Das Fraunhofer IGD, Darmstadt, hat eine neue Methode entwickelt, welche Treppenstufenartefakte im Multimaterial-3D-Druck verhindern soll. Was es damit auf sich hat, erfahren Sie hier

Geht es nach dem Fraunhofer IGD sind Treppenstufeneffekte beim 3D-Druck bald Geschichte. (Bild: Minku Kang - Unsplash.com)

Treppenstufenartefakte sind im konventionellen 3D-Druck allgegenwärtig. Sie sind visuell störend und können für den Druck sogar strukturell nachteilig sein. Um akkuratere Oberflächen erzeugen zu können, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD ein neues Verfahren für Polyjet-Drucker entwickelt. Die Herangehensweise minimiert Quantisierungsfehler, sodass Treppenstufenartefakte im tatsächlichen Druck nicht mehr wahrnehmbar sind und weit unter den physikalischen Effekten des Druckprozesses liegen. Das Ergebnis ist eine gleichmäßigere und glattere Oberfläche der Objekte.

Ihre Forschungsergebnisse präsentieren die Wissenschaftler in dem Paper „Shape Dithering for 3D Printing“, das im Rahmen der Computergrafik-Messe SIGGRAPH veröffentlicht wird.

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Um den gewünschten Effekt zu erhalten, wird die Oberfläche des Objekts mit einem hochfrequenten Signal, beispielsweise mit blauem Rauschen, moduliert. Dadurch erfolgt eine Verteilung der Quantifizierungsfehler auf hohe Frequenzen, die dann später durch die Funktion des menschlichen Auges und vieler Druckprozesse entfernt werden. „Die Druckzeit bleibt, unabhängig vom Verfahren, gleich. Auch zusätzliche Rechenzeit benötigt das Dithering-Verfahren nicht“, erklärt Alan Brunton aus dem dreiköpfigen Autorenteam.

Eingesetzt wird das Verfahren beispielsweise in der Unterhaltungsbranche. Für animierte Filme, Videospiele oder für Gesellschaftsspiele werden Figuren und Objekte gedruckt. Im Gegensatz zu bisherigen Verfahren profitieren diese durch den Shape Dithering Ansatz von geometrischer und farblicher Präzision und erscheinen so besonders realistisch.

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Als rein algorithmische Methode kann das Dithering-Verfahren unabhängig von der Hardware, also mit unterschiedlichen Polyjet-3D-Druckern, genutzt werden. Die im Paper vorgestellte Lösung wird mit dem 3D-Druckertreiber „Cuttlefish“ des Fraunhofer IGD eingesetzt. Ausgehend von den nun veröffentlichten Ergebnissen werden die Wissenschaftler zukünftig die weiterführende Hypothese untersuchen, ob die gedruckten Objekte – bedingt durch ihre glattere Oberfläche – auch belastbarer sind.

Platz 10: Massivit 3DDie GDP-Technologie wurde von ‚Massivit 3D‘ aus Israel patentiert. Dank einer Kombination aus Deposition und Stereolithographie lassen sich mit dieser Technik sehr große Objekte innerhalb kurzer Zeit drucken. Das Verfahren funktioniert folgendermaßen: der Drucker extrudiert ein gelartiges Filament. Dieses wird direkt anschließend mit UV-Licht ausgehärtet. (Bild: Massivit 3D)

Platz 9: VoxeljetAus Deutschland kommt der größte industrielle 3D-Drucker für Sandformen. Mit der Maschine von Voxeljet lassen sich komplexe Bauteile oder Prototypen vollautomatisiert und ohne Werkzeuge industriell fertigen. Die 3D-Drucker werden in Deutschland produziert. (Bild: Voxeljet)

Platz 8: AectualIn Amsterdam ist das Startup Aectual ansässig. Das Unternehmen möchte in der Bauindustrie durchstarten mit automatisiert gefertigten Böden, Fassaden oder auch Treppen. Der Rohstoff stammt aus 100 Prozent recyceltem Kunststoff, sodass das Startup sich auch Nachhaltigkeit auf die Fahnen schreiben kann. (Bild: Aectual)

Platz 7: WinsunWinsun aus China bezeichnen sich selbst als 3D-Druck-Architekten. Das Unternehmen aus Shanghai gibt an, Häuser innerhalb von nur 24 Stunden per 3D-Druck herstellen zu können. Der Druckerarm hängt dazu auf zwei verfahrbaren Portalen. ‚Gedruckt‘ wird mit Bauschutt und Industrieabfall, der mit Beton vermischt wird. (Bild: Winsun)

Platz 6: ImprimereDas Schweizer Unternehmen Imprimere möchte laut eigenen Worten die Bauindustrie digitalisieren. Dazu bietet die Firma einen 3D-Drucker, der wie ein Roboterarm an einem Portal hängt. So besitzt der Drucker lange Verfahrwege und kann ein ganzes Haus erstellen. Einzige Bedingung: Man benötigt einen festen Untergrund – am besten ein Fundament – als Aufstellort. – (Bild: Imprimere)

Platz 5: StratasysMit dem Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator lassen sich große Werkzeuge und Produktionsteile herstellen. Die Anlage ist auf Präzision, Wiederholbarkeit und Geschwindigkeit ausgelegt und soll so die kundenspezifische OEM-Produktion und den On-Demand-Aftermarket revolutionieren. Das teilt der US-amerikanische Hersteller Stratasys mit. – (Bild: Stratasys)

Platz 4: MillebotAus den USA kommt das Startup Millebot. Das Unternehmen produziert mit dem Mille LE den ersten Großformat-Drucker in einem Container. Es handelt sich um eine Hybrid-Maschine, die eine Kombination aus ‚Fused Deposition Fabrication‘ mit CNC bietet. So lassen sich neben Plastik auch Werkstücke aus Materialien wie Glas oder Ton drucken und fräsen. (Bild: Millebot)

Platz 3: Tractus 3DDas niederländische Unternehmen Tractus 3D produziert mit dem T3500 einen der weltweit größten Delta-3D-Drucker. Der Drucker wiegt nur 175 Kilogramm und kostet 44.500 Euro. Gegründet wurde die Firma von Daniël van Mourik, der sich schon als Kind gerne Neues ausgedacht hat. (Bild: Tractus 3D)

Platz 2: Cazza ConstructionDas Unternehmen Cazza Construction Technologies stammt aus Dubai. Die 3D-Drucker des Unternehmens sehen aus wie Roboter und sind in der Lage, bis zu 5 Meter hohe Gebäude ‚auszudrucken‘. Da sich die Roboter auf einer mobilen Plattform befinden, können sie auf der Baustelle selbstständig umherfahren und dort arbeiten, wo sie gebraucht werden. (Bild: Cazza)

Platz 1: Apis CorDas russische Startup Apis Cor bezeichnet sich selbst als erstes Unternehmen, das in der Lage ist, ein komplettes Haus auf der Baustelle per 3D-Druck zu erstellen. Die Baukosten sollen so im Vergleich zu traditionellen Bauverfahren um bis zu 40 Prozent sinken. Firmengründer Nikita Chen-yun-tai (siehe Foto) möchte mit seinem 3D-Drucker auch beteiligt sein, wenn die ersten Häuser auf dem Mars entstehen. (Bild: Apis Cor)

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Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD)

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