Design-Tool für 3D-Druck: Die Funktion folgt der Form

Gängige Spielzeuge wie lenkbare Autos oder Aufziehfiguren sind als 3D-druckfähige Modelle verfügbar, die sämtliche mechanischen Komponenten enthalten. Diese Strukturen sind aber meist genau auf eine bestimmte Form des Spielzeugs angepasst. Wollen Designer den Mechanismus in Kombination mit anderen Formen wiederverwenden, werden händische Anpassungen der individuellen Komponenten nötig. Diese sind nicht nur extrem mühsam auszuführen, sie sind oft für Laien nicht zu bewältigen. Wissenschaftler vom Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) und ihre Kollegen von Adobe Research haben dieses Problem nun durch ein computergestütztes, interaktives Design-Tool gelöst, das es dem Nutzer ermöglicht, eine mechanische Vorlage unkompliziert an eine Form ihrer Wahl anzupassen.

„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“, erklärt Koautor Thomas Auzinger. „Unser Code schließt nun diese Lücke und ermöglicht es, einen Mechanismus quer durch alle Formen wieder zu verwenden. Das bringt Flexibilität“, fügt er hinzu. Mit dem neu entwickelten Tool erfolgt die Anpassung mit einfachen Mausklicks und geschehen in Echtzeit. „Sogar ungeübte Nutzer werden in der Lage sein, ein funktionierendes Modell in der Form ihrer Wahl herzustellen“, sagt Ran Zhang.

Die Anwendbarkeit der Software wurde anhand verschiedener mechanischer Vorlagen demonstriert: eine winkende Aufziehfigur, periodische Bewegungen eines Hand-Modells, lenkbare ferngesteuerte Autos mit Motoren, sowie Maschinen mit beweglichen Rotoren wie Hubschrauber und Flugzeuge. Jedes dieser Modelle kann angepasst werden, um eine Vielfalt an verschiedensten Figuren und Fahrzeugen herzustellen. „Obwohl unser Ergebnis bereits anwendungsnah ist, handelt es sich dennoch um ein Grundlagenforschungsprojekt“, stellt Thomas Auzinger fest. „Wir haben einen neuen Zugang zur Modellierung genommen, der auf mathematischer Optimierung beruht, und haben seine Durchführbarkeit gezeigt. Es war eine Machbarkeitsstudie.“

Die Software, die in Zukunft verfügbar gemacht werden soll, wird von Ran Zhang auf der Siggraph Konferenz (Special Interest Group on Graphics and Interactive Techniques), vom 30.07. bis 03.08.2017 in Los Angeles, USA, vorgestellt.