj po sloj. Ova tehnologija proizvodi precizne modele sa većim izborom materijala.

Selektivno lasersko sinterovanje je tehnologija koja koristi čestice fotoosetljivog praha sinterovane laserom. Pri ovom procesu se predmeti takođe formiraju sloj po sloj, verni su modelu sa ekrana i dugotrajni, ali ne izgledaju baš atraktivno. Upravo zbog upotrebe lasera, ovaj proces možda u najvećoj meri podseća na klasične laserske štampače.

Fuziono modeliranje nanošenjem je proces u kojem rastopljena plastika ili materijali koji podsećaju na vosak bivaju brizgani, formirajući sloj po sloj modela koji se stvara. Ovaj tehnološki proces 3D štampanja je za sada jedini koji daje modele upotrebne vrednosti i solidne izdržljivosti.

Z Corp trodimenzionalno štampanje takođe stvara predmete od čestica materije koja biva prskana sloj po sloj. S obzirom na to da se bazira na ink-džet tehnologiji, prednost ovog postupka je što daje modele u boji, a proces je brz i jeftin.

Object Polyjet proces je sličan stereolitografiji u delu gde se koriste fotoosetljive smole, dok je proces nanošenja nešto drugačiji.

Kap po kap – predmet

Z Corporation Z406

Jedan od proizvođača ovakvih štampača je kompanija Z Corporation (www.zcorp.com) koja u ponudi ima nekoliko modela. Oni se uglavnom razlikuju po maksimalnim dimenzijama predmeta koje mogu da „odštampaju”, a primenjuju proces koji se bazira na ink-džet tehnologiji. Ovo im daje prednost zbog toga što su njihovi uređaji brži u radu, a proces jeftiniji. Cene ovih 3D štampača se kreću od 26.000 dolara pa naviše.

Kompanija nudi modele Z310, Z406, Z810 i ZCast. Prva tri modela kreiraju predmete koji se koriste kao prototipi u industriji, i to direktno iz nekog CAD programa. Štampači ove kompanije koriste proces koji se bazira na prahu specijalne materije i vezivne supstance. Tehnologija je patentirana kao proces direktnog dobijanja predmeta iz digitalnog računarskog modela. Štampač započinje stvaranje predmeta tako što prvo isprska tanak sloj praha, a zatim ink-džet glave nanesu sloj vezivne materije. U sledećem koraku se platforma na kojoj nastaje predmet spušta za debljinu nanetog sloja, a glave štampača nanose sledeći sloj praha i vezivne materije.

Kada je štampanje gotovo, sa formiranog predmeta se vazdušnim mlazom odstranjuje višak praha koji je ostao nevezan u procesu i taj prah se može ponovo upotrebiti. Cena 3D štampanja pri primeni ove tehnologije kreće se od 0,4 do 0,8 dolara po kubnom centimetru materije, a modeli mogu da budu u punom koloru.

Kada predmeti izađu iz štampača, njima se mora pažljivo rukovati jer su 50 procenata porozni. Prema potrebi, njihova veća trajnost i izdržljivost može da se postigne kroz postupak impregnacije u kojem mogu biti upotrebljeni različiti voskovi, smole, poliuretanske materije i drugo.

ZCast System je štampač koji već prerasta u klasu industrijskog uređaja jer daje mogućnost štampanja kalupa za odlivanje metalnih predmeta. Modeli dobijeni na osnovu CAD fajla se direktno mogu koristiti u livnici, pri čemu se značajno skraćuje čitav proces dobijanja metalnih prototipa. Samom ZCast System printeru je potrebno oko tri sata da stvori jedan model. Predmeti/kalupi koji se dobijaju iz ovog štampača su načinjeni od materije na bazi keramike i u njima se direktno mogu liti metali sa nižim temperaturama topljenja kao što su aluminijum, cink i magnezijum.

Trodimenzionalni monitori

Trenutno na tržištu postoje 3D LCD monitori različitih proizvođača, pa čak i jedan model prenosnog računara (Sharp Actius RD3D) s ovakvim tipom ekrana. Svi se oni baziraju na efektu stereoskopskog prikaza, sa dodatnim mogućnostima i varijacijama koje proširuju upotrebljivost i zavise od konkretnog proizvođača.

Kada se posmatra slika na ekranu ovakvog monitora, stiče se utisak kao da se objekat nalazi u prostoru ispred monitora. Područje u kojem se generiše ovakva slika je dosta usko, pa posmatrač mora biti pravilno pozicioniran. Neki modeli imaju ugrađen sistem kamera koje prate kretanje posmatrača pa prema tome prilagođavaju 3D prikaz. Proizvođači ovih monitora obezbeđuju specijalne drajvere, a da bi sve funkcionisalo, potrebno je imati grafičku karticu sa DVI izlazom i instaliranim 3D drajverima. Dodatni softver funkcioniše u skladu sa klasičnim drajverima i omogućava 3D prikaz svega što smo do sada posmatrali kao ravne slike. Na ovaj način je posebno zanimljivo posmatrati CAD modele koje možemo videti kao da ih zaista rotiramo u prostoru. Mnoge 3D aplikacije, kao i računarske igre funkcionišu bez ikakvih dodatnih intervencija, a proizvođači čak obezbeđuju programe koji transformišu obične 2D fotografije u one za gledanje sa 3D efektom.

Za korišćenje ovakvih 3D monitora nisu potrebna nikakva pomagala u vidu naočara ili bilo čega sličnog, a jedina prepreka njihovom bržem širenju jesu cene koje su i desetak puta više od cena sličnih LCD modela. Pored 3D prikaza, ove monitore uglavnom karakterišu najbolje performanse koje se danas u proizvodnji LCD monitora uopšte mogu postići.

Ako cene postanu prihvatljive...

Postojanje ovakvih monitora je moguće zahvaljujući pojavi koja se zove „binokularni disparitet”, a to praktično znači da se slika koju vidi jedno oko neznatno razlikuje od slike koju vidi drugo. Ovo se dešava zbog toga što svako oko posmatra istu tačku u prostoru sa različitih pozicija koje su prosečno udaljene jedna od druge 5 do 6 cm. Konture objekta koje vidi svako oko se razlikuju, a takođe i način na koji se ove konture poravnavaju. Naš mozak automatski obrađuje sliku koju dobija na ovaj način i mi svoju okolinu vidimo uz efekat dubine i prostornosti.

Monitori koje pominjemo rade tako što za svaki prikaz na ekranu formiraju dve slike, od kojih je jedna namenjena levom, a druga desnom oku. Ove dve slike se nazivaju stereo par. U ovoj situaciji rezolucija je praktično prepolovljena zato što jedan vertikalni red piksela prikazuje vrednosti koje pripadaju slici za jedno oko, dok drugi red piksela prikazuje ono što je namenjeno drugom oku. Poseban optičko-svetlosni sistem koji je ugrađen u ovakav LCD ekran utiče na to da se svetlost s jedne serije vertikalnih piksela blago prelomi ka jednom oku, dok se sa druge paralelne serije tačaka skreće ka drugom oku. Ovi monitori obično imaju taster koji isključuje ovu mogućnost, pa se oni mogu koristiti kao bilo koji standardni monitor. Neki od modela se mogu videti na lokacijama www.seereal.com ili www.dti3d.com.

Osim monitora i 3D štampača postoji još niz proizvoda koji bi mogli naći svoju upotrebu u budućem 3D računarstvu, ako IT industrija bude pronašla način da sve to uklopi u jednu funkcionalnu celinu. Za početak bi 3D monitori mogli biti proizvod koji bi već sada obogatio naše iskustvo, samo ako njihove cene postanu prihvatljive.

Mirko PERAK