Forscher des österreichischen Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) haben eine 3D-Software entwickelt, mit der funktionale mechanische Objekte auch von Laien designt und direkt im Anschluss mit einem 3D-Drucker gefertigt werden können.

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Institute for Science and Technology (IST) LogoDie Forscher des Instituts for Science and Technology (IST) Austria in Klosterneuburg bei Wien haben gemeinsam mit Adobe Research ein Software-System entwickelt, welches im Sommer auf der SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt werden soll. Adobe Research hat bereits vor kurzem das Project Felix, eine Cloud-basierte Software-Plattform gestartet, bei dem sowohl 2D- als auch 3D-Bilder kombiniert werden können.

Flexibles Design

Makers können sehr leicht Dateien für 3D-druckbare, mechanische Objekte nutzen, diese lassen sich allerdings nicht so leicht manipulieren oder für mehrere Zwecke einsetzen. Zugleich werden die Objekte meist nur in einer Form angeboten. Soll der Mechanismus für andere Formen genutzt werden, sind händische Anpassungen vonnöten. Dies wird sich mit dem neuen Design-Tool ändern, denn mit diesem ist es möglich, eine mechanische Vorlage unkompliziert an eine Form der Wahl anzupassen.

Schildkröte mit Mechanik
Die 3D-gedruckte Schildkröte verfügt über eine individuell angepasste Mechanik. (Bild: © IST Austria)

Wie die neu entwickelte Software das Designpotenzial verbessert, erläutert der Ko-Autor der Software Thomas Auzinger folgendermaßen:

„Denkt man an ein Modellauto, dann gibt es üblicherweise einen bestimmten Typ von Mechanismus, der für die Funktionalität sorgt; gleichzeitig gibt es aber tausende verschiedene Formen, die so ein Auto haben kann. Unser Code schließt nun diese Lücke und ermöglicht es, einen Mechanismus quer durch alle Formen wieder zu verwenden. Das bringt Flexibilität.“

Höhere Gestaltungsfreiheit

Nach Angaben der Autoren ist die Software nicht nur für die Anpassung bestehender Entwürfe verwendbar, sondern kann auch von Grund auf für die Gestaltung von Objekten, für die bereits eine mechanische Vorlage existiert, verwendet werden. Der Erstautor Ran Zhang erklärt dazu: „Unser Tool sorgt dafür, dass die Funktionalität immer gegeben ist, während der Designer oder die Designerin den Mechanismus an ein Modell ihrer Wahl anpassen.“

Verschiedene Stadien der Modellierung
Hier werden verschiedene Stadien der Modellierung mit der neuen Software anhand unterschiedlicher Modelle aufgezeigt. (Bild: © IST Austria)

Software auch für Laien geeignet

Drei professionelle 3D-Modellierer haben die Software bereits am IST getestet. Sie konnten hier mechanische Strukturen ihrer Wahl importieren und an eine von ihnen selbst geschaffene 3D-Form anpassen. Über mechanische Probleme mussten sie sich dabei keine Gedanken machen, diese Anpassungen erfolgen per Mausklick und in Echtzeit. Im Normalfall wären hier zahlreiche manuelle Bearbeitungen an den einzelnen Komponenten der mechanischen Struktur notwendig, was extrem zeitraubend und oft auch fast unmöglich ist. Auch Laien sind mit der neu vorgestellten Software in der Lage, ein funktionales Modell herzustellen und dabei selbst eine Form auszusuchen.

„Obwohl unser Ergebnis bereits anwendungsnah ist, handelt es sich dennoch um ein Grundlagenforschungsprojekt. Wir haben einen neuen Zugang zur Modellierung genommen, der auf mathematischer Optimierung beruht, und haben seine Durchführbarkeit gezeigt. Es war eine Machbarkeitsstudie“, so Auzinger abschließend.

Die von den Forschern des IST sowie Adobe Research erstellte Studie trägt den Titel „Functionality-aware Retargeting of Mechanisms to 3D Shapes“. An der Forschung waren neben Ran Zhang und Thomas Auzinger auch Professor Bernd Bickel vom IST Austria sowie Wilmot Li und Duygu Ceylan von Adobe Research beteiligt.

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