Transcript TEKNIKALITETER JÖRGEN STÄDJE På

TEKNIKALITETER
JÖRGEN STÄDJE
Stockholmsmodellen
Skala: 1:1000
Antal byggnader: >10 000
Yta: 44 m2
Marksegment 1x1,6 m: 40 st
Planering: cirka 6 månader
Byggtid: cirka 6 månader
Material:
Hus och broar: Abs-plast
Mark: Cibatool hård modellplast
Vatten: Knottrigt plexiglas
Stockholmsmodellen
– en uppvisning i rapid prototyping
Medge att du alltid har velat bygga modeller! Järnvägar, flygplan, ubåtar, slott och borgar.
Men när antalet delar går upp över 10 000 stycken och byggytan blir 44 kvadratmeter måste
man ta till cad-program, 3d-utskrift och numeriska maskiner för massproduktion.
P
å hösten 2005 fick modelltillverkarna Mitekgruppen i Stockholm sin
största beställning någonsin. Inför riksdagsvalet 2006 ville
Stockholms stad ha en modell av
innerstaden i skala 1:1000, för
att kunna visa upp hur mycket
nytt som planerades i Stockholm.
Den nya detaljplanen ”Vision
2030” innehöll bland annat nya
spännande stadsdelar såsom
Norra Djurgårdsstaden och Västra Kungsholmen. Borgarrådet
Annika Billström hade sett en del
av en modell av Tokyo på Arkitekturmuseet och bestämde sig
för att visa upp sitt Stockholm på
70 | TechWorld | 7 • 2010 | techworld.se
samma sätt, både för allmänhet
och utländska gäster. Mitekgruppen kontaktades av Stadsbyggnadskontoret och ett halvår senare drog modelljobbet igång.
Din hobby – hans jobb
Martin Jonsson på Mitekgruppen i Stockholm är en av ett fåtal
som får arbeta med hyperrealistiska modellbyggen dagarna i
ända. Till sin hjälp har han avancerad datorteknik, Google Earth,
cad och modelleringsverktyg. För
att underlätta byggandet används
en 3d-printer för friformsframställning, så kallad rapid prototyping.
Mitekgruppen ägnar sig normalt åt prototyper, filmrekvisita
och mindre säljmodeller för till
Kyrkan är uppbyggd av en
mängd tunna lager. Tornet avslutas lite abrupt – man kan
inte printa hur tunna saker
som helst.
exempel nya bostadskvarter och
shoppinggallerior. Nu fick man
en beställning på det största man
någonsin stött på. För att visualisera framtiden beslutade man att
i modellen visa alla befintliga hus
i sina riktiga färger, medan planerade hus skulle lämnas vita.
Hela Stockholms innerstad, smaka på den. Hur många hus är
det? Hur många träd? Broar?
Tåg? Det hela krävde en hel del
materialforskning, bland annat
om hur man ska göra naturtroget vatten med vågor som blänker, i massupplaga.
– Vi fick ta oss en ordentlig
funderare i början. Från att bara
JÖRGEN STÄDJE TEKNIKALITETER
Modellbygge i massupplaga
Går till som ett industriprojekt.
Markprofilen 3d-frästes i poröst plastmaterial.
l Husen var cad-ritningar som skrevs ut i 3d.
l Vattenytor frästes i plexiglas (”iskross”).
l Logistiken betydde allt, från att få tag i material och utskrifter till
målning, sådd av gräs och montage.
l Därtill tillkommer själva utställningspodiet och transportlådor, som
specialtillverkades av en snickarfirma.
l
l
Flödet vid modellbygget såg ut som vilken industriprocess som
helst. Man gick från beslutet till att samla indata, skaffa material,
framställa cad-ritningar, masstillverka och sätta samman.
ha byggt småmodeller i alla år,
som vi brukade skära ut i frigolit
med glödtråd så skulle vi plötsligt göra en modell på 44 kvadratmeter. Det var i det skedet vi
valde att övergå från traditionella metoder till att göra allt i cadmiljö och skaffa en 3d-printer.
Några år tidigare hade vi gjort
en modell av Kista på cirka 18
kvadratmeter, och då hade vi så
många pappersritningar att vi
höll på att drunkna.
Mitekgruppen hade hela tiden
ett nära samarbete med Stadsbyggnadskontoret, som turligt
nog några år tidigare hade börjat
digitalisera alla ritningar och göra en ganska grov digital 3d-modell av alla byggnader. Man fick
tillgång till allt material i form av
Autocad-dwg-filer. Om hela
Stockholm fanns i en enda fil
skulle den bli allt för stor, varför
staden är indelad i kartblad om
1 x 1,6 kilometer, bestående av
markhöjdmätningar från flygplan med en upplösning i X-Y-Zled på en meter, med husen inlagda. Det blev lite i noggrannaste laget, så för att få ned filstorleken på dwg-filerna gick
man ned till femmetersupplösning.
Skräp i maskineriet
Det var bara ett litet, litet problem. Byggnaderna stod på rätt
plats, men de var ritade som
tomma lådor utan botten och
lock, med en del cad-skräp inuti,
och utan fönster. De flesta hus
hade dessutom samma höjd.
– För att kunna skrivas ut so-
lida modeller var vi tvungna att
ordna så att husen fick korrekt
höjd, förse dem med korrekt modellerat tak och ta bort allt som
fanns inuti husen, vilket annars
skulle ha förvirrat skrivaren, berättar Martin Jonsson.
Att modellera tak på 10 000
hus är ingen lätt sak, men efter
viss träning kunde man slå samman ett antal huskroppar till hela kvarter, rensa upp inuti och
modellera tak på ett typiskt
kvarter på ungefär två timmar.
Printern kräver en solid, ”vattentät”, tom modell där alla ytor
måste sitta ihop korrekt. Cadskräpet fick elimineras manuellt.
En person höll på med Gamla
stan i två veckor.
Tillsammans med kunden beslutade Mitekgruppen att modellen fick bli mera visuell än bokstavligt korrekt. Ingen skulle
märka om takvinklarna var fel
här och där. Man använde sig av
flygfoton, ortofoton (kartriktigt
kompenserade flygfoton) och
Google Earth för att få riktiga
utseenden och färger. Men med
färgerna fick man kompromissa
– det finns hundratals olika nyanser av varje färg, och man
kunde inte gå runt och kontrollera varje fasad.
– Vi skalade ned alla tänkbara
färger till tio olika fasadfärger,
som gul, persika eller grå, och
fyra olika takfärger. Vi både bestämde färger från flygbilder och
gick ut fysiskt på stan och tittade
efter. Jag höll till exempel på en
vecka med Vasastan i Google
Sketchup och färglade alla hus
från flygbilder och skrev färgnumren direkt i filen. När husen
sedan blev utskrivna hade vi en
mängd medarbetare här som
handmålade dem, efter färgen på
skärmen, säger Martin Jonsson.
Petig logistik
Logistiken var tung. Det var
många hus att hålla reda på och
de minsta var i kalaspuffstorlek.
Alla hus fick ett nummer skrivet
undertill, som passade mot en
numrerad plats på markprofilen.
– Jag vet inte exakt hur många
hus det blev. Vi har aldrig vågat
räkna efter. Fler än 10 000. Vi
hade vår egen 3d-printer men i
Det tog två veckor att sätta tak på Gamla stan i Miteks cad-system.
Bild: Olof Holdar.
TechWorld | 7 • 2010 | techworld.se | 71
TEKNIKALITETER JÖRGEN STÄDJE
Byggjobb och
byggmaterial
En påse bilar för landskapsmodeller ser ut så här när man häller ut den på centimeterraster.
Moderna modeller har belysning med lysdioder. Här sitter
en modellbyggare och gör en
ställning för belysning.
Köp en burk människor i olika
färger i skala 1:250, doppa fötterna i klister och sätt fast i
modellen.
En bit av marken fräst i numerisk fräs. Närmast oss är en ursparning för ett hörn av en sjö.
Efter att ha rollats med klister strösslas gräsmattorna med Märklin-gräs. Överblivet gräs sugs upp med dammsugare.
Man köpte slut på hela Kreatimas lager av akrylfärg i de 14
kulörer som skulle användas.
och med att mängden husmodeller som skulle skrivas ut på två
veckor var så stor fick vi hyra in
ytterligare en 3d-printer, som
bokstavligen fick gå dag och
natt. Vi planerade in precis så
många hus som utskriftsytan i
printern tillät och fick ofta åka
hit på nätterna och plocka ut
modeller, så att jobbet kunde
fortgå.
nast så det går att lyfta en platta
i ett hörn.
– Vi gjorde hål för husen i
markprofilen med en enkel boolesk operation, men det blev ändå en radie i hörnen som vi fick
skära till med skalpell – 40 000
radier! säger Martin Jonsson.
Som träd användes Märklinmaterial och gräs fick man till
genom att rolla på lim på gräsy-
Träd, gräs och stenar
Stadsbyggnadskontoret
hade
krävt att modellen skulle vara
hållbar, både mot tidens tand
och rent hanteringsmässigt. Till
markplattorna valdes ett modelleringsmaterial kallat Cibatool
som är vanligt vid prototypframställning, ganska likt den grå eller gröna stickmassa som man
brukar sätta blommor i, men betydligt mer kompakt. Materialet
gjordes 10 millimeter som tun-
Martin beskriver målerijobbet
av fasaderna som en maraton
i flygbilder.
Materialet till var och en av de 44 kartdelarna samlades i olika
kartonger. Här är det uppenbarligen Gärdet och Kaknästornet som
sticker upp.
72 | TechWorld | 7 • 2010 | techworld.se
tor och sedan strössla på Märklin-gräs. Men att få vattnet att
bölja på ett fint sätt blev en stor
utmaning.
– Det klurade vi på länge.
I slutänden valde vi plexiglas i
form av spräckligt insynsskydd
som man brukar ha i badrumsfönster, så kallad iskross. Vi tog
hem rätt tjocklek från Tyskland,
lät laserskära ut alla vattenytor,
målade mörkblått på baksidan
och lade i modellen, och det passade som hand i handske.
Till att börja med målades all
”mark” i ”asfaltsfärg”, lite gråaktig. Därefter täcktes alla vägar
och parkeringsplatser med maskeringstejp så att gräsytorna
kunde strösslas. Järnvägarna
blev så små att man helt enkelt
målade dit rälsen. Men tågen är
utskrivna i 3d, liksom Finlandsfärjor och annat löst. Västerbrons valvbågar är printade,
medan vägbanan lades dit som
ett flak efteråt.
Skrivaren spritsar
Mitekgruppens 3d-skrivare heter
Dimension SST. Den ”skriver ut”
föremål som är upp till 20 centimeter stora genom att spruta en
halvmillimeters sträng abs-plast
som bygger upp modellen lager
för lager.
Det går inte särskilt fort. En
byggnad i storlek med Klara
kyrka, som blir cirka 6 centimeter lång, 10 centimeter hög och
noggrann ned på en (verklig)
halvmeter när, tar drygt en timme att skriva ut.
– Stadsbyggnadskontoret använde en större cad-station från
Microstation som matade ut
dwg-filer som fungerar bra för
import och export i de flesta program. Vi tog in filerna i Google
Sketchup och gjorde all model-
JÖRGEN STÄDJE TEKNIKALITETER
Alla byggnader i Stockholm finns inlagda i Stadsbyggnadskontorets cad-filer. Tyvärr saknar de tak, kyrkor saknar torn och de flesta byggnader har samma höjd. Byggnaderna plockades ut en och
en, försågs med tak och skrevs ut i 3d.
Ortofoto, kartriktigt kompenserade flygbilder, var en viktig
källa till färger på till exempel
hus, parker och träd.
lering där. Sketchup är väldigt
enkelt att arbeta med och kan
laddas ner gratis, men gratisversionen har begränsningar i import- och exportfunktionerna.
3d-skrivaren behövde dock ha
så kallad stl-filer (stereolithography), men det kan inte Sketchup exportera, utan filerna fick
ta vägen över Rhinoceros cad
som kan mata ut stl. Filerna för
husen gick vidare till skrivarens
materialplaneringsprogram, som
heter Dimension Catalyst, för vidare beredning och optimering
så att så många hus som bara var
möjligt kunde staplas ihop på en
Så går du vidare
Stadsbyggnadskontoret tillhandahöll också markprofiler, alltså
höjden över havet i stora sjok om 1 x 1,6 kilometer, i form av dwg-filer.
Hål för alla hus gröptes ur i profilen och den gick vidare till ett företag som fräste med numerisk 3d-fräs. Just denna bild visar Slussenområdet med Katarinavägen som höjer sig upp mot Söders höjder åt
vänster i bild. Det stora avlånga hålet i mitten är Kolingsborg.
Titta här vad man kan göra med en kyrka på Söder på ett par minuter
– inga problem att dra upp tak och greja till ett fånigt torn. Det tar
betydligt längre tid om man måste jämföra med byggnadsritningar.
och samma byggyta.
Även Prototal i Jönköping
som fräste marken ville ha korrekta solider, men i form av stpfiler, ett annat cad-format.
Måla hela Stockholm
Det visade sig att mängden måleriarbete hade underskattats
gravt. När det var två veckor
kvar av projekttiden insåg Mitekgruppen att de fem medarbetarna aldrig skulle hinna måla
färdigt själva utan man ringde
vänner och bekanta och utlovade förtäring och drycker mot
idogt måleriarbete. Därefter fick
den närmaste hobbybutiken ett
besök och man köpte slut på all
akrylfärg som fanns i de önskade kulörerna. Efter en mycket
intensiv helg var nästan hela
Stockholm färdigmålat.
Sedan följde montaget på
markprofilen, som tidigare alltså
hade målats i ”vägfärg” och fått
gräsmattor sådda. Alla radier
fick nu skäras ut ur de hål där
husen skulle stå och sedan återstod en väldig mängd limningsarbete för hand, innan modellens
delar kunde stoppas in i för ändamålet specialbyggda förvaringslådor och transporteras till
Mitekgruppen: www.mitekgruppen.se l Idén bakom alltihop: www.stockholmbygger.se l Google
Sketchup: sketchup.google.com l Rhinoceros CAD: www.rhino3d.com/index.htm l Dimension tillverkar 3d-printrar: www.dimensionsprinting.com l Protech säljer 3d-printrar i Norden: www.protech.se l Prototal fräser markprofiler: www.prototal.se l Kreatima har akrylfärger att måla hus
med: www.kreatima.se
Det gäller att hålla 3d-printern
sysselsatt så mycket som möjligt och få ut maximalt av varje
printomgång.
Kulturhuset där premiärvisningen skulle äga rum. Det tog ytterligare en helg att montera alltihop
på det specialbyggda podiet.
Invigningen blev en triumf för
Mitekgruppen,
friformsframställning, cad-program och alla
modellnördar. Modellen har stått
på Kulturhuset i fyra år nu och
förevisas ofta för besökare från
när och fjärran. Det har dessutom gjorts en ”flygfotografering”
över modellen, när Astrid Lindgren-museet Junibacken gjorde
en simulering av Karlsson på takets färd över Vasastan. Även vår
svenske stjärnfotograf Lennart
Nilsson har fotograferat och filmat modellen.
l
Jörgen Städjes alster hittar
du under fliken "Städjes
artiklar" på TechWorld.se.
Du når honom på jorgen.­
[email protected]
TechWorld | 7 • 2010 | techworld.se | 73