Thrixels - Hệ thống pixel art in 3D

Mình rất vui vì cuối cùng cũng có thể chia sẻ Thrixels: một hệ thống các chi tiết hoàn toàn 3D printed và hoàn toàn mở (open) để làm pixel art đầy màu sắc! Mất hơn 6 tháng phát triển để lên được v1.0, và giờ mình nghĩ nó đã tới mức đủ “chín” để mình tự tin là sẽ hữu ích cho người khác. Nếu bạn thấy cái này hay, làm ơn thử in vài bản test rồi cho mình biết kết quả nha — mọi góp ý đều rất quý.

Trong suốt quá trình làm dự án, mình có đăng cập nhật lên Mastodon với hashtag #Thrixels — bạn ghé xem nếu muốn coi quá trình làm, test, và những thay đổi dọc đường!

Hình ví dụ đầu tiên ở trên là bản tái tạo màu của Arecibo Message — credit Arne Nordmann cho graphic gốc: https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_message

Đây là video time lapse mình ráp bức mosaic QR code. Nếu bạn là fan New Order thì chắc sẽ đặc biệt thích video này, và cả cái link trong mã nữa!

Cập nhật

• Đã sửa hình học (geometry) của test print 1B (substrate 8x8)

Tính năng

Mỗi thrixel (pixel 3D! Mình biết tên nghe hơi “ngộ”, nhưng hình như chưa bị nhiều thứ khác dùng) có kích thước 4x4 mm và cao 6 mm, cắm vào một cái đế ("substrate") cùng với các thrixel khác để tạo ra bất kỳ pattern hay hình nào bạn thích. Mấy cái này được thiết kế để in số lượng lớn với nhiều màu khác nhau, dùng để làm bất kỳ pixel art nào mà bạn có đủ màu để thể hiện. Chỉ có 2 màu thôi hả? Vẫn làm chữ hoặc QR code được!

Bản thân substrate là hoàn toàn cấu hình được — nếu bạn có chút kiến thức 3D modeling, bạn có thể ghép các phần riêng lẻ thành những đế lớn hơn với bất kỳ kích thước/hình dạng nào, rồi in thành một miếng, hoặc ghép nhiều mảng substrate lại để làm mosaic lớn (con dopefish bên dưới được ghép từ 4 mảng!).

Lỡ ráp sai pattern? Không sao — bạn có thể tháo bất kỳ thrixel nào bằng cách chọc một cây tua vít nhỏ qua cái lỗ tương ứng trên đế.

#CGAPrints

Song song với dự án này, mình cũng đang cố tìm các màu PLA khớp với bảng màu IBM 16-colour palette gốc, với mục tiêu dùng thrixels để tái tạo các hình hay ho từ game PC retro. Khi xong, mình sẽ công bố danh sách filament và màu mình chọn để mọi người dùng lại. Nếu bạn tò mò về dự án đó thì có thể theo dõi hashtag #CGAPrints trên Mastodon.

Bản quyền (Licensing)

Mình chọn phát hành dự án theo giấy phép Creative Commons CC BY-SA. Nghĩa là bạn gần như muốn làm gì với các file này cũng được, miễn phí, kể cả để kiếm tiền; chỉ cần ghi credit mình là tác giả bản gốc bằng cách dẫn link về trang này ở nơi bạn đăng, và phát hành phiên bản của bạn theo CC BY-SA luôn.

Bắt đầu

Mình rất khuyến nghị bạn chạy vài bản test print trước khi làm dự án lớn. Mình đã cung cấp các file sau để test:

• Thrixels v1.0 test print 1a - 8x8 thrixels.stl - Một bộ nhỏ tổng cộng 64 thrixels. Mỗi thrixel rộng 4x4 mm, và được sắp với khoảng hở 1 mm giữa các thrixel. In 1 cái này.
• Thrixels v1.0 test print 1b - 8x8 substrate.stl - Một cái đế tương ứng để gắn vừa 64 thrixels theo hình vuông đơn giản. In 1 cái này.

Hai cái này giúp bạn bắt đầu làm các mosaic nhỏ, cơ bản. Nếu bạn muốn làm khổ lớn hơn, đây là bộ chi tiết để bạn kiểm tra máy in cho các trường hợp đó:

• Thrixels v1.0 test print 2a - 8x8 quarter substrate.stl - Một mảnh đế cho 64 thrixels, với hai cạnh kề nhau được chỉnh để có thể khớp chính xác với các mảnh khác, tạo khe nối liền mạch giữa các đế. Bạn sẽ muốn in tổng cộng 4 cái.
• Thrixels v1.0 test print 2b - 4x4 joiner.stl - Một chi tiết nối hai mảnh đế lại với nhau — các phần sẽ kẹp vào kiểu Lego. Bạn cũng sẽ muốn in 4 cái.

Thiết lập khuyến nghị

Vật liệu chính (Primary material) - Mình chỉ dùng PLA để in các chi tiết này, vì nó dễ chỉnh setting. Bạn có thể in được bằng vật liệu “lạ” hơn, nhưng mình không khuyên phải bận tâm.

Vật liệu support (Support material) - Các file này được phát triển trên Bambu Lab X1C với AMS. Mình rất khuyến nghị in các phần này trên một lớp raft 100% density làm từ vật liệu support chuyên dụng. PLA và PETG là cặp support tốt cho nhau vì chúng ít dính nhau — hiện tại mình in toàn bộ thrixels bằng PLA trên raft PETG.

Cỡ nozzle - X1C của mình dùng nozzle 0.4mm. Mình chưa thử với cỡ khác và cũng không định thử — nozzle nhỏ hơn chắc ổn nhưng sẽ lâu hơn, nozzle lớn hơn có thể không đủ độ phân giải để in đúng như thiết kế. Nếu máy bạn dùng nozzle 0.5mm, mình gợi ý scale mọi thứ lên 25% cho khớp, và làm thrixel thành 5x5mm thay vì 4x4mm.

Layer height - Mình dùng layer height 0.12mm cho tất cả các file. Nhìn chung layer mịn hơn sẽ cho chi tiết chất lượng cao hơn, dễ khớp nhau hơn, nhưng thời gian in tăng theo; layer dày hơn sẽ làm khớp tệ hơn. Cứ thử nghiệm thoải mái, nhưng nên bắt đầu với 0.12mm.

Ironing - Để bề mặt pixel art đẹp nhất có thể, mình khuyên bật ironing cho lớp trên cùng của thrixels, dùng pattern concentric. Mục tiêu là bề mặt trên mịn nhất có thể và đảm bảo tính đối xứng khi xoay ở mọi miếng; rectilinear hoặc pattern khác vẫn dùng được, nhưng sẽ tạo kiểu artefact giống “đường và làn” nhìn không đẹp trên mosaic, và bạn cũng không muốn tốn công soi từng thrixel để canh cho thẳng hàng.

Các lưu ý khác - Đừng mất thời gian nghĩ về infill density hay mẹo giảm filament. Dù in một lúc cả ngàn thrixels thì cũng chỉ tốn khoảng 80g filament. Nhưng print đó sẽ mất gần 14 tiếng trên X1C, nhìn thì chậm “đau khổ” thật, nhưng tính ra vẫn chưa tới 1 phút cho mỗi thrixel.

Các file còn lại

Mình có cung cấp một số file định dạng STEP để dễ load và chỉnh sửa trong phần mềm 3D modeling bạn chọn, khỏi phải chuyển STL ngược lại sang định dạng quen dùng. Mục tiêu là để bạn dễ nhất có thể khi tự chỉnh file, thiết kế và dựng substrate thrixel theo kích thước/hình dạng bạn muốn.

• Thrixels v1.0 x1.stp - model của 1 thrixel. Dùng để chỉnh thiết kế thrixel cơ bản, hoặc nhân bản để dựng thành số lượng thrixels bạn muốn in mỗi lần.
• Thrixels v1.0 substrate - mid.stp - model của 1 mảnh substrate. Ghép liền mạch các mảnh này để tạo một cái đế đơn giản cho mosaic thrixel.
• Thrixels v1.0 substrate - edge.stp - để ghép nhiều miếng đế thành một pattern liền mạch, dùng các mảnh substrate này ở cạnh tiếp giáp (mating edge) của mỗi miếng đế. Chúng được cắt bớt một chút để không cấn nhau khi đặt sát, giúp thrixels phía trên tạo mosaic liền mạch.
• Thrixels v1.0 substrate - corner.stp - chỉ dùng khi tạo mosaic lớn theo 2 chiều. Các mảnh góc này dùng ở nơi hai cạnh tiếp giáp của một đế gặp nhau. Xem thêm “Making large bases” bên dưới để hiểu cách dùng corner và edge.

Mình cũng cung cấp các STL sau cho tiện dùng:

• Thrixels v1.0 STL - x1.stl - thật ra đừng in cái này, nó chỉ là 1 thrixel đơn ở dạng STL. Dùng để test nhanh việc slicing thrixels để in, và làm quen tổng quan chúng trông ra sao/hoạt động thế nào.
• Thrixels v1.0 STL - x256.stl - một lưới 16x16 thrixels. Đây thường là số lượng mình in mỗi lần. Lưu ý file này lớn và phức tạp, có thể tốn nhiều thời gian/CPU/RAM để slice. Nếu slicer đề nghị simplify geometry thì đừng đồng ý (nó sẽ làm hỏng ngoại hình hoặc độ khớp của từng miếng).
• Thrixels v1.0 STL - 16x16 base.stl - một cái đế đơn giản cho mosaic 16x16 thrixels, đủ chỗ để vọc/làm quen cách thrixels hoạt động.
• Thrixels v1.0 STL - 31x31 base.stl - một miếng đế đơn có thể gắn 31x31 thrixels, đủ cho một QR code điển hình. Cái này sẽ cần gần 1.000 thrixels, nên bạn sẽ muốn in khoảng 500–600 thrixels màu đen và 500–600 màu trắng để chắc là đủ. Đây cũng là file lớn và có thể tốn đáng kể thời gian/CPU/RAM để slice. Cũng đừng simplify geometry cho file này — cứ kiên nhẫn.
• Thrixels STL - breaker bar.stl - một thanh dài rỗng mình dùng để bẻ thrixels ra khỏi raft theo từng hàng. Đây là cách gọn và ổn định nhất mình tìm được — trước kia mình bẻ bằng tay, nhưng hay bị thrixels bắn đi mất vào góc hoặc chui dưới bàn, khỏi tìm luôn.
• Thrixels STL - scoop.stl - một cái muỗng xúc nhỏ, mỏng mình dùng để gom thrixels sau khi bẻ khỏi raft. Dĩ nhiên bạn dùng muỗng nào cũng được, nhưng mình tranh thủ tự thiết kế thử.
• Thrixels STL - scoop large.stl - bản lớn hơn, v2 của cái scoop, thiết kế để gom số lượng thrixels lớn. Phần cong lượn ở giữa để giúp đổ thrixels vô bịch cho dễ khi cất/sort theo màu.

Bạn muốn thấy thêm gì ở đây không? Một cái đế dựng sẵn theo kích thước/hình dạng nào đó, một phụ kiện khác, một số lượng thrixels nhất định trong một STL, hay một bản STEP của thứ gì đó để chỉnh sửa? Cho mình biết dưới phần bình luận, mình sẽ xem mình làm được gì.

Làm đế khổ lớn (Making large bases)

Mình làm vội mấy ảnh chụp màn hình này để minh hoạ cách dựng thrixel base sao cho có thể tile với nhau liền mạch. Nếu thấy chưa đủ thông tin hoặc bạn có câu hỏi về cách nó hoạt động thì cứ nói, mình sẽ cố giải thích rõ hơn.

Dự tính sau này (Future stuff)

Bạn tự làm được cái gì hay ho từ bộ này hả? Đăng một ‘make’ hoặc ‘remix’ cho mình coi bạn làm được gì nha!

Có gợi ý/yêu cầu gì, hoặc gặp khó khi làm cho chạy đúng? Để lại bình luận, mình sẽ cố giúp bạn xử lý.