- Projektbeschreibung
Ziel von M3D ist, die gesamte Prozesskette von der mobilen 3D-Erfassung bis hin zum 3D-Druck in einem industriellen Umfeld zu untersuchen. Das enorme Potential von ortsunabhängigen Mobilgeräten und Clouds wird anhand eines konkreten Anwendungsszenarios analysiert und Technologien werden optimiert. Am Beispiel von Bauteilen und Werkstücken in industriellen Anwendungen wird dieses Potential konzeptionell und technologisch untersucht und in prototypischer Form demonstriert.
Die Prozesskette von der 3D-Erfassung bis zum 3D-Druck ist wie folgt:
- Erfassung und Vermessung notwendiger Bauteile mit mobilen Endgeräten vor Ort,
- Identifikation gescannter Objekte in Bauteildatenbanken,
- Abgleichen von gescannten Objekte mit vorhandenen Modelldaten und
- Erstellung von Bauteilen mit Methoden der additiven Fertigung.
Alle Schritte profitieren von der Anbindung aller Geräte an dezentrale Speicher- und Rechenanlagen, die sog. »Cloud«, über schnelle Datenkommunikationsnetze.
Das Projekt gliedert sich in verschiedene Arbeitspakete, die sich den einzelnen Schritten in der Prozesskette widmen. Die Abteilung Digitalisierung von Kulturerbe am Fraunhofer IGD trägt hier zur Entwicklung der mobilen 3D-Erfassung und 3D-Rekonstruktion (AP3) sowie zur Modellierung von Daten für die additive Fertigung (AP5) bei.
Das Arbeitspaket »Mobile 3D-Erfassung und 3D-Rekonstruktion« (AP3) beinhaltet die Erfassung und 3D-Rekonstruktion einer Szene bzw. eines statischen Objekts mittels eines mobilen Endgerätes (Smartphone, Tablet-Computer etc.) für die anschließende Objektidentifikation in Datenbanken (AP4) und die Generierung druckbarer Modelldaten (AP5). Dazu sollen vor allem bildbasierte Rekonstruktionsverfahren wie »Multi-view Stereo« und/oder »Photometric Stereo« herangezogen werden. Diese werden speziell auf die komplexen Objekteigenschaften im industriellen Umfeld optimiert. Die Ergebnisqualität dieser Verfahren kann durch Datenfusion mit weiteren Sensorinformationen aus Tiefenkameras, Stereokameras oder Inertialsensoren sowie durch eine optimierte Benutzerführung verbessert werden.
Aus der digitalen Repräsentation der Geometrie und Eigenschaften eines Objektes soll ein reales Objekt werden. Dafür wird im Rahmen von M3D vorrangig die additive Fertigung verwendet. Das Arbeitspaket »Modellierung von Daten für die additive Fertigung« (AP5) widmet sich der Vorbereitung der Daten für den 3D-Druck. Dazu müssen die Geometriedaten an die Eigenschaften der Fertigungskette angepasst werden. Denn die inneren Strukturen des Objektes haben wesentlichen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften. Ihre Simulation wiederum gibt Aufschluss über die Eignung des jeweiligen Objektes für den Einsatzzweck.
Das Projekt M3D läuft von Januar 2016 bis Juni 2018 und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.