Grasshopper: Welche Vorteile bringt das Plug-in für den 3D-Druck?
Der sogenannte Grasshopper ist ein Plug-in, das in der 3D-Modellierungssoftware Rhinoceros enthalten ist. Dabei handelt es sich um ein Werkzeug für die algorithmische Modellierung, das speziell für die Gestaltung und Bearbeitung komplexer Formen durch bestimmte Parameter verwendet wird. Für diejenigen, die mit der oben genannten CAD-Software nicht vertraut sind, ist es wichtig zu wissen, dass sie auf die freie Modellierung mit NURBS spezialisiert ist. NURBS (nicht-uniforme rationale B-Splines) sind mathematische Darstellungen, die zur Modellierung jeder 3D-Form verwendet werden können. Dabei gibt es keine Begrenzung hinsichtlich der Komplexität, des Grades oder der Größe der Designs. Da es sich um ein Zusatzprogramm handelt, muss das Grundprogramm vorhanden sein, um dieses Zusatzwerkzeug nutzen zu können. Im Folgenden erklären wir die Vorteile von Grasshopper und, warum dessen Integration im 3D-Druck von Interesse ist.
Im Gegensatz zu anderen Programmiersprachen, wie z. B. RhinoScript oder rhino.Python, erfordert Grasshopper weder in der Programmierung noch im Skripting Vorkenntnisse. Ganz im Gegenteil: Das Plug-in ermöglicht Entwicklern und Designern, generative Algorithmen zu erstellen, ohne Codes schreiben zu müssen. Das liegt daran, dass Änderungen durch ein Knotendiagramm visualisiert werden, das jede der mathematischen und geometrischen Beziehungen eines dreidimensionalen Modells beschreibt. Da sich Formen aus Daten erstellen lassen, ist einer der Hauptvorteile von Grasshopper die Möglichkeit, die Geometrie fast unendlich zu verändern, indem man ganz einfach die Parameterwerte ändert. Außerdem können Änderungen vorgenommen werden, ohne den Entwurf abbrechen oder neu starten zu müssen. Was passiert nun jedoch, wenn dieses Programm mit der additiven Fertigungstechnologie kombiniert wird?
Ein Knotendiagramm
3D-Druck und Grasshopper
Dieses Rhinoceros-Plug-in ist besonders interessant für die Herstellung von Teilen mit keramischen Materialien oder mit Materialien, die eine höhere Dichte als thermoplastische Polymere besitzen. Die LDM-Technologie (Liquid Deposition Modeling) wird beispielsweise von der italienischen Firma WASP eingesetzt, um Materialien wie Keramik, Porzellan, Ton, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid und andere Hochleistungskeramiken zu extrudieren, um das digitale Handwerk und die Eigenproduktion zu fördern. Bei Fertigungsmethoden wie dieser gibt es keine Slicer-Software, welche die Vorbereitung einer Datei für den anschließenden 3D-Druck ermöglicht. Hier kommt Grasshopper ins Spiel. Das Programm bietet unter anderem benutzerdefinierte Füllungen, die Verwendung von Open-source Objekten, das Arbeiten mit Schnittpunkten, das Erstellen von Mustern sowie die Wahl des Pfades, dem der Extruder folgen soll.
Auf diese Weise kann ein Teil oder ein Modell direkt über Grasshopper gedruckt werden. Um den gcode (die Datei mit den Befehlen, die den Drucker steuern) zu erhalten, ist ein Schritt der Dekonstruktion des Modells in Polylinien sowie Punkte mit X-Y-Z-Koordinaten erforderlich, die die Befehle des Extruderdruckers sein werden. Mit diesem System können wir den Druck anpassen und z. B. nicht flache Schnitte erstellen, bei denen die Schichten unterschiedliche Höhen haben. Im Gegensatz zu traditioneller Slicer-Software, die das stl-Modell in gleichen horizontalen Schichten schneidet, bietet dieses Plug-in die Möglichkeit, die Bewegungen des Extruders auf eine fortschrittlichere Weise zu steuern. So kann der gcode innerhalb des Programms entwickelt, und viele Parameter, die normalerweise in Rhinoceros nicht verfügbar sind, geändert werden. Das neueste Update, das Rhino 7 ist das bisher bedeutendstes Upgrade. Es ermöglicht es mit dem neuen SubD-Werkzeugen organische Formen zu erzeugen. Rhino und Grasshopper können nun außerdem mit Rhino.Inside.Revit als Revit-Add-On ausgeführt werden.
3D-Druck mit Keramik
Diese Art von Plug-ins sind unter anderem in der Design- und Architekturbranche besonders interessant, da sie die Entwicklung von wesentlich komplexeren 3D-Modellen ermöglichen. Weitere Informationen über das Programm erhalten Sie hier.
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