Chemgeneration News
Podziel się z innymi


Perspektywy technologii 3D

  • 4-27-2012

Perspektywy technologii 3D

Obecnie żyjemy w czasach rozkwitu technologii 3D. Wiele filmów możemy już obejrzeć w trójwymiarze, a telewizory i gry 3D stają się coraz bardziej popularne. Rozwiązania te stały się bardzo powszechne w życiu codziennym, natomiast istnieją również nowe rewolucyjne zastosowania technologii 3D, które mogą mieć bezpośredni wpływ na naszą przyszłość.

Source: Electronics-lab.com

Skanowanie 3D

Trójwymiarowe skanery, które nie mają fizycznego kontaktu z badanym obiektem, są podstawowymi narzędziami tworzenia obrazu przestrzennego. Wykorzystując laser bądź białe światło, generują obraz za pomocą światła odbitego. Skaner 3D składa się z dwóch głównych jednostek – kamery wideo i projektora. Projektor wyświetla na obiekcie „biało-ciemną” siatkę składającą się z coraz cieńszych pasków. Zmiany natężenia światła i granice siatek kontrastowych tworzą dane porównawcze, które zapisywane są w postaci trzech współrzędnych, osi X, Y i Z, które określają szerokość, wysokość i głębokość. W przeciwieństwie do dwuwymiarowych kamer, metoda ta pozwala na wykonanie doskonałych pomiarów bez zakłóceń.

Skanowanie 3D często wykorzystywane jest w budownictwie, na przykład podczas budowy tuneli, kiedy niezbędne są szybkie i bardzo dokładne pomiary. Skanery przydatne są również w stomatologii i badaniach antropologicznych, szczególnie dotyczy to śledztw wymagających dokonania wirtualnej rekonstrukcji twarzy.

Wydrukujmy szczękę...

Wszystkie dwuwymiarowe obiekty przestrzenne składają się z wielu warstw. Więc dlaczego nie nałożyć drukowanych warstw na siebie tworząc prawdziwy, namacalny obiekt? Otóż jest to możliwe! Co więcej, od jakiegoś czasu metoda ta jest już wykorzystywana w praktyce.

Najnowocześniejsze drukarki 3D budują obiekty z warstw o grubości kilku mikrometrów, przy użyciu polimerów utwardzanych promieniami UV. W zależności od zastosowań, materiały te mogą być przejrzyste, elastyczne lub wzmocnione, co doskonale może nadawać się do modelowania różnych elementów maszynowych. Technologia ta bardzo dobrze się przyjęła, dzięki czemu każdy może zakupić drukarkę 3D za dość rozsądną cenę ( kilku tysięcy dolarów) do użytku domowego. Ponadto urządzenie można połączyć do skanera 3D, dzięki czemu będziemy mieli możliwość kopiowania obiektów.

Drukowanie 3D znajduje swoje zastosowanie również w medycynie. Na przykład, dzięki tej technologii kompletna dolna szczęka wykonana z tytanu została zaimplantowana 83-letniej Belgijce. Doktorzy i inżynierowie opracowali dla pacjentki całkowicie nową, specjalnie zaprojektowaną szczękę. W zębach zostały wykonane rowki i miseczki do zaczepów mięśniowych oraz do odbudowy nowych naczyń krwionośnych i nerwów. Drukarka wykorzystuje wiązki laserowe do roztopienia kolejnych cienkich warstw proszku tytanu. Warstwy nakładane są jedna na drugą. Do stworzenia części o grubości jednego milimetra potrzebne są 33 warstwy, co daje w sumie kilka tysięcy warstw do „wydrukowania” całej szczęki. Sztuczna kość o masie 107 gramów wykonana została w kilka godzin.

Obejrzyj film jak działają drukarki 3D:

3D w kosmosie

Inżynierowie od dłuższego czasu zgadzają się co do braku ekonomicznej zasadności budowania satelitów tutaj, na Ziemi, by później wystrzeliwać je w kosmos. Ale co innego nam pozostaje? Niedawno firma opracowująca technologie kosmiczne wpadła na pomysł budowania części przy pomocy gigantycznych drukarek 3D w kosmosie. Według tej idei drukarki mogłyby być sterowane zdalnie z Ziemi. Gdyby udało się zrealizować ten pomysł, można by zaoszczędzić produkcję wielu części (np. osłon i wsporników potrzebnych podczas startu rakiet).

Drukarki mogłyby produkować satelity, a załoga Międzynarodowej Stacji Kosmicznej mogłaby wykorzystywać to narzędzie do szybkiego odtworzenia uszkodzonych elementów. Najbardziej śmiałe pomysły "drukarek kosmicznych" przewidują zbieranie, rozbijanie lub nawet ponowne wykorzystanie odpadów kosmicznych orbitujących wokół ziemi.

Wizualizacja 3D w czasie rzeczywistym

Przy użyciu technologii 3D czasu rzeczywistego, możemy natychmiast stworzyć model 3D obiektu poruszającego się. Konwencjonalną nazwą tej metody jest „przechwytywanie obrazu”. Do poruszającego się modelu (może to być również człowiek) przytwierdzane są specjalne znaczniki, a ruchy obiektu rejestrowane są za pomocą specjalnych kamer. Na koniec ruchy te przedstawione są w formie trójwymiarowego obiektu, który porusza się dokładnie tak samo, jak model oryginalny. Jednak technologia ta pozwala na zeskanowanie zaledwie 10-20 punktów szkieletu.

Niedawno powstała nowa, bardziej dokładna technologia, w której nie trzeba umieszczać znaczników na ciele, ruch rejestrowany jest za pomocą kilku kamer zainstalowanych pod różnymi kątami. Dzięki temu model stworzony w ten sposób jest dużo bardziej dokładny. Jest to tzw. proces odbudowy, który tworzy trójwymiarowe obiekty wykorzystując również narzędzia komputerowej wizualizacji, grafiki i geometrii.

Wizualizacja 3D w czasie rzeczywistym wykorzystywana jest głównie w przemyśle filmowym, ale także medycyna oraz inne dziedziny mogą czerpać z niej korzyści. Natychmiastowa wizualizacja trójwymiarowego modelu może być przełomem w świecie telekomunikacji, przy pomocy odpowiedniego systemu kamer, nasz rozmówca znajdujący się na drugim końcu świata mógłby pojawić się naprzeciw nas w pełnej okazałości.

WZobacz jak technologia 3D przyczyniła się do powstania filmu Avatar:

Ciekawostki

Nowym kamieniem milowym w dziedzinie telewizji ma być Londyńska Olimpiada transmitowana w technologii 3D przez kanał BBC. Nadawanie programów 3D nie jest już niczym nowym, w Japonii istnieją kanały telewizyjne emitujące wszystkie audycje w technologii trójwymiarowej. Nowością jest transmisja materiału 3D na żywo, co wymaga dość dużego nakładu środków i infrastruktury na miejscu.