Produktdesign und Open Source – Vom Konzept zum Prototyping

Redaktion Technologie und Forschung kommentieren

MULTIMEDIA OPENSOURCE ACADEMY Arch. Ulrike Wyrwoll Arch. Arcangelo D'AlessandroUnseren zweiten Artikel für den Monatsbrief der VfA widmen wir dem Thema, wie Open Source Software im Bereich Produktdesign eingesetzt werden kann.

Das Produktdesign stellt eine der Haupttätigkeiten unseres Büros WYDA (www.wyda.eu) dar. Während wir unsere Design-Projekte anfänglich unter Zuhilfenahme proprietärer Software (Rhinoceros, Cinema 4D, ArchiCad, FormZ ecc.) bearbeitet haben, sind wir heute stolz auf eine 100%ige Entwicklung aller Arbeitsphasen mit Open Source-Programmen.

Das Beispiel, das wir heute vorstellen wollen, ist die Projektentwicklung – von der ersten Skizze bis zum Prototyping – der von uns entworfenen und realisierten Lampe „Shell“. Diese Lampe ist ein relativ einfaches Objekt, bestehend aus einer Metallplatte, die mit einer CNC-Maschine ausgeschnitten wird und gebogen wird. Die Form der Lampe inspiriert sich an einem gekurvten Eukaplyptus-Blatt.

Im Falle der Nutzung proprietärer Software ist in vielen Fällen bereits der erste Schritt, d.h. die Übertragung von der Handskizze in ein digitales Cad-Format, ein längerer Prozess, denn die meisten proprietären Programme zwingen den Nutzer dazu, das Objekt in einfache Formen zu übersetzen, um es dann in seiner Komplexität zu modellieren (z.B. ausgehend von vier Ansichten).

Bei unseren aktuellsten Design-Projekten haben wir einen enormen Vorteil aus dem Einsatz der polygonalen Modellierung mit dem Open Source-Programm Blender (www.blender.org) geschöpft, welche eine Erstellung der Objekte direkt in 3D ermöglicht, mit einer perfekten formalen Kontrolle über das gewünschte Resultat. Ausserdem ist es möglich, aus dieser Art Modell alle Informationen und Zeichnungen zu generieren, welche für die Darstellung und Kommunikation des Projekts, aber vor allem für das Prototyping (sowohl auf traditionalle Art als auch mit CNC-Maschine) notwendig sind.

Vom Konzept zum 3D-Modell

Wie üblich haben wir zunächst Handskizzen der Lampe erstellt, mit ungefähren Angaben über Aussehen und Dimensionen des Objekts.

Diese Skizzen können als graphische Referenz für die Modellierung mit der Open Source Software Blender (www.blender.org) eingesetzt werden. Es wurde also ein Projektdokument mit Blender erstellt, die Seitenansicht der Lampe mit einem Smartphone fotografiert und als Hintergrund im Projektdokument verwendet.

Für die 3D-Modellierung des Objekts war es notwendig, von einer Kurve auszugehen und diese längs einer zweiten Kurve zu biegen. Hierbei ermöglicht die Software Blender, mittels Veränderung einiger Parameter direkt auf dem Bildschirm die komplexe Form der Lampe zu kontrollieren und Korrekturen vorzunehmen, ohne jedes Mal alles neu zu zeichnen.

Wir haben nun im Blender-Dokument eine Oberfläche mit Seitenlängen von 30 und 60 cm generiert, was ungefähr den reellen Außenmaßen der Lampe entspricht. Nun wurde ein Modifikator auf diese Oberfläche angewendet, der die Anzahl der Polygone erhöht, so dass nun ein Netz aus Kontrollpunkten für die nachfolgende Krümmung zur Verfügung stand. Derselbe Modifikator ermöglicht auch, die Ecken zu kurven, so dass unsere rechteckige Fläche nun einer Ellipse ähnelte.

Nun wurde in der Seitenansicht des Blender-Dokuments mit dem Instrument „Kurve“ die Handskizze nachgezeichnet. Im nächsten Schritt wurde auf unsere elliptische Oberfläche ein weiterer Modifikator angewendet, der es ermöglicht, die Oberfläche einer Kurve anzupassen.

Nun war unsere Lampe in ihrer Form praktisch komplett. Mit Hilfe weiterer Modifikatoren wurde die Dicke der Metallplatte generiert, sowie alle notwendigen weiteren Lampen-Elemente wie Kabel, Einsatz für LED etc.

Vom 3D-Modell zur Projekt-Kommunikation

Nun war unser 3D-Modell perfekt und mittels der potenten Open Source Software Blender (www.blender.org) wurden ausgefeilte Rendering erstellt. Diese wurden im Format PNG gespeichert und mit dem Open Source-Programm GIMP (www.gimp.org) im Hinblick auf Kontrast, Belichtung etc. bearbeitet.

Mit der  Open Source Software Inkscape (www.inkscape.org) wurden die graphischen Pläne für die Projekt-Darstellung erarbeitet, sowohl zu kommunikativen Zwecken als auch für die Handwerker, welche das Prototyping umsetzen sollten.

Vom 3D-Modell zum Prototyp

Um das Endresultat in einer einfachen Version zu testen, wurde ein 3D-Druck im Maßstab 1:10 erstellt. Zu diesem Zweck wurde das 3D-Modell im Format STL aus Blender exportiert und mit der Software CURA  (www.ultimaker.com) der GCode für den Druck generiert.

Für die Ausführungspläne wurde das Open Source-Programm FreeCad (www.freecadweb.org) eingesetzt, parametrisches CAD-Programm, welches ähnlich wie die proprietären Programme Katia, Topsolid, Inventor arbeitet.

Abschliessend ist zu sagen, dass 80% des Arbeitsprozesses mit der potenten Open Source Software Blender abgedeckt wurden, das – obwohl ein 3D-Modellator – bei entsprechend strukturiertem Arbeiten fast wie ein CAD-Programm eingesetzt werden kann.

In unserem nächsten Artikel werden wir die Möglichkeiten und Potentiale des Einsatzes von Open Source-Programmen für den architektonischen Entwurf erläutern.

Alle, die an Vertiefungen des Themas interessiert sind, sind gebeten, unsere Webseite www.mmosa.eu besuchen oder an info@mmosa.eu schreiben.

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