4 Quellen für druckbare 3D-Modelle

3D-Drucker (3D-Printer) werden immer erschwinglicher, was die Verbreitung stark fördert. Eine gute Gelegenheit sich mit den Möglichkeiten zu beschäftigen, woher die virtuellen Objekte kommen, die dann durch die 3D-Drucker in reale Objekte umgewandelt werden. Ich möchte vier Entstehungsarten von 3D-Modellen vorstellen.

Für knapp 200$ sind die Mini-Desktop 3D Printer „Tiny Boy“ oder der „MP Select“ bestellbar (zur Zeit leider oft ausverkauft).

3D Scanner

Bei durch Photogrammetrie erzeugten 3D-Modellen wird ein reales Objekt von verschiedenen Seiten fotografiert. Auf den Fotos werden Gemeinsamkeiten gesucht (Features: ähnliche Pixel auf verschiedenen Bildern), z.B. die rot-weiße Felge eines Rades (siehe Bild). Nachdem diese Merkmale identifiziert wurden, kann mit Hilfe der Triangulierung der Ort im 3D-Raum bestimmt werden, da bekannt ist, wo sich die Kamera bei der Aufnahme des Bildes (der enthaltenen Merkmale) befand. Die Ausführung gibt es für kleines Geld als Turntable-3D-Scanner unter Nutzung des eigenen Smartphones oder als Profi-3D-Booth, in der hunderte Kameras verbaut sind, die gleichzeitig das Objekt ablichten (dadurch muss das eventuell lebende Objekte nicht „still“ halten).

Die erstellten 3D-Modelle werden auch mit Textur (Materialart und Farbe) erstellt (die meisten 3D-Drucker können allerdings nicht mehrfarbig drucken). Eine Nachbearbeitung der Modelle ist allerdings schwerer, da die Polygonstruktur (ein 3D-Modelle besteht aus vielen aneinanderklebenden Flächen, genannt Polygone) nicht homogen ist. Auf die Druckbarkeit hat ein nicht-homogenes 3D-Modell aber keine negativen Auswirkungen.

Irreguläres versus homogenes 3D Modell

3D-Produktkonfigurator

3D-Produktkonfiguratoren erzeugen 3D-Modelle mit Hilfe von mathematischen, mit Parametern versehene Beschreibungen. Die Parameter werden vom Benutzer vorgegeben, womit die Eigenschaften des Modells (Form, Farbe, Material, Aufdrucke, Größe etc.) interaktiv festgelegt werden. Die Web-Frontends sind einfach gestaltet und verstecken die Komplexität einer Profi-3D-Software. Am Beispiel des Armreifen 3D-Produktkonfigurators von Elaspix werden neben der realistischen Visualisierung des in Sterling Silber gedruckten Armreifens auch ein 3D-Modell erzeugt, welches dann durch einen 3D-Drucker in Wachs gedruckt und von einem Goldschmied mit 925’iger Silber gegossen wird. Durch die mathematisch-prozedurale Erstellung der 3D-Modelle können wichtige Rahmenbedingungen wie Wanddicke, Geschlossenheit der Oberfläche etc. eingehalten werden.

Modellbau durch 3D-Artist

Das Handwerk von 3D-Artists ist die Erstellung von 3D-Modellen mit Hilfe professioneller 3D-Modelling Software (Blender 3D, 3dsMax, Cinema4D). Der 3D Artist baut das Modell nach Vorgaben aus Design-Skizzen und gewünschten Abmessungen. Die 3D-Software unterstützt die Erstellung von 3D-druckbaren Modellen durch spezielle Analyse-Tools, welche die Wanddicke, Geschlossenheit der Objekte, Druckvolumen und Maße kontrollieren.

3D-Modelldatenbank

Im Web finden sich etliche Datenbanken für 3D-Modelle, die speziell für den 3D-Druck optimierte 3D-Modelle anbieten (Thingiverse, Trinkle). Mit Hilfe von Suchmasken lassen sich Tausende von Modellen finden, herunterladen und ausdrucken. Falls aber spezielle Druckmaterialien oder auch besonders hohe Fertigungsqualität benötigt werden, die der eigene 3D-Drucker nicht erreichen kann, können Serviceunternehmen, wie Shapeways das Drucken übernehmen. Diese bieten auch eine 3D-Modelldatenbank an, allerdings werden die Modelle nicht heruntergeladen, sondern direkt durch Shapeways auf Industrie-3D-Druckern erzeugt.

relevante Links

• Fact sheet zum 3D-Produktkonfigurator von Elaspix
• Übersicht der Vorteile und Nutzen von 3D-Produktkonfiguratoren
• weitere Referenzen und Demos