1. LAVORAZIONE DI MATERIALI IN CNC
1.1 L'avvento dei robot nella scultura
1.2 L'iter del progetto artistico
1.3 Lo Studio Stagetti tra tradizione e innovazione
2. STAMPA 3D E PROTOTIPAZIONE
2.1 La Stampa 3D
2.2 Modellazione virtuale e modellazione tradizionale
2.3 Simulazioni in scala del progetto
3. SCANNER 3D E FOTOGRAMMETRIA
3.1 Scanner 3D a luce strutturata
3.2 Scelta dei materiali e fotoinserimento
La filosofia produttiva dell’azienda è rimasta invariata negli anni: i principi e i metodi tradizionali vengono rispettati con rigore, pur integrando, dove realmente utile, tecnologie d’avanguardia. Il risultato è una qualità del lavoro che resta immutata nel tempo, accompagnata da una maggiore efficienza produttiva, capace di rispondere con successo alle esigenze di un mercato globale.
1.LAVORAZIONE di MATERIALI in CNC
L'avvento dei robot nella scultura
Fino agli anni 80 le macchine CNC (Computerized Numerical Control) venivano utilizzate esclusivamente per lavori ad alta precisione. Rappresentavano l'evoluzione delle macchine CN, perchè permettevano un controllo numerico diretto da un computer esterno (CNC).
In seguito, vista l'estema versatilità e precisione, queste macchine CNC sono state adottate anche in altri settori come il lapideo, e più in generale in tutto il settore artigianale e artistico, ad esempio nella realizzazione di sculture in legno (wood carving) e in polistirolo (milling machine).
I vantaggi dati da queste macchine CNC sono:
– i tempi di lavoro molto ridotti
– la precisa ripetibilitàdella lavorazione. Infatti se adeguatamente installate e attrezzate, le cnc machines possono produrre pezzi identici all'originale.
Queste migliorie hanno permesso l'ascesa di questi macchinari in ogni ambito lavorativo odierno.
L'iter del progetto artistico
In seguito all'avvento della robotica, è diventato necessario fornire modelli 3D digitali (Mesh, NURBS) per il calcolo del percorso macchina. Si è così sviluppato anche il segmento dell'acquisizione dei dati, tramite l'utilizzo di scanner 3D, oppure di altre tecniche come la fotogrammetria. Queste tecniche permettono di "catturare" forme da oggetti reali.
Da questa fase di acquisizione, che consente di scansionare anche bozzetti in creta e in gesso, si passa alla pulitura delle mesh, al dimensionamento in una scala adeguata del modello e infine alla programmazione del file.
Il vantaggio della fresatura CNC rispetto alle tecniche tradizionali risulta evidente anche nella semplificazione della scalatura dei modelli. Una volta poi che il modello è considerato finito si passa alla programmazione, dove l'operatore cnc sceglie i giusti parametri per l'esecuzione delle operazioni di svuotamento e finitura del blocco di materiale grezzo.
In seguito alla programmazione CNC, i vantaggi sono riscontrabili maggiormente in caso di parti con grandi superfici curve e complesse, come nel caso delle sculture in marmo, legno e materie plastiche. Con i controlli numerici più recenti inoltre si iniziano ad implementare funzioni di lavorazione avanzata delle superfici, permettendo di lavorare superfici 3D NURBS in modo nativo, senza bisogno di programmi CAM intermedi. E' possibile portare la definizione delle superfici fino al punto della levigatura o lucidatura, senza cioè l'utilizzo di uno scalpellino. Tendiamo ad evitare questa possibilità, perchè oltre ad un costo maggiore che ne scaturisce è preferibile lasciare un impronta tangibile del lavoro manualee cioè del tocco dell'artigiano, che secondo noi è un valore aggiunto.
Lo Studio Stagetti tra tradizione e innovazione
Già dal 2008 lo Studio Stagetti si è dotato di un braccio robotico 7 assi diventando uno dei primi laboratori di scultura in Toscana a utilizzarlo per smodellatura nel campo della scultura. Il braccio robotico viene utilizzato per sbozzare il blocco fino ad un ragguardevole livello di finitura; successivamente si prosegue con la finitura a mano, realizzata dai nostri sapienti scalpellini.
L'avvento del robot e del digitale ha permesso il superamento di alcune tecniche tradizionali come il sistema dell'ingrandimento con i compassi, necessario a scalare i modelli sul blocco in marmo. Adesso infatti il modello esce dalla macchina con un grado di finitura molto vicino al livello finale. La fase successiva eseguita nel nostro laboratorio, a differenza di altre realtà, implica che le sculture vengano sempre rifinite a mano. Questo comporta da parte dello scalpellino un controllo maggiore dei dettagli e un'artigianalità che si legge direttamente sulle sculture, un tocco umano che il robot non riesce ovviamente a restituire.
Con questa tecnica possiamo realizzare:
– Statue in marmo
– Busti
– Basamenti per sculture
Il nostro laboratorio di scultura unisce i migliori scultori della tradizione alle tecniche digitali d'avanguardia.
2. STAMPA 3D e PROTOTIPAZIONE
La Stampa 3D
La stampa 3D consente di realizzare oggetti tridimensionali mediante la produzione additiva, partendo da un modello digitale. Questo viene elaborato in un software che permette di opzionare diversi parametri. La sua realizzazione può essere eseguita mediante diverse tecnologie, tra cui quella che costruisce i prototipi strato per strato, attraverso un processo di stampa tridimensionale livello su livello. Il grande vantaggio di questa tecnologia è l'aver permesso l'abbattimento dei costi relativi alla prototipazione. Oggi infatti è possibile ottenere un prototipo ad un prezzo molto vicino a quello del prodotto finale.
La stampa 3D nasce nel 1986, con l'invenzione della stereolitografia che impiega resine fotosensibili solidificate tramite una sorgente UV. In seguito si sono sviluppate nuove tecniche di stampa ed innumerevoli materiali, tra cui i polimeri, i metalli e l'argilla.
Nel contesto artistico è principalmente utilizzata per realizzare modelli 3D delle sculture, ma anche direttamente per la stampa del prodotto finale in seguito all'avvento di stampanti sempre più grandi. Attualmente il vero limite della stampa è il costo che del prodotto finale che ancora non permette l'utilizzo su vasta scala come per esempio succede nel caso di tecniche di produzione sottrattiva.
Modellazione virtuale e modellazione tradizionale
Partendo da uno schizzo o un bozzetto il nostro laboratorio può creare un modello in creta oppure in digitale.
I modelli digitali si possono creare sia scolpendo digitalmente (digital sculpting), oppure scansionando modelli reali con scanner 3d o fotogrammetria.
Ogni tecnica ha i suoi vantaggi e i suoi svantaggi e non sempre è preferibile ricorrere alla tecnologia. E' sempre importante pensare prima a strategie che permettano lo sviluppo di progetti in controllo, sicurezza, e che riescano anche a dare un vantaggio economico rispetto ad altre scelte egualmente soddisfacenti.
Simulazioni in scala del progetto
Al fine di poter controllare al meglio i nostri progetti, il nostro studio tecnico è in grado di simularne lo sviluppo dalla fase iniziale fino alla messa in prova finale. Lo scopo è garantire la fattibilità dell'idea programmando ogni fase meticolosamente:
siamo strutturati per fornire all'artista il supporto necessario già in fase progettuale.
A tale scopo ci siamo resi conto dell'importanza di poter realizzare progetti in scala adeguata già dalle prime fasi di studio;
queste simulazioni sono necessarie al:
– controllo delle proporzioni dei modelli in relazione a loro stessi
– controllo delle sculture in relazione allo spazio e ai fruitori dell'opera
– Promozione del progetto presso eventuali collezionisti o enti
Con questo intento ci siamo approcciati alla Stampa 3D per poter realizzare dei modelli in scala, che torneranno utili anche in un secondo momento allo scalpellino per ricontrollare le forme e le superfici delle sculture. Possiamo quindi presentare al meglio un progetto al fine di studiarne le sue criticità e i suoi punti di forza.
3.SCANNER 3D e FOTOGRAMMETRIA
Scanner 3D a luce strutturata
Lo scanner 3D a luce strutturata utilizza per il suo funzionamento la proiezione di una griglia di luce sulla superficie dell'oggeetto. La deformazione del pattern indotta dalla superficie dell'oggetto viene quindi acquisita tramite una telecameta e sfruttata per il calcolo delle coordinate tridimensionali. Dalla triangolazione dei punti "illuminati" ne consegue una nuvola di punti, che viene trasformata in una mesh (superficie digitale). Nel campo della scultura si utilizza per estrapolare dal bozzetto un modello digitale.
Oggi grazie alla scansione 3D siamo in grado di creeare Documentazione e Contenuti Digitali estremamente accurati di componenti meccanici, stampi o assemblati di qualsiasi forma, materiale e riflettanza. Con l'utilizzo di queste sofisticate tecnologie di rilievo tridimensionale senza contatto, viene effettuata la digitalizzazione di un oggetto fisico(scansione 3D), ricavando una nuvola di punti nello spazio (dense point cloud) rappresentativa dell'oggetto stesso, con precisione di più o meno 25 micron. I dati così ricavati vengono successivamente elaborati con operazioni di filtraggio, allineamento e poligonalizzazione per ottenere un Mesh (tipicamente in formato .stl, .obj) che uò essere considerata un vero e proprio "Digital Twin" dell'oggetto di partenza e che potrà essere utilizzata in svariati ambiti ed applicazioni:
– Prototipazione Rapida – Stampa 3D, Fresatura CNC – per creare duplicati accurati dell'oggettto, o versioni derivate, in svariati materiali, dimensioni e finiture superficiali
– Archivi Digitali 3D, ad es. Software per la fluidodinamica computazionale (CFD), analisi FEM
– Archivi Digitali 3D di componenti/stampi di cui non si dispone delle matematiche CAD
– Realtà Aumentata AR/ virtuale VR per la realizzazione di contenuti digitali, fruibili anche via Web
– Reverse Engineering per la generazione di matematiche CAD a partire dai dati di Scansione
Scelta dei materiali e fotoinserimento
Sempre grazie ai modelli tridimensionali è possibile simulare scene fotorealistiche dove poter optare per le migliori soluzioni estetiche. Oggi la grande qualità delle immagini renderizzate permette una scelta dei materiali e della finitura che consente al cliente finale di capire quali sono le migliori scelte non solo nei volumi ma anche nei colori e nel tipo di finiture, in funzione della luce e dell'ambiente che li circonda.