Kundenspezifische Maßlösungen: Individuelles Design und fotorealistischer 3D-Farbdruck

April 2024

PR-Gateway: Eine Software, die in Echtzeit prüft, ob sich am Bildschirm entworfene Produktdesigns in der Realität überhaupt umsetzen lassen und auf 3D-Farbdruckern produzierbar sind? Was wie Zukunftsmusik klingt, wird von Forschern des Fraunhofer IGD gerade realisiert und auf der diesjährigen formnext vorgestellt.

Mit dem CUPstomizer entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD erstmals eine Simulationssoftware für individuelle Maßlösungen in der Kleinstserienfertigung, die anschließend mit einem 3D-Drucker gedruckt werden können. Die Software prüft, ob sich das vom Kunden gewünschte Design realisieren lässt. "Neu ist dabei, dass das Verfahren über reine Geometrie-Informationen hinausgeht, da auch physikalische Eigenschaften berücksichtigt werden. Nicht nur die Form eines Modells wird überprüft, sondern auch, ob das gedruckte Bauteil den erwarteten spezifizierten Belastungen standhält", erklärt Prof. Dr. Andre Stork, Leiter der Abteilung Interaktive Engineering Technologien am Fraunhofer IGD.

Ein Prototyp der Simulationslösung - zu sehen auf der formnext 2017 in Frankfurt am Main - transportiert die Idee in mögliche Anwendungen: ein Halter für Becher kann individuell angepasst werden. Über eine interaktive Benutzeroberfläche der Simulationssoftware können Messebesucher das Produkt individuell gestalten. Dazu wird ein grundlegendes Design zur Verfügung gestellt, das als Ausgangspunkt dient. Während der Nutzer nun die Geometrie anpasst, prüft die Software die Belastung innerhalb des 3D-Modells. Falls die Designidee statisch nicht umsetzbar ist, macht die Software über ein interaktives Menü Vorschläge, welche Parameter verändert werden müssen, um den Entwurf stabiler zu gestalten.

Zwar ist mit dem momentanen Prototyp noch kein Multimaterialdruck möglich, doch während an der Weiterentwicklung geforscht wird, steht der ebenfalls vom Fraunhofer IGD entwickelte Druckertreiber Cuttlefish bereits heute zur Verfügung. Die Software Cuttlefish lässt es zu, mit vielen Druckmaterialien gleichzeitig zu arbeiten und dabei Geometrie, Farben sowie feine Farbübergänge des Originals exakt wiederzugeben. Des Weiteren ist es den Forschern gelungen, eine partielle Lichtdurchlässigkeit in den Druck zu integrieren. "Einsatzmöglichkeiten bieten sich viele für diese neuartige Verbindung von Farbe und Transluzenz - neben der Visualisierung von Prototypen in der Industrie findet man sie beispielsweise beim Druck von Zahnimplantaten", erklärt Dr. Philipp Urban, Leiter der Abteilung 3D-Druck-Technologie des Fraunhofer IGD.

Auf der diesjährigen formnext (14. bis 17. November in Frankfurt am Main) stellen die Forscher des Fraunhofer IGD ihren Prototypen vor. Zu finden ist das Exponat in Halle 3.0 Stand F50.

Weitere Informationen unter www.igd.fraunhofer.de
Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die "Smart City" und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der "personalisierten Medizin".

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
presse@igd.fraunhofer.de
+49 6151 155-146
www.igd.fraunhofer.de

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Eine Software, die in Echtzeit prüft, ob sich am Bildschirm entworfene Produktdesigns in der Realität überhaupt umsetzen lassen und auf 3D-Farbdruckern produzierbar sind? Was wie Zukunftsmusik klingt, wird von Forschern des Fraunhofer IGD gerade realisiert und auf der diesjährigen formnext vorgestellt.

Mit dem CUPstomizer entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD erstmals eine Simulationssoftware für individuelle Maßlösungen in der Kleinstserienfertigung, die anschließend mit einem 3D-Drucker gedruckt werden können. Die Software prüft, ob sich das vom Kunden gewünschte Design realisieren lässt. "Neu ist dabei, dass das Verfahren über reine Geometrie-Informationen hinausgeht, da auch physikalische Eigenschaften berücksichtigt werden. Nicht nur die Form eines Modells wird überprüft, sondern auch, ob das gedruckte Bauteil den erwarteten spezifizierten Belastungen standhält", erklärt Prof. Dr. Andre Stork, Leiter der Abteilung Interaktive Engineering Technologien am Fraunhofer IGD.

Ein Prototyp der Simulationslösung - zu sehen auf der formnext 2017 in Frankfurt am Main - transportiert die Idee in mögliche Anwendungen: ein Halter für Becher kann individuell angepasst werden. Über eine interaktive Benutzeroberfläche der Simulationssoftware können Messebesucher das Produkt individuell gestalten. Dazu wird ein grundlegendes Design zur Verfügung gestellt, das als Ausgangspunkt dient. Während der Nutzer nun die Geometrie anpasst, prüft die Software die Belastung innerhalb des 3D-Modells. Falls die Designidee statisch nicht umsetzbar ist, macht die Software über ein interaktives Menü Vorschläge, welche Parameter verändert werden müssen, um den Entwurf stabiler zu gestalten.

Zwar ist mit dem momentanen Prototyp noch kein Multimaterialdruck möglich, doch während an der Weiterentwicklung geforscht wird, steht der ebenfalls vom Fraunhofer IGD entwickelte Druckertreiber Cuttlefish bereits heute zur Verfügung. Die Software Cuttlefish lässt es zu, mit vielen Druckmaterialien gleichzeitig zu arbeiten und dabei Geometrie, Farben sowie feine Farbübergänge des Originals exakt wiederzugeben. Des Weiteren ist es den Forschern gelungen, eine partielle Lichtdurchlässigkeit in den Druck zu integrieren. "Einsatzmöglichkeiten bieten sich viele für diese neuartige Verbindung von Farbe und Transluzenz - neben der Visualisierung von Prototypen in der Industrie findet man sie beispielsweise beim Druck von Zahnimplantaten", erklärt Dr. Philipp Urban, Leiter der Abteilung 3D-Druck-Technologie des Fraunhofer IGD.

Auf der diesjährigen formnext (14. bis 17. November in Frankfurt am Main) stellen die Forscher des Fraunhofer IGD ihren Prototypen vor. Zu finden ist das Exponat in Halle 3.0 Stand F50.

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Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die "Smart City" und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der "personalisierten Medizin".

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.
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