ETH-Forscher entwickeln Verfahren zum Kopieren von 3D-Modellen

3. Mai 2016 um 10:41
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"Computational Thermoforming" erlaubt das farbige Kopieren von 3D-Modellen.

Mit dem Verfahren "Computational Thermoforming" lassen sich farbige Kopien von 3D-Modellen erstellen.
Forschende der ETH Zürich und Disney Research Zurich haben ein neues Verfahren namens Computational Thermoforming entwickelt. Mit diesem können Kopien von digitalen 3D-Modellen relativ schnell und kostengünstig hergestellt werden. Gleichzeitig werden Form und Farbe detailgetreu wiedergegeben, so ein Mitteilung der Hochschule.
Das neue Verfahren sei eine Kombination einer bewährten industriellen Produktionstechnik, dem Thermoformen, und einer neuen Software. Beim Thermoformen wird eine spezielle Folie erhitzt und in eine dreidimensionale Form gezogen. In der Industrie ist das Thermoformen weit verbreitet. Die Technik wird etwa zur Fertigung von Joghurtbechern, Einlagen für Pralinenschachteln oder Verpackungsmaterial genutzt. Weiterer Bestandteil des neuen Verfahrens ist eine Computersimulation des Thermoforming-Vorgangs, die ETH-Doktorand Christian Schüller am Interactive Geometry Lab von ETH-Professorin Olga Sorkine-Hornung entwickelt hat.
Negativform aus 3D-Drucker
In einem ersten Schritt werde mit Hilfe eines 3D-Druckers die Negativform eines Modells aus einem Kunststoff hergestellt. Diese Kunststoff-Form dient als Basis für die wärmebeständige Gipsform, die zum Thermoformen benötigt wird. Die neu entwickelte Software berechnet schliesslich das zum 3D-Modell passende Bild, das mit einem gewöhnlichen Farblaserdrucker auf ein spezielles Transferpapier gedruckt wird. Mit Hilfe von Druck und Hitze wird das Bild dann auf eine Plastikfolie übertragen. Der Schlüssel liegt gemäss ETH somit in der berechneten Verzerrung des Bildes, so dass Farben und Muster perfekt mit den Details der Form übereinstimmen.
Die bedruckte Plastikfolie wird in einer Thermoformmaschine oberhalb der Gipsform eingespannt und erhitzt, bis die Folie verformbar wird. Ein Vakuum saugt blitzschnell die Luft zwischen Folie und Gipsabdruck ab, wodurch sich der Kunststoff wie eine Haut über die Gipsform legt – fertig ist das Plastik-Replikat. (Dieses Video zeigt den Vorgang.)
Einsatz in Industrie, Architektur und für Modellbauer
Die Forschenden sind überzeugt, dass das neue Verfahren in der digitalen Fabrikation und der Industrie genutzt werden könne, wie die Hochschule weiter schreibt. Ebenso könnten Architekturbüros und Modellbauer von dieser Methode profitieren, um anhand ihrer Baupläne und Visualisierungen günstig und rasch ein 3D-Modell zu fabrizieren.
Zudem sei die Technik auch für den Hobbysektor oder Schulen interessant, da die benötigten Geräte leicht erhältlich seien. Den Gipsabdruck könne man mehrfach verwenden, um eine Vielzahl von Kopien zu produzieren. Den Vergleich mit 3D-Farbdruckverfahren brauche die Technik darum nicht zu scheuen. "Das Erscheinungsbild der Replikate ist hochwertig und für viele Anwendungen sogar günstiger und schneller als heutige 3D-Farbdruck-Verfahren", lässt sich der ETH-Doktorand in der Mitteilung zitieren. (kjo)
Bild Startseite: C. Schüller / ETH Zürich

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