String Art ist die Kreationstechnik eines visuellen Kunstwerks, und die Bilder entstehen aus einer Reihe von Strings, die sich zwischen den Pins erstrecken. Jetzt kann diese Arbeit an der TU Wien an einen Roboter delegiert werden - ein Beispiel für eine komplexe Aufgabe, die die digitale Fertigung lösen kann.
Die Grundidee von String Art ist einfach: Auf einem Frame verteilte Hooks werden durch Strings hin und her verbunden, bis sie zu einem wahrnehmbaren Bild verschmelzen. Auf diese Weise können sehr interessante geometrische Muster erzeugt werden - tatsächlich können echte Experten sogar Porträts erstellen. Traditionell machen Künstler solche Bilder von Hand, was einen sehr komplexen und langwierigen Designprozess erfordert, der Erfahrung und ruhige Hände erfordert.
An der TU Wien wurde diese Art von künstlerischen Bildern nun automatisiert: Der Computer berechnet aus jedem Bild den optimalen Fadenweg, und der Industrieroboter übernimmt die Planung des Fadens.
Unzählige Möglichkeiten
"Aus wissenschaftlicher Sicht ist das ein sehr interessantes Problem, weil es so schwer zu lösen ist", sagt Przemyslaw Musialski vom Institut für Diskrete Mathematik und Geometrie an der TU Wien. Typisch kann ein Bild nicht genau so kopiert werden - schließlich ist das thread-Methode kann nicht verwendet werden, um ein einzelnes Pixel, sondern um eine durchgehende Linie zu zeichnen. Es ist daher notwendig, die bestmögliche Approximation zu finden.
Um das Bild zu erstellen, wird ein kreisförmiger Rahmen mit 256 Haken verwendet. "Unsere Berechnungen haben gezeigt, dass eine Erhöhung der Hakenanzahl das Endergebnis nur geringfügig verbessert", sagt Przemyslaw Musialski. Der Faden kann von der rechten oder linken Seite jedes Hakens zur rechten oder linken Seite eines anderen Hakens gestreckt werden. Auf diese Weise gibt es sogar mit nur etwa 30 Fadenlinien mehr mögliche Varianten als Atome im beobachtbaren Universum - und um ein erkennbares Bild zu reproduzieren, ist eine viel größere Zahl erforderlich. Deshalb einen Algorithmus finden, um den Pfad eines Fadens zu berechnen ein gegebenes Bild so genau wie möglich zu reproduzieren ist eine große Herausforderung.
Die mathematische Lösung des Problems reichte dem Forschungsteam jedoch nicht aus. Ziel war es, echte "String Art" vollautomatisch zu produzieren. Um kreisförmige String-Art-Bilder mit einem Durchmesser von 63 cm zu erstellen, verwenden Sie hochpräzise Industrieroboter über eine lange Reihe von 256 Haken. Selbst der Industrieroboter kann diese Aufgabe nicht im Handumdrehen erledigen: Je nach Bild dauert die Produktion 2 bis 5 Stunden und benötigt zwischen 2 und 6 Kilometer Faden.
Das Forschungsteam ist Teil des Zentrums für Geometrie und Computational Design der TU Wien und wurde von Peter Wonkas Forschungsgruppe an der King Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie in Saudi-Arabien unterstützt. "Obwohl unser Roboter schöne Bilder produziert, ist unsere Arbeit natürlich kein Kunstprojekt", sagt Przemyslaw Musialski. "Schließlich wollten wir zeigen, wie man besonders schwierige technische Probleme lösen kann. Im Projekt string art werden die von uns verwendeten Methoden zukünftig eine wichtige Rolle in der digitalen Produktion spielen."
