Ziel der Entwicklung

Das FuE-Projekt zielte auf die Entwicklung einer neuartigen Prozesskette zur kostengünstigen Herstellung farbiger 3D-Modelle mit fotorealistischer Textur in hoher Qualität unter Einsatz von Rapid Prototyping-Verfahren. Mittels einer durchgängigen Prozesskette von der digitalen Erfassung der Geometrie und Textur, der softwarebasierten Datenverarbeitung und einem mechanisierten 3D-Farbdruck sollten Alleinstellungsmerkmale erreicht werden, welche den Bau und die Vermarktung entsprechender 3D-Objekte im Consumer- und High-End-Bereich ermöglichen. Das Projekt beinhaltete weiterhin die Idee zur Entwicklung eines Konverters zur Korrektur der Farbwerte für den Druck. Er sollte druckerspezifisch die in einem 3D-Datensatz enthaltenen Farbinformationen modifizieren und ermöglicht so ohne Änderung der Drucker-Hard- und Software ein Druckergebnis in Echtfarbe. Die im Projekt zu entwickelnden Module realisieren unter anderem die Konvertierung der im 3D-Datensatz vorhandenen Farben in den Farbraum des jeweiligen 3D-Druckers. Dieser Lösungsansatz soll die aktuell bei allen 3D-Farbdruckern auftretenden Farbverfälschungen im Druckprozess verhindern. Die im Expertensystem hinterlegten Analyse- und Untersuchungsergebnisse sollen für die am Markt verfügbaren 3D-Farbdrucker universell Einsatz finden. Die FuE-Ergebnisse können gleichzeitig zur Initiierung entsprechender Weiterentwicklungen der 3D-Drucktechnik Verwendung finden.

Vorteile und Lösungen

Mit Hilfe der entwickelten Technologie ist es dem Anwender schnell und effektiv möglich, farbige Originalmodelle mit Hilfe der optischen Messtechnik dreidimensional zu digitalisieren und durch definierte Beleuchtung und kalibrierte Kameratechnik die Farbmerkmale zu erfassen. Mit den erfassten Daten ist der Anwender in der Lage, ein digitales Abbild des Originals in den Dateiformaten „ply“ / „wrl“ abzuspeichern und zu dokumentieren. Dieses Abbild kann mit Hilfe von Software (zum Beispiel Geomagic Studio) entsprechend den Anforderungen weiter bearbeitet werden. Darunter zählt zum Beispiel die Skalierung des Models an den Druckerbauraum angepasste Größe / Abmessung. Das digitale Abbild kann direkt in die Druckersoftware importiert und farbecht ausgedruckt werden. Im Vergleich zur bisherigen Prozesskette werden die Texturphotos automatisch zu dem 3D-Modell ausgerichtet. Durch diesen Schritt entfällt die interaktive, zeitaufwendige manuelle Ausrichtung.
Die im FuE-Vorhaben realiserte Entwicklung einer Technologie zur Herstellung von Bauteilen mittels additiver Verfahren fokussiert sich auf den Markt für farbige 3D-Modelle. Den Ausgangspunkt bildet die optische Messtechnik für die vollständige Erfassung der Oberflächengeometrie. Die dabei entstehenden Daten werden für die Rekonstruktion, Analysen zu Volumen und Dichte, Eingangsdaten für einen 3D-Farbdruck sowie ebenso für die Dokumentation und Präsentation genutzt. Die Besonderheit besteht in der Beachtung qualitätsrelevanter Ansprüche an die Geometrie, Oberfläche und Farbgenauigkeit, welche denen des Originals direkt vergleichbar sind. Das Augenmerk liegt auf der endkonturnahen Fertigung komplexer Geometrien, Objektbereichen mit hoher Detailinformation und hohem Freiformflächenanteil sowie einer hohen Maßgenauigkeit, Oberflächengüte und vor allem Farbtreue. Diese Funktionalitäten ermöglichen den Einsatz in unterschiedlichsten Zielmärkten und Anwen-dungsbereichen. Die Technologie ist für alle Anwendungen geeignet, bei denen eine schnelle, kostengünstige Fertigung von Prototypen / Einzelstücken mit realistischer Farbgebung / Textur erforderlich ist. Als Zielgruppen stehen Endanwender aus den Bereichen Kunst und Kultur, Archäologie und Architektur sowie allgemein die Visualisierung von Ergebnissen der FEM-Simulation, flächenhafter Soll-Ist-Vergleiche zwischen CAD und gefertigten Modellen, Prototypen und Mustern im Fokus der Vermarktung.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die im ITW e. V. Chemnitz entwickelten Methoden, Verfahren und Strategien werden von Entwicklern bereits jetzt zur effizienteren Realisierung von Dienstleistungen auf dem Gebiet der optischen 3D-Digitalisierung genutzt.
Die Anwendung der Fertigungstechnologie soll in einem Drittunternehmen erfolgen. Es wird dabei auf eine Kooperation mit Unternehmen abgezielt, bei dem bereits bestehendes Know-how im 3D-Farbdruck sowie ein etabliertes Vertriebsnetz für eine optimale Markteinführung genutzt werden können. Ein Bedarf an der im FuE-Vorhaben entwickelten Technologie wurde bereits von verschiedenen Unternehmen, insbesondere im Bereich des 3D-Druck kommuniziert. Durch intensive fachliche Kontakte und Geschäftsbeziehungen des ITW e.V. Chemnitz zu potenziellen Anwenderfirmen aus den Branchen Automobilbau, Architektur, Kunst und Consumerbereich
wird eine Marktvorbereitung und Akquisition gezielt erfolgen.
Der Nachweis bezüglich der erreichbaren Funktionalitäten bei potenziellen Anwendern ermöglicht eine zielgerichtete Markterschließung, sprich Akquise entsprechender Druckaufträge. Die mit erfolgreicher Einführung der neuen Technologie verbundenen deutlichen Wettbewerbsvorteile und Alleinstellungsmerkmale bezüglich einer farbgetreuen schnellen und flexiblen Fertigung werden sich in deutlichen Umsatzzuwächsen bei den Endanwenderfirmen widerspiegeln.
Nach dem Projektabschluss wird die Verwertung der FuE-Ergebnisse aus dem Vorhaben beim ITW e.V. Chemnitz zu Umsatzzuwächsen durch Engineering-Dienstleistungen, FuE-Applikationsaufträge und Leistungen zur kundenspezifischen Anpassung und Weiterentwicklung führen.