Schwebende Fische und andere unmögliche Objekte aus dem 3D-Drucker

Wissenschaftler der Technischen Universität Wien und der RWTH Aachen haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Objekte mit beeindruckenden geometrischen Eigenschaften am 3D-Drucker herstellen lassen.

Mit der am Institut für Computergraphik und Algorithmen der TU Wien in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen entwickelten Methode lassen sich innere Hohlräume von 3D-gedruckten Objekten so anpassen, dass beispielsweise die Balance oder auch andere physikalische Eigenschaften genau zum Einsatzzweck passen.

Hergestellt wurde unter anderem ein Fisch aus Kunststoff, der knapp unter der Wasseroberfläche schwebt, da der Hohlraum die exakt gewählte Form und Größe hat. Weiter wurde die Drehachse  einer Schildkröte so angepasst, dass sie als Kreisel verwendet werden kann. Besonders interessant ist die “Wunderflasche”, die kippt und ausläuft wenn man sie mit Wasser füllt und stehen bleibt wenn sie mit Alkohol gefüllt wird. Grund dafür ist die unterschiedliche Dichte der beiden Flüssigkeiten. Bei diesem Objekt spielt vor allem die Wanddicke eine große Rolle. Um den Schwerpunkt genau anpassen zu können, ist eine Seite der Flasche dicker als die andere.

Dieses “Spielzeug” hat allerdings einen interessanten wissenschaftlichen Hintergrund. Przemyslaw Musialski und sein Team haben dazu ein automatisches, mathematisches Optimierungsverfahren entwickelt, wie er erklärt:

„Eingegeben wird die äußere Form der Figur und zusätzlich bestimmte Vorgaben – etwa die Rotationsachse oder die Schwebeausrichtung. Die Software liefert dann zusätzlich zur äußeren Form auch die Form des Hohlraums im Inneren des Objektes, so dass es die Wunschvorgaben erfüllt.“

Laut Musialski hat die Methode eine ganze Reihe von Vorteilen:

„Sie ist schnell, denn die Berechnung dauert nur einige Sekunden, sie ist wenig fehleranfällig und wie wir zeigen konnten, lässt sie sich im Vergleich zu ähnlichen Methoden für viele ganz unterschiedliche Optimierungsaufgaben verwenden.“

Zukünftig könnten Objekte wie etwa technische Ersatzteile oder auch Ziergegenstände individuell am Computer gestaltet und am 3D-Drucker selbst produziert werden.

Przemyslaw Musialski erhielt für die Entwicklung der Methode den Austrian Computer Graphics Award in der Kategorie Best Technical Solution.