Ein Team von Forschern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat eine 3D-Druck-Methode entwickelt, bei der dreidimensionale Objekte entstehen, die je nach Betrachtungswinkel ihre Gestaltung ändern. So lässt sich zum Beispiel ein Lampenschirm drucken, der je nach Betrachtungswinkel dem Benutzer „Guten Morgen“ oder „Gute Nacht“ sagt. Die Lentikular-Technik (Linsenrasterbild) war bisher nur für 2D-Bilder möglich. Für den 3D-Druck lentikularer Objekte wurde von den MIT-Forschern sogar bereits eine intuitive Software entwickelt.

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Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Methode entwickelt, Objekte mit dem 3D-Drucker herzustellen, die laut einer Pressemitteilung je nach Betrachtungswinkel ihr Aussehen verändern. Ihr Ansatz ebnet den Weg für „programmierbare Objekte“ mit Morphing-Bildern. Dieses visuelle Merkmal war bisher auf flache 2D-Oberflächen beschränkt. Die Forscher vermuten, dass Menschen durch ihre Forschung die Sichtweise auf das Produktdesign verändern können und auch Unternehmen davon profitieren. Abhängig vom Betrachtungswinkel können 3D-gedruckte Objekte so Hunderte unterschiedliche Farben und Muster enthalten.

Ihre Ergebnisse haben die Forscher in einer Arbeit mit dem Titel „Lenticular Objects: 3D Printed Objects with Lenticular Lens Surfaces That Can Change their Appearance Depending on the Viewpoint“ veröffentlicht.

Yunyi Zhu, eine MIT-Doktorandin und Co-Erstautorin der Abhandlung, erklärt:

„Unsere Arbeit eröffnet die Vorstellung, was ein physisches Objekt sein kann. Es ist Teil einer größeren Vision zur Herstellung dynamischer Objekte, die ihr Aussehen, ihr Farbmuster und ihre Form ändern. Wir befassen uns mit dem Erscheinungsbild, das eine Dimension des Konzepts reprogrammierbarer Objekte ist.“

Details zur Entwicklung

3D-gedruckte Kettlebell (Prototyp)
Sie druckten eine Kettlebell als Prototyp, die anzeigt, ob der Anwender sie richtig hält (im Bild: Grafische Darstellung der Kettlebell)(Bild © Zeng et al., MIT).

Für diese Entwicklung verwenden die Forscher 3D-gedruckte Lentikularlinsen. Das sind winzige Linsen, die die Farben der Materialien, auf denen sie platziert sind, vergrößern können. Je nachdem, in welchem Winkel das Ganze betrachtet wird, können Lentikularlinsen verschiedene Bereiche des Bildes oder Musters, das sie abdecken, beugen und projizieren. Die Forscher konnten sechs dieser Linsen auf die Oberfläche eines Cent-Stücks bringen.

Der 3D-Druck der Linsen und die gekrümmten, gemusterten Oberflächen unter den Linsen machen eine vollständige 3D-Lentikularanzeige möglich. Es entsteht ein Bild, das je nach Blickwinkel variiert. Die größte Herausforderung war die Feinabstimmung der Größe der gedruckten Linsen. Kleinere Objektive weisen zwar tendenziell mehr Defekte auf, was die Bildqualität verringert, bieten aber eine bessere Auflösung. Für die Forscher schien ein Objektivdurchmesser von 3 mm der ideale Punkt. Beim 3D-Druck testeten sie verschiedene Druckausrichtungen und Nachbearbeitungstechniken, um die Farbübertragung zu maximieren. Nach oben gerichtete Linsen behandelt mit Mallack lieferten die besten Ergebnisse.

Prototypen und kostenlose Bearbeitungssoftware entwickelt

Eine kostenlose Bearbeitungssoftware ergänzt die 3D-Druck-Technik. Anwender können damit eigene linsenförmige Objekte entwerfen und bauen. Benutzer laden ein 3D-Modell und die gewünschten Muster oder Bilder für die Oberfläche des Objekts hoch. Die Software berechnet die Linsenplatzierung und -Musterung, die das gewünschte Ergebnis bringen soll.

Das Teil, die Bilder und die Linsen können im Anschluss in einem Schritt gedruckt werden. Die Forscher druckten einige Prototypen, wie eine Übungs-Kettlebell, die dem Benutzer anzeigt, ob er sie richtig hält. Außerdem druckten sie einen Nachttischlampenschirm, der abhängig vom Betrachtungswinkel „Guten Tag“ oder „Gute Nacht“ anzeigt und mehr.

Lampenschirm gerendert und gedruckt
Als ein weiteres Beispiel dient ein 3D-gedruckter Lampenschirm, der abhängig vom Betrachtungswinkel „Guten Tag“ oder „Gute Nacht“ sagt (links Rendering des Lampenschirms / rechts 3D-gedruckter Lampenschirm)(Bild © Screenshot YouTube-Video „Lenticular Objects: 3D Printed Objects that Can Change their Appearance Depending on the Viewpoint“).

Video zu den Lenticular Objects

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