Forscher und Studenten der Universität Barcelona haben ein Tutorial veröffentlicht um mikroskopisch kleine Bilder in 3D zu rendern und mit Hilfe von einem 3D-Drucker für Lern- und Ausbildungszwecke physisch greifbar zu machen.

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Das Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Universität von Barcelona – ICMAB – hat einen Weg gefunden, nano-skalierte Abbildungen mit einem Rasterkraftmikroskop dreidimensional auszudrucken um so Schülern und Studenten auch die kleinsten Materialzusammenstellungen vor Augen führen zu können.

Mit einem Rasterkraftmikroskop soll es möglich sein vollständige 3D-Drucke herstellen zu können, die genau zeigen, wie ein Material oder Objekt zusammengebaut ist. Greifbar machen was sonst nur untem dem Mikroskop sichtbar ist. Das Mikroskop tastet dabei die Oberfläche der Werkstücke ab, indem eine nano große Probe dafür verwendet wird. Dabei können bestimmte Eigenschaften des Objekts erkannt werden, die wichtig werden, wenn auf ihnen Druck ausgeübt wird. Nach diesem Muster können präzise 3D-Modelle hergestellt werden, von Objekten, die kleiner als einen Nanometer groß sind.

Des Weiteren hat das Institut genau für ein solches Vorhaben ein Tutorial veröffentlicht, das nicht nur auflistet was man für einen solchen 3D-Druck benötigt, sondern auch die einzelnen Arbeitsschritte erklärt. In diesem Fall wurde eine 20 x 20 Mikrometer große Abbildung eines wasserbasierendes Polymer namens HydroGel benutzt (siehe Bilder unten).

Da die Anleitung nur in englisch verfügbar ist, möchten wir unseren Lesern hier eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten Schritte der Anleitung bieten:

  1. Der erste Schritt ist dabei den Scan als STL-Datei zu speichern und in einem Programm zu öffnen, das erlaubt die Oberfläche zu analysieren um sie anschließend exportieren zu können.
  2. Danach kann die Datei mit jeder beliebigen 3D-Software geöffnet werden. Die Forscher und Studenten der Universität Barcelona nutzen dafür das Programm Blender.
  3. Sobald diese das Modell erstellt hat muss es nur noch an Slic3r geschickt werden und ist dann zum ausdrucken bereit.

Ein solcher Arbeitsprozess bietet sich vor allem dafür an um Schülern und Studenten einen Einblick zu verschaffen, wie bestimmte Objekte und Materialien gebaut sind. Sie sollen ein Gefühl dafür bekommen, aus was sie bestehen, wie sie beschrieben und eventuell sogar manipuliert werden können um andere Dinge zu entwickeln. Alles zeigt sich besser an etwas, das man fast anfassen kann, als an zweidimensionalen Abbildungen in irgendwelchen Schulbüchern.

Bilder

3D-Modell von Foto aus dem Mikroskop
Mit der 3D-Software Blender wurde das mikroskopische Foto in 3D gerendert (Bild © 3dafm.blogspot.com.es/).
3D-Druck von dem Foto aus dem Mikroskop
Mit Hilfe von einem 3D-Druck kann das Bild aus dem Mikroskop zum ansehen und anfassen gedruckt werden (Bild © 3dafm.blogspot.com.es/)
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