Привет, хабр. Меня зовут Юрий, я уже почти как лет двадцать - инженер. По меркам айтишечки - динозавр. И большую часть нашей инженерной работы, не всегда можно в реальном мире потыкать палочкой. Код, сервисы, бек, фронт, нейронки это все круто, но оно там, на экране.

А иногда, так хочется делать вещи, которые можно пощупать руками, понюхать, попробовать на вкус. В реальном мире, не в эфемерном коде. Так N лет назад я открыл для себя пивоварение, а в этом году погрузился в 3д печать. И это нормальная история, во многих коллективах я видел группы по интересам, привязанные к ручным, крафтовым занятиям. Все это выглядит как естественная потребность для инженера.

Сегодня я расскажу про 3д печать, не про всю, конечно. Это очень большое направление, с явными рисками свалиться в холивар. Рассмотрим только литофанию и “хьюфорж”.

Что такое литофания

Нудная историческая справка. Первая литофания появилась в XIX веке и делалась из фарфора. Граверы меняли толщину пластинки: где тоньше — там светлее, где толще — темнее. Это был некоторый аналог фотографии в фарфоре.

Таким образом — это технология создания изображений, которые видны только на просвет благодаря неравномерной толщине материала.

С появлением доступных 3д принтеров техника пережила второе рождение. Но ключевая идея осталась неизменной. Небольшая толщина пластика пропускает почти весь свет, значит будет белый кусочек на картине. А где пластика побольше там уже пройдет меньше света, а значит будет темный кусочек на картине. Всё между этими крайностями сформирует полутоновый рисунок.

Технология отработанная и есть большое количество программных решений, которые из коробки делают сразу и хорошо. Например, itslitho или lithophanemaker. В современных слайсерах так же можно сделать карту высот из коробки или при помощи плагинов.

Да даже кодом это все можно сделать. И уже очень давно. Есть репы возрастом больше 11 лет и mit лицензией, где все уже сделано.

Литофания как технология это исторически сложившаяся штука и технически хорошо проработанная в 3д печати.

Что такое хьюфорж

Очень важная нота. Hueforge (хьюфорж/хуефорж) — это не ругательство, это приложение для создания многоцветных 3д-печатных картин.

Напомню в литофании мы имели дело с только с яркостью, но не работали с цветом. Тут погруженный в тему читатель, может возразить что есть и цветные литофании. Которые смотрят на просвет и там есть цвет. Да есть. Да можно. Но я их сам не делал и рассказывать про них в статье не буду.

А буду рассказывать про многоцветные 3д-печатные картины. И флагманское решение для их создания - приложение Hueforge. Смотря в его UI я провел уже достаточно много времени. Дабы быть опытным пользователем.

В "хьюфоржах"(hueforges), кроме параметра яркости, добавляется второй измеряемый параметр - уровень прозрачности материала (Transmission Distance) или кратко TD.

Так как мы печатаем модель по слоям, слои тонкие и нам нужно знать когда один цвет перекроет другой или создаст полутон. Математически финальный результат нормально считается когда нам известен уровень прозрачности. Беда с ним, что он разный для каждого филамента. Для каждого цвета и для каждого производителя. Это немного больно и проблемно.

Но это решается калибровкой. И для нее есть несколько способов.

1. На глаз и с верой в инженерию
Самый простой и самый оптимистичный способ. Ставим значение прозрачности от фонаря и печатаем. Потом печатаем ещё раз. И еще раз. И надеемся что повезет. Для старта подходит, для результата — нет.

2. Готовые значения из интернета
Hueforge-сообщество активно и делится Transmission Distance (TD) для популярных филаментов. Нашёл свою марку пластика, подставил цифру и в прод. Но проблема в том, что даже два белых PLA одной партии могут немного отличаться. В большинстве случаев сработает, но не идеально.

3. Распечатать палитру
Инженерный путь. Готовим палитру. Мы её печатаем, ставим на свет и визуально сравниваем, в каком месте слои полностью перекрывают нижний цвет. Это и есть наш реальный уровень TD. Немного ручной работы, зато результат точный и ваш, персональный. Идеальность результата будем, во многом, определяться вашей способностю определять полутона.

4. Купить измеритель TD
Это уже совсем профессионально. Измеритель TD это спец прибор, который с помощью фото сенсора замеряет, через сколько миллиметров пластик перестаёт пропускать свет заданной интенсивности. Вставил образец и получил число. Самый точный и скучный способ, при котором результат близок к идеальному. Ну если китайцы собрали прибор правильно, и если вы откалибровали его правильно.

Качество входного материала
Когда все цифры посчитаны есть еще один важный момент, который сложно автоматизировать. Это подбор цветов. Даже имея данные о цвете и уровне прозрачности, не всегда получается автоматически подобрать филаменты для печати. Приходится руками докручивать высоты и слои. И в этом есть некоторый крафтовый кайф. И для этого в интернетах очень много информации. Если вам интересно, как правильно крутить крутилки и попадать в цвет, напишите в комментах. Сделаю сборный гайд по данному вопросу, применительно к UI hueforge.

Очень хорошо, практически идеально подходят 8 битные заставки от NES и SEGA игрушек. Это заготовки, в которых все сделано сразу хорошо, потому что были исторически сложившиеся технические ограничения. И эти ограничения совпали с рассматриваемой технологией.

И очень удобно подготовить картинку с гпт или другими мультимоделями, которые могут уменьшить количество цветов. Готового подхода тут предоставить сложно. Но результаты получаются очень хорошие.

Из G-code в пластик

Еще чуть-чуть технички. В hueforge мы ничего не печатаем. Это только подготовительный этап расчетов и математики, которую реализовали разработчики. В hueforge мы получаем готовый stl файл и набор инструкций. Этот STL уже содержит всю цветовую логику через толщину модели. Дальше файл просто загружается в слайсер, который нужно немного подготовить перед печатью.

В современных уже есть конфигурация под hueforge. Там где такой конфигурации нет, нужно руками выставить параметры толщины слоев, они так же есть в инструкции. И перенести смены филамента на нужные шаги. И все, жмакаем печать и ждем результат.

Где печатать? И что печатать?

Начну со второго вопроса. Можно зайти на мейкерворд отфильтровать работы по тегам литофания и хьюфорж. И посмотреть что делают. Разброс большой от картин, вывесок, ночников. До закладок и брелков.

Базово все это можно печатать на простом принтере вручную меняя филамент. Или печатая одним цветом. Я так и делал на своем первом принтере Creality k1 max. Кстати, это очень клевая рабочая лошадка для первого принтера. Вариант когда хочется просто печатать, а не заниматься настройкой. Рекомендую настоятельно.

Но для цветной печати это все еще неудобно и долго. Для цветной печати я купил k2 max, тоже от креалити с "хлебопечкой" и автоматической сменой печати. Кайфанул от процесса. Чего желаю и вам мой дорогой читатель.

А потом, меня немного затянуло в 3д печать. Я собрал небольшую ферму для 3д печати. Сварил из швеллеров стол, для удобного размещения и уничтожения лишних вибраций. Провел качественный интернет в подвал. И стал делать игрушки. И собрал отличную статистику поломок k2 max на ферме. Но это уже другая история. О ней я, иногда, пишу в тележке в Пабе EOL. Когда хочется разбавить посты про пиво и айтишечку.

Пишите комменты, задавайте вопросы. Автору самого залайканного коммента, через неделю после публикации, отправлю хабракотика из начала статьи.