Johdatus 3D tulostamisen ja virtuaalitodellisuuden loputtomiin mahdollisuuksiin

3D-tulostamisen ja virtuaalitodellisuuden taustoista

Kolmiulotteinen tulostaminen eli 3D-tulostaminen ja virtuaalitodellisuus ovat viime vuosina tulleet myös yksityisten kuluttajien saataville.

Tämän päivän 3D-tulostimissa käytetty teknologia juontaa juurensa 80-luvulle. Viimeaikainen 3D-tulostinten saapuminen markkinoille on lähtenyt liikkeelle siitä, että monet keskeisistä 3D-tulostamiseen liittyvistä patenteista on rauennut 2010-luvun puolessa välissä. Näin moni toimija on saanut patenttien sisältämän tiedon käyttöönsä ja ryhtynyt valmistamaan 3D-tulostimia. Suurelta osin tästä syystä 3D-tulostimia onkin tänä päivänä saatavilla melko kohtuulliseen hintaan erityisesti kiinalaisilta valmistajilta.

Virtuaalitodellisuuden sovelluksia on ollut jo pitkään tarjolla niin teollisuuden- kuin myös kuluttajien käyttöön. Esimerkkeinä mainittakoon jo 1939 kuluttajamarkkinoille tuotu View-Master -stereokuvien katselulaite, 1970-luvulta lähtien teollisuuden tarkoituksiin kehitetyt simulaattorit lentosimulaattoreista lääketeollisuuden simulaattoreihin. Kotitietokoneiden tehojen lisäännyttyä 80-luvun loppupuolelta lähtien lentosimulaattorilla saattoi lentää myös kotioloissa.

Tämän päivän virtuaalitodellisuuden kuluttajamarkkinoille kohdistetuista laitesovelluksista kenties tutuimpia ovat niin sanotut virtuaalitodellisuuslasit, joita edustavat muun muassa Oculus Rift, Vive:http://www.bbc.com/newsbeat/article/35255722/virtual-reality-gaming-what-we-know-so-far ja Samsung Gear (VR). Google tarjoaa myös pahvista valmistettua Cartboard-laitetta, jonka osaksi käyttäjä asentaa kännykkänsä virtuaalimaailmojen kuvia tuottamaan. Virtuaalitodellisuuslasien käyttö liittyykin tavallisesti käyttäjän mahdollisuuteen katsella tietokoneen ja kännykän tuottamia näkymiä stereokuvana.

3D-tulostamisen lähtökohtia

3D-tulostaminen lähtee liikkeelle siitä, että on jokin tietokoneella tehty kolmiulotteinen malli, jonka 3D-tulostin tulostaa. Tavallisin tulostustekniikka kotitalouksille myytävissä 3D-tulostimissa on FDM, joka on lyhenne sanoista Fused Deposition Modelling. Siinä 3D-tulostin tulostaa mallin kerroksittain ja näin se on muokattava slicer-ohjelmalla sellaiseen muotoon, jossa kolmiulotteinen malli on paloiteltu (englanniksi sliced) kerroksiksi.

Tavallisimmat materiaalit FDM-tekniikkaa käyttävässä 3D-tulostuksessa ovat erilaisia lankamaisia muoveja, joita käyttötarkoituksensa johdosta kutsutaan filamentiksi. Yleisimpiä muoveja ovat maissista tehty PLA (PolyLactic Acid) ja kestävämpi öljystä tehty ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene).

PLA on helppokäyttöisempi ABS:en verrattuna. Lisäksi, koska PLA on tehty maissista ja näin se hajoaa luonnossa nopeammin kuin öljystä tehty ABS. Tästä näkökulmasta PLA on ympäristöystävällisempi kuin ABS. PLA:n etuna puolestaan on, että se kestää paremmin vaikkapa sään vaihteluita ja korkeampia lämpötiloja kuin ABS.

3D-tulostamisen yhtenä hyötynä on, että käyttäjä voi joko mallintaa itse tai hakea malleja internetistä jotakin esinettä varten. Tällöin tuota tiettyä esinettä ei hakea tai tilata kauempaa. Välttämättä esinettä ei edes ole saatavilla. Esimerkiksi pyörän valon rikkinäistä kiinnikettä ei välttämättä löydy varaosana, mutta 3D-tulostimen avulla kiinnike on mahdollista tulostaa.

Käyttäjä voi myös parannella jotakin esinettä, jotta se sopii paremmin hänen käyttötarkoituksiinsa. Tämä on mahdollista tehdä internetistä löytyvän mallin pohjalle, mutta käyttäjä voi myös suunnitella mallin täysin itse. Omien ideoiden toteuttaminen ovat kenties palkitsevinta 3D-tulostamisessa. Tällöin, tulostimen asettamassa kehyksessä, mielikuvitus asettaa rajat mitä käyttäjä voi tulostimella saada aikaiseksi.

Virtuaalitodellisuuden sovelluksia

Kuten jo aiemmin mainittu, virtuaalitodellisuuden sovelluksia on ollut tarjolla jo hyvin pitkän aikaa. Kuitenkin, vasta 2010-luvulla, virtuaalitodellisuuslasit ovat tulleet kuluttajamarkkinoille. Tähän ovat vaikuttaneet niin tietokoneiden ja mobiililaitteiden yleistyminen sekä tehokkuuden kasvu. Tällä on ollut vaikutusta siihen, että kolmiulotteisia malleja on voitu esittää riittävän nopealla päivitystaajuudella, korkealla resoluutiolla ja monipuolisilla yksityiskohdilla.

Keskeisintä virtuaalitodellisuuden sovelluksien viimeaikaisessa yleistymisessä lienee virtuaalitodellisuuslasien laitteiden kehittyminen kuluttajaystävälliseen muotoon. Virtuaalitodellisuuden laitteisto- ja ohjelmistosovellukset yhdessä antavat mahdollisuuden tuottaa stereokuvaa sekä äänimaailma käyttäjälle, jonka avulla hän pääsee keskelle virtuaalisesti tuotettua audiovisuaalista todellisuutta.

Tänä päivänä yleisimpiä kuluttajille suunnattuja virtuaalitodellisuuden ohjelmistosovelluksia edustavat lukuisat perinteiset- sekä mobiilipelit ja Googlen karttojen katunäkymät. Upea esimerkki virtuaalitodellisuuden teknologioihin pohjautuvasta pelistä on Beat Saber. Se on musiikkipeli, kuten Guitar Hero, mutta siinä pelaaja sivaltaa erilaisia värein määriteltyjä elementtejä lasermiekalla oikein määritellyssä järjestyksessä sitä mukaa kuin ne tulevat pelaajaa kohti.

Virtuaalipeleissä kannattaa varautua siihen, että niitä ei voi pelata ilman tilaa liikkua, sillä pelaajan liikkuminen virtuaalisessa peliympäristössä johtaa yleensä myös liikehdintään myös käsin kosketeltavassa todellisuudessa.

Lopuksi

3D-tulostamista ja virtuaalitodellisuutta yhdistävät virtuaaliset mallit. Toinen vie virtuaalisten mallien maailmaan, toinen puolestaan tekee virtuaalisista malleista käsin kosketeltavia. Virtuaalisia malleja rajoittavat ainoastaan mielikuvitus ja niitä esittävät ja tuottavat teknologiat.