2 Każdy sam ostrzy swoje ołówki. Własne algorytmy w druku 3D

https://doi.org/10.52652/fxyz.28.26.2 

Aplikacje są intuicyjne, sieć pełna tutoriali, a wielu uwierzyło, że bez wykształcenia, z marszu, od zaraz może być projektantami (szczególnie gdy wszystko musi być szybko i na wczoraj). Adolf Loos twierdził, że każdy powinien być swoim własnym dekoratorem i decydować o wystroju swoich czterech ścianA. Loos, Ornament i zbrodnia. Eseje wybrane, BWA, Fundacja Centrum Architektury, Tarnów – Warszawa 2013, s. 30.¹. Jednak nie każdy powinien projektować przestrzenie wspólne, logotypy czy reklamy, które krzyczą do nas z przystanku, billboardu, witryny i opakowania. Jednym słowem, wszechobecne oprogramowanie zapewniło dostępność do projektowania, ale też narzuciło zauważalną powtarzalność oraz schematyczność. Gotowe interfejsy niepostrzeżenie formatują proces twórczy poprzez faworyzowanie funkcji domyślnych i najszybszych rozwiązań. Projektant zaczyna myśleć logiką dostępnych komend, zamiast skupiać się na autorskiej wizji. W efekcie wyszparowane (wycięte z tła) parówki zaczynają lewitować we wszystkich reklamach marketów spożywczych. Czy zostawienie tła i cienia pod produktem jest już zbrodnią? Niby nie, ale tak jest najprościej, tak się przyjęło, tak jest bezpiecznie, no i każdy tak robi. Tworzenie własnych cyfrowych rozwiązań to dzisiejszy sposób na bycie innym. Rzadko służy ono oszczędzeniu czasu. Wręcz wymaga go niewspółmiernie więcej, jednak z perspektywy świadomego twórcy jest to inwestycja całkowicie opłacalna. Każdy software, poprzez swoją budowę, daje tylko ograniczony zakres możliwości. Zdarza się, że patrząc na konkretne realizacje, można z łatwością odgadnąć oprogramowanie użyte do ich zaprojektowania, na przykład formy generowane w Blenderze noszą znamiona modelowania poligonami (siatką wielokątów), podczas gdy obiekty z Inventora mają cechy sztywnego modelowania bryłowego. Powyższa obserwacja nie stanowi krytyki tych narzędzi, których potencjał technologiczny jest niezaprzeczalny. Podkreśla ona jedynie, że działają w charakterystycznym dla siebie stylu. Jednym ze sposobów radzenia sobie z tym problemem jest przenoszenie prac pomiędzy różnymi środowiskami i opracowywanie poszczególnych elementów oddzielnie. Daje to możliwość korzystania z wielu metod jednocześnie. Jednak przy symultanicznym użytkowaniu kilku programów łatwo można się pogubić w kolejnych wersjach projektu, trudniej cofnąć zmiany, a koszt licencji staje się realną barierą. Alternatywą jest wypracowanie autorskich metod pracy oraz wyjście poza zamkniętą architekturę gotowych aplikacji poprzez programowanie czy pisanie własnych wtyczek. Najlepiej, gdy praca przebiega przy możliwie małej ilości narzędzi, za to precyzyjnie odpowiadających potrzebom projektanta. Zapewnia to skupienie, higienę pracy oraz redukuje czas błądzenia i niepewności.

W tym artykule przedstawię własne poszukiwania unikatowych rozwiązań w technologii druku 3D, kiedy odrzucenie standardowych programów do rozkroju brył (slicer) na rzecz autorskiego generowania ścieżek (G-code) przywracało poczucie pełnej decyzyjności i sprawczości. Przywołam także przykłady innych twórców, którzy stosują niestandardowe podejście w swoich praktykach projektowych, przestają walczyć z ograniczeniami i koncentrują się na kreacji.

Wprowadzenie do technologii druku 3D

Technologia fused deposition modeling (FDM ) jest powszechnie wykorzystywana do szybkiego prototypowania i tworzenia modeli z tworzyw termoplastycznych, natomiast znacznie mniej znany jest druk metodą liquid deposition modeling (LDM). To dwa zupełnie różne światy wytwarzania addytywnego. Przede wszystkim praca z masami plastycznymi takimi jak porcelana czy kamionka (druk LDM) wymaga późniejszego spiekania oraz szkliwienia. Obiekty nabierają ciężaru, barwy oraz połyskliwości charakterystycznej dla tradycyjnej ceramiki. Ten proces wymaga pełnej świadomości materiału i jego obróbki, począwszy od odpowiedniego uplastycznienia masy, na prawidłowym suszeniu oraz wypale skończywszy. Podpory są rzadko wykorzystywane w druku masami plastycznymi, ponieważ z łatwością spajają się z resztą projektu. Kształty możliwe do uzyskania są zatem mocno ograniczone działaniem grawitacji, a im więcej warstw zostaje nałożonych, tym większy ciężar muszą utrzymać poprzednie sekwencje wciąż miękkiego tworzywa.

Mając wieloletnie doświadczenie w projektowaniu i wytwarzaniu ceramiki naczyniowej, zaczęłam się przyglądać osobom zawodowo zajmującym się drukiem 3D masami ceramicznymi. Rozumiałam, gdzie leżą ograniczenia materii, a gdzie pojawia się luka w możliwościach technologicznych. Analiza współczesnych realizacji ukazuje, że większość obiektów charakteryzuje się płaskimi podstawami, uciętymi krawędziami górnymi oraz schematycznym podziałem na równe, horyzontalne warstwy. Stan ten nie wynika jednak z ograniczeń powszechnie stosowanych drukarek trzyosiowych. Urządzenia te są mechanicznie zdolne do płynnego, jednoczesnego przemieszczania się we wszystkich trzech osiach (X, Y, Z).

Między projektantem a maszyną – autorska ścieżka praktyki projektowej

Dominacja płaskich warstw jest bezpośrednim rezultatem stosowania klasycznych algorytmów oprogramowania do rozkroju brył. Są one przeznaczone dla ceramików, hobbystów, osób niekoniecznie chcących wchodzić w świat matematycznych algorytmów i zależności. Rozpoznanie tej luki technologicznej oraz wykazanie, że standardowa maszyna może prowadzić ekstruzję niehoryzontalnie, stanowi główny obszar moich działań projektowych. Moment odejścia od gotowych rozwiązań i rozpoczęcie pisania własnych skryptów były przełomem w mojej pracy badawczej.

Najczęściej korzystam z wizualnego języka projektowania dostępnego w środowisku GrasshopperGrasshopper działa wewnątrz aplikacji Rhinoceros 3D.². Nie wymaga to dużego doświadczenia informatycznego w pisaniu skryptów tekstowych. Komendy można przywołać z poziomu bloków lub ikon, a wizualna reprezentacja poleceń ułatwia orientację w obrębie generowanego modelu.

Kluczową zaletą samodzielnego programowania w druku 3D jest panowanie nad każdym momentem procesu. Możliwe staje się dostosowanie ilości masy dosłownie w każdym punkcie i każdej sekundzie, zróżnicowanie odległości pomiędzy kolejnymi krokami wydruku, dobranie prędkości posuwu maszyny, skoordynowanie ilości masy względem miejscowej wysokości warstwy i wiele innych.

Zaprojektowanie nie tylko samego kształtu obiektu, ale również sposobu jego fabrykacji daje wiele funkcjonalnych zalet. Takie planowanie podkreśla oraz wzmacnia granice i krawędzie dzieła. Możliwość wiernego oddania geometrii całego obiektu umożliwia wyznaczenie płaszczyzny dolnej i górnej, a następnie podzielenie przestrzeni między nimi na określoną ilość warstw. Przy pochyłych lub falistych zwieńczeniach bryły eliminuje to schodkowe ułożenie wałeczków występujące w miejscach przerwania ścieżki i podróży do następnego punktu. Model może być wykonany jedną długą, spiralną linią bez przerywania rytmu podawania masy.

Już na tym etapie, przy pracy nad poprawą efektywności wydruku, można zaobserwować różnorodne walory wizualne. Pojawia się gra świateł i cieni, złudzenia optyczne, a linie zaczynają prowadzić wzrok po powierzchni obiektu. Skupianie się na strukturze powierzchni daje pole do popisu wyobraźni i porywa w podróż pomiędzy krawędziami całej formy (il. 1). Wydrukowane testowe cylindry wznoszą się strzeliście ku górze, uginają i kołyszą.

Druk 3D jako droga

Powszechnie przyjęte definicje opisują druk 3D jako proces stopniowego nakładania materiału warstwa na warstwę„In 3D printing, objects are fabricated by computer controlled machinery, which deposits or solidifies materials, one layer on top of another, in a way that could be described as analogous to the building of a traditional coil pot” (S. Hoskins, Printing for Artists, Designers and Makers, London 2018, s. 6).³. Początkowo moje realizacje również opierały się na tym klasycznym, horyzontalnym schemacie, jednakże dogłębna analiza procesu doprowadziła mnie do redefinicji tej metody. Obecnie nie traktuję wydruku jako zbioru odseparowanych warstw, lecz projektuję go jako jedną, ciągłą drogę. Drogę, która ma swój początek i koniec. A wszystko to, co się na niej wydarza, jest ograniczone jedynie wyobraźnią. Niehoryzontalne prowadzenie ścieżki wykorzystuję nie tylko jako konieczny element konstrukcyjny, ale także jako sposób na budowanie struktury całej ściany obiektu. Ścieżki nakładają się na siebie, przeplatają ze sobą, zmieniają kierunki, tworzą reliefy. Nadaje to obiektom rzeźbiarski i unikatowy charakter.

Korzystam z szerokich dysz i komunikatów wizualnych pozostawianych przez zastosowane narzędzie, a inspiracji do ornamentów chętnie poszukuję w tradycyjnych, rzemieślniczych wzorach. Samo nakładanie na siebie glinianych wałeczków nie jest przecież czymś nowym i w ceramice było stosowane na długo przed wynalezieniem koła garncarskiego. Liniowe struktury występują także w plecionkarstwie, gdzie wiklinowe witki płynnie przeplatają się ze sobą. Podziały i segmenty stosowane w koszach stanowią dla mnie punkt wyjścia w budowaniu obiektów ceramicznych. W obu tych dziedzinach nadają one formom sztywność i wytrzymałość konstrukcyjną. Temat wątku i osnowy pojawia się również w tkactwie, charakteryzującym się bogactwem i różnorodnością splotów. Nie przekładam tego w sposób dosłowny na masy ceramiczne, ale traktuję jako geometryczną bazę do cyfrowej reinterpretacji (il. 2, il. 3).

Oczywiście limitami, z którymi wciąż trzeba się mierzyć, pozostają prawa fizyki i plastyczność materii. Dialog pomiędzy człowiekiem a ograniczeniami materiałowymi ukazuje wartość, jaką jest doświadczenie, wyczucie i intuicja. W zrozumieniu naprężeń, skurczu i zachowania mokrej gliny nieoceniona okazuje się pamięć mięśniowa i wiedza, którą nabyłam przez lata toczenia na kole garncarskim oraz odlewania porcelany w formach gipsowych.

Obserwuję, gdzie ścieżki zgniatają się wzajemnie, a gdzie grawitacja powoduje ich zapadanie, po czym wracam do kodu cyfrowego, by nanieść poprawki. Ogromne znaczenie ma też kierunek, w którym przemieszcza się dysza. Plastyczna masa zupełnie inaczej układa się przy stromych podjazdach, a inaczej podczas ruchu w dół. Istotne jest uwzględnianie tych zmiennych i zróżnicowanie dystansu pomiędzy kolejnymi odcinkami, a czasem również dostosowywanie ilości wytłaczanej masy, niczym siły docisku dłoni do gliny przy lepieniu ręcznym. Nie ma na to gotowych wzorów matematycznych ani podręcznikowych tabel. To wiedza ucieleśniona, którą – jak w każdym tradycyjnym rzemiośle – zdobywa się wraz z doświadczeniem.

Przejście od działań w mikroskali do technologii budowlanych

Podczas stażu naukowego na Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym w Szczecinie badałam możliwości przeniesienia moich dotychczasowych doświadczeń przy druku 3D masami ceramicznymi – na mieszanki betonoweStaż odbył się w styczniu 2026 roku pod opieką prof. Piotra Jędrzejewskiego (ASP we Wrocławiu) oraz dr. inż. Marcina Hoffmana (Zachodniopomorski Uniwersytet Techniczny w Szczecinie).⁴. Beton drukowany 3D, w przeciwieństwie do ceramiki, jest już wykorzystywany w przemyśle budowlanym jako element konstrukcyjny, stąd też prowadzone na nim badania przyjmują zupełnie inny charakter. Próby w masach ceramicznych często skupiają się na sferze wizualnej i relacji pomiędzy obiektem a odbiorcą. Konieczność wypału ogranicza obiekty do małej skali lub podziału kompozycji na moduły. Działania w betonie mają inne ukierunkowanie. W pierwszej kolejności muszą odpowiadać na wyzwania czysto inżynieryjne, takie jak zapewnienie nośności, wytrzymałości i odporności na warunki zewnętrzne, a rozmiar wydruków betonowych nie jest ograniczony procesowo.

Znając specyfikę technologii addytywnych, łatwo zauważyć, że drukowane modele są najsłabsze w przestrzeniach międzywarstwowych. Postanowiłam wzmocnić te strefy poprzez druk dwuścienny. Rozdzielenie bryły na dwie ścianki pozwala zróżnicować podział wnętrza oraz zewnętrza formy. Dzięki drukowaniu dwóch o połowę cieńszych ścianek można zachować tę samą grubość obiektu. Optymalizuje to zużycie mieszanki, zachowując jej pierwotną objętość znaną z druku jednościennego, a jedynym kosztem operacji pozostaje wydłużony czas pracy maszyny.

Zastosowanie dwóch niezależnych ścieżek umożliwia ich naprzemienne zazębienie i rozproszenie miejsc narażonych na pękanie. Jedną z testowanych opcji jest poziome podzielenie obu ścian z celowym przesunięciem ich fazy w osi z (il. 4). Kolejna podjęta próba powiela ten sam zabieg, ale z falistym podzieleniem obu ścian i przesunięciem ich względem siebie (il. 5). Inny wariant zakłada połączenie zewnętrznej, pofalowanej struktury z tradycyjnym, poziomym podziałem rdzenia wewnętrznego (il. 6). Celem było zwiększenie wytrzymałości ścian wydruków, które w przyszłości mogłyby pełnić funkcję elementów nośnych lub pracować pod obciążeniem ściskającym. Beton, również ten drukowany 3D, idealnie nadaje się do fabrykacji kolumn, podpór czy ścian budynków, gdzie takie usztywnienie bryły jest technologicznie uzasadnione. Próby te mają na razie charakter eksperymentalny, a ostateczne potwierdzenie ich zwiększonej wytrzymałości na pękanie wymagałoby pogłębionych badań ilościowych.

Moje próby ukazują potrzebę prowadzenia prac i działań zespołowych, z równorzędnym zaangażowaniem inżynierów, projektantów i artystów. Łącząc wiedzę technologiczną z wrażliwością estetyczną i dorobkiem kulturowym jesteśmy w stanie wyjść poza wąskie, utarte ścieżki projektowe. Na styku dziedzin dzieją się rzeczy nie do końca zrozumiałe dla obu stron, głębsze i bardziej wartościowe niż to, co poszczególne dyscypliny mogłyby wypracować w izolacji. Samodzielne pisanie algorytmów pozwala w niekonwencjonalny sposób planować przebieg trasy wydruku, a w połączeniu z wiedzą technologiczną prowadzi do poszerzenia potencjału druku 3D w bardzo realnych i praktycznych zastosowaniach.

Ingerencja w sprzęt

Moje poszukiwania skupiają się na kodowaniu, jednak bunt przeciwko rynkowym standardom równie często przenosi się na sam sprzęt. Poszukując przykładów na rodzimym gruncie, naturalnie zwracam uwagę na działania Piotra WaśniowskiegoW. Droździewicz, Zmodyfikowana Gaia do wielokolorowych wydruków z gliny, 22.10.2019, Świat Druku 3D, swiatdruku3d.pl/zmodyfikowana-gaia-do-wielokolorowych-wydrukow-z-gliny/ [data dostępu: 23.3.2026].⁵. Jego innowacyjność nie kończy się na programowaniu, lecz ingeruje w same oprzyrządowanie. Choć u podstaw technologii 3D leżała idea otwartych środowisk (open source), współcześni producenci maszyn CNC i drukarek gwarantują niezawodność wyłącznie przy zachowaniu fabrycznych parametrów i materiałów. Piotr Waśniowski, zamiast ograniczać się do możliwości gotowych urządzeń, fizycznie je przebudowuje i projektuje własne głowice (il. 7, il. 8), zastępuje statyczny blat roboczy obrotową formą (il. 9), czy eksperymentuje z obrotowymi dyszami o zróżnicowanych otworach dystrybucyjnych (il. 10). Jego próby mają charakter hobbystyczny oraz badawczy i są wolne od presji komercyjnej optymalizacji. Taka niezależność pozwala na swobodną eksplorację ekstremalnych sposobów zachowania się materiałów oraz obieranie kierunków o ogromnym potencjale, nawet jeśli nie wiążą się one z natychmiastowym urynkowieniem. Oddolna dekonstrukcja maszyny to dowód na to, że prawdziwe innowacje rodzą się na styku ograniczeń materii i modyfikacji samego narzędzia.

Architektura obliczeniowa

O ile Piotr Waśniowski modyfikuje fizyczne parametry narzędzia, inni projektanci testują ostateczne granice samej architektury obliczeniowej, całkowicie abstrahując od ograniczeń tradycyjnego warsztatu. Obserwując rozwój technologii addytywnych, dostrzegam moment, gdy to algorytm przejmuje rolę dłuta i staje się przedłużeniem ręki projektanta. Zupełnie inną skalę takiego eksperymentu prezentuje Michael Hansmeyer. Pisane przez architekta algorytmy pozwalają na generowanie form o stopniu skomplikowania niemożliwym do wymodelowania manualnego. Przykładem takiej pracy, która pochłania zmysły i angażuje wizualnie niezwykłym nagromadzeniem detali, są obiekty z cyklu Digital Grotesque IIPierwsza rzeźba z serii Digital Grotesque powstała w 2013 roku dla Frac Centre w Orleanie.⁶ (il. 11). Pełnowymiarowa grota wykonana w technologii wielkoformatowego druku 3D poprzez warstwowe utwardzanie sypkiego piasku (binder jetting) jest całkowicie wygenerowana przy użyciu autorskich algorytmów wspomagających proces. Architekt nie buduje brył, wyznaczając każdy promień i kąt, ale opisując budowaną przestrzeń zbiorem procedur. Michael Hansmeyer inspiruje się zjawiskami morfogenetycznymi. Wzrost komórek, budowanie kryształów czy formacji skalnych opiera się na naturalnych algorytmach przyrody, które architekt cyfrowo reinterpretuje. Twórca przyjmuje w tym procesie rolę kuratora i decydenta, który nakierowuje algorytm, uczy go samodzielnie optymalizować własne kreacje, ale finalnie z tysięcyW tym przypadku powstało 16 386 wersji. Zob. M. Hansmeyer, Digital Grotesque II, 2017, Michael Hansmeyer, michael-hansmeyer.com/digital-grotesque-II [data dostępu: 11.3.2026].⁷ propozycji to człowiek wybiera tę docelową.

Inną realizacją zaprojektowaną przez Michaela Hansmeyera oraz Benjamina Dillenburgera jest najwyższa na świecie, w pełni wykonana w technologii druku 3D, prawie 30-metrowa Biała wieża (il. 12). Konstrukcja wspiera się na wysoce zróżnicowanych strukturalnie kolumnach, zwieńczonych kopułą i tarasem widokowym. Budynek niczym latarnia morska wznosi się i góruje nad szwajcarską wioską, przyciągając uwagę mieszkańców i zwiedzających z całego świata. Jest to przykład połączenia projektowania komputerowego z zaawansowanym materiałoznawstwem, które wspólnie zapewniają zrównoważone budownictwo. Dopracowane algorytmy wspomagają zarówno proces projektowy, jak i samą fabrykację. W każdej z kolumn przewidziane są miejsca na zbrojenie, które zostaje zaimplementowane synchronicznie w czasie trwania wydruku (il. 13).

Ograniczenie ilości konstrukcji wspomagających wymaganych przy tradycyjnym wylewaniu betonu redukuje odpady i zużycie materiałów o połowęS. Szablowski, Przyszłość to sztuka – BMW Art Club, 2023, s. 73, michael-hansmeyer.com/books [data dostępu: 12.3.2026].⁸. Brak szalunków odlewniczych pozwala także na pokaz bogactwa kształtów zmieniających się na każdej kondygnacji. Sięgając po druk 3D, nie musimy ograniczać się do jednego odlewu, ale z pełną elastycznością możemy modyfikować, urozmaicać i rozbudowywać każdy element, aby zróżnicować je między sobą i w ten sposób uatrakcyjnić. W przytoczonym przykładzie architekci świadomie wykorzystują wszystkie te zalety.

Pomost pomiędzy tradycją a innowacją

Generowanie złożonych form w wirtualnym środowisku to jednak tylko część sukcesu. Idealnym dowodem na to, że da się zbudować skuteczny, technologiczny pomost między innowacją a tradycyjnym rzemiosłem, jest instalacja Aevum (il. 14). Projekt ten pokazuje, że nawet na najwyższym, globalnym poziomie realizacyjnym to właśnie ręczne pisanie ścieżek druku determinuje ostateczny sukces. Firma Vertico razem z Zaha Hadid Architects połączyła marmurowy łuk ze spójnymi w swojej formie segmentami drukowanymi w betonie. Najtrudniejszym momentem i głównym technologicznym wąskim gardłem całego projektu było indywidualne projektowanie rozkroju każdej z bryłV. Ruitinga, BE-AM Symposium 2025, YouTube, youtube.com/watch?v=mA2_kaQXmUw [data dostępu: 12.3.2026].⁹. Pliki dla maszyn generowano we wcześniej wspomnianym środowisku Grasshopper, całkowicie według własnych wytycznych. Była to czasochłonna procedura, ale dzięki dobrze przemyślanym ścieżkom druku sama fabrykacja elementów zajęła zaledwie 48 godzin. Projekt śmiało eksponuje łączenia przebiegające pomiędzy kolejnymi elementami, podkreślając płynność i organiczność całej formy. Odrzucenie standardowych, gotowych narzędzi tnących i ścisła, algorytmiczna współpraca projektantów z inżynierami procesu wytwórczego pozwoliły na dokładne odwzorowanie przestrzennej koncepcji w fizycznej bryle.

Podsumowanie

Dziś nie stoimy jedynie przed pytaniem, co wykonać, ale również jak to zrobić. Świadomość procesu i dbałość o detal realizacyjny są kluczowe w odbiorze projektowanych dzieł. Nie ma dróg na skróty. Możemy posiłkować się istniejącymi udogodnieniami programowymi czy pomocą sztucznej inteligencji, ale dopiero wyjście poza ramy pozwala osiągnąć prawdziwie spektakularne efekty.

Doświadczamy świata rozwijającego się w warunkach bardzo zmiennychModel VUCA opisuje świat, który nas otacza. Rozwinięcie skrótu: V – volatility (zmienność), U – uncertainity (niepewność), C – complexity (złożoność), A – ambiquity (niejednoznaczność).
Zob. J. Wieczorek, K. Szczepanik, Świat VUCA i BANI, 2023, Porządny Agile, porzadnyagile.pl/swiat-vuca-i-bani/ [data dostępu: 8.3.2026].¹⁰, w którym kompetencjami przyszłości są zwinność (agile)J. Wieczorek, K. Szczepanik, Co to jest agile?, porzadnyagile.pl/co-to-jest-agile/ [data dostępu: 8. 3.2026].¹¹ i zdolność do szybkiej adaptacjiK.J. Śliwa, O szukaniu rezyliencji, Formy 17.7.2024, formy.xyz/krotka-forma/o-szukaniu-rezyliencji/ [data dostępu: 8.3.2026].¹². Wymagają one gotowości na nieustanne przekształcanie warsztatu, a zmiany nie zaczynają się od narzędzi, ale już w momencie uświadomienia sobie potrzeby. Projektant musi skupić się na pierwotnej i głównej idei formy, traktując oprogramowanie jako ewoluującą, poddającą się modyfikacjom strukturę. Zachowajmy rzemieślniczą upartość, umiejętność ciągłego uczenia się, popełniania błędów i szukania nowych rozwiązań. Narzędzie, które każdy sam naostrzy pod swoje potrzeby, nigdy nie zdominuje twórcy.