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Stratasys und Keyshot: Direkt vom Rendering zum 3D-Druckteil

Dass 3D-Drucker heute mehr können als CAD-Systeme und das angestaubte STL-Datenformat, habe ich schon ausgiebig beklagt. Stratasys und Luxion haben sich jetzt des Problems angenommen und ermöglichen es durch die Unterstützung des 3DMF-Formats, dass Produktdesigns aus Keyshot direkt in Grabcad übernommen werden, das den Drucker ansteuert. Dabei werden Pantone-Vollfarben übertragen und auf Druckern wie der Stratasys J55 oder J8 farbidentisch ausgegeben – gerade für das Produktdesign ein unschätzbarer Vorteil, vor allem dadurch, dass Keyshot inzwischen nicht nur rendern, sondern 3D-Oberflächen erzeugen kann.

3D-Druck aus Stratasys J55 - Texturen von Keyshot
In Keyshot definierte Produktdesiggns lassen sich jetzt direkt auf Stratasys-Druckern ausgeben (Alle Bilder: Stratasys).

Die Stratasys 3D-Drucker mit Vollfarbdruck für mehrere Materialien und die neueste Version von KeyShot von Luxion unterstützen jetzt beide das 3MF-Dateiformat, das eine signifikante Verbesserung gegenüber älteren STL-, OBJ- und VRML-Dateien darstellt. Durch das Speichern von Designs in 3MF erzeugt KeyShot 10 druckfertige Dateien mit genauen Farben und Bump-/Displacement-Maps zur dreidimensionalen Simulation von Texturen wie Stoff und Holz.

Gerade letzteres ist ein entscheidender Vorteil. Bisher läuft der Prozess von einem CAD-System, in dem die 3D-Geometrie definiert wird, über eine Druckersoftware – im Stratasys-Fall ist das Grabcad – auf den 3D-Drucker. Im CAD-System ist oft schon die Erzeugung realistischer Materialanmutungen nicht gerade einfach – schließlich braucht ein Vollfarbdrucker quasi eine komplett farbdefinierte Oberfläche. Noch schwieriger wird die Definition realistischer Texturen im CAD-System. Während eine geometrische Textur, beispielsweise eine Riffelung oder ein Muster, das CAD-Modell bestenfalls nur verlangsamen, ist es quasi unmöglich, beispielsweise eine Holztextur zu erzeugen. Der 3D-Drucker wiederum hat keinerlei Problem mit dem Ausdruck feinster Texturen.

Seit Version 8 kann Keyshot nicht nur Texturen auf Geometrien legen und in Renderings darstellen, sondern die sogenannten Displacement Maps verändern die Geometrie des geladenen Modells tatsächlich. So ist es möglich, mit Hilfe von Bump Maps – das sind Bitmaps, die die Textur darstellen, beispielsweise werden Beulen hell und Dellen dunkel abgebildet – in Keyshot extrem schnell texturierte Oberflächen zu erzeugen. Diese Definition kann Keyshot nun über das 3MF-Format an Grabcad und an den Drucker weitergeben. Damit lassen sich Farbe, Material und Oberfläche (kurz CMF für Color, Material and Finish) schnell definieren und ausdrucken.

Das in den USA ansässige Produktentwicklungsunternehmen Priority Designs war ein Beta-Nutzer der neuen KeyShot 10 Funktionen mit dem kürzlich eingeführten bürofreundlichen 3D-Drucker J55, wie das folgende Video zeigt. Erik Fickas, Senior Industrial Designer, sagte, die Geschwindigkeit und Einfachheit, mit der sie eine Gruppe von Designoptionen mit 3D-Druck herstellen können, sei völlig neu. „Wir haben dieses Bluetooth-Lautsprechermodell entwickelt und KeyShot verwendet, um alle Texturen wie den Lautsprechergrill hinzuzufügen, und dann einfach alles im neuen 3MF-Dateiformat für den 3D-Druck gespeichert,” sagte Fickas. „Über Nacht hatten wir fünf verschiedene Modelle mit fünf verschiedenen Holz- und Stoffmustern.“ Mit Rapid Prototyping wäre eine Holztextur eine Menge Arbeit gewesen. „Es ist wirklich unglaublich, was wir jetzt schaffen können.”

Stratasys schätzt, dass die 3MF-Unterstützung durch KeyShot die Zeit für die Modellerstellung von CMF-Modellen mit 3D-Druck auf einen einzigen Tag reduziert, während die herkömmliche Modellerstellung für abschließende Iterationen eine bis drei Wochen dauern kann. Der neue Arbeitsablauf ermöglicht es, die CMF-Entwurfsphase früher im Designprozess zu beginnen, was dazu beiträgt, neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen, wobei die Modellerstellung weiterhin intern durchgeführt wird, um das Risiko des Verlusts geistigen Eigentums zu verringern.

Die Detaillierung der Oberflächentexturen im 3D-Modell ist verblüffend.

„Mit der J55 wurde echter Vollfarb-3D-Druck mit mehreren Materialien für Designstudios möglich, aber um die Art und Weise, wie Produkte entworfen werden, vollständig zu verändern, mussten wir den gesamten Arbeitsablauf vereinfachen,“ so Shamir Shoham, Vice President of Design bei Stratasys. „Die KeyShot-Unterstützung in unseren PolyJet 3D-Druckern bietet einen zusätzlichen Vorteil gegenüber Designern, die den 3D-Druck nur für Konzeptentwürfe verwenden und für detaillierte Entwürfe auf langsamere und teure traditionelle Modelle zurückgreifen.”

Luxion hat die neue Smart Export-Funktionalität von KeyShot 10 verfeinert. „Wir konnten das automatische UV-Unwrapping, Baking und Verpacken von Dateien in einem Schritt zusammenfassen und so einen einfachen, schnellen und intuitiven 3D-Druck mit Voll-CMF-Druckern wie der J55 ermöglichen”, sagte Derek Cicero, Vice President of Product and Strategy bei Luxion. „Wir sind stolz darauf, 3MF zusammen mit Stratasys als industriegestütztes, offenes Format zu etablieren, das Daten über Farben, Texturen und andere wichtige Herstellungsinformationen enthält und damit einen großen Fortschritt gegenüber STL darstellt”.

In Keyshot lassen sich über Displacement Mapping 3D-Oberflächen erstellen.

3MF ist ein speziell auf den High-End-3D-Druck abgestimmtes Open-Source-Dateiformat. Es wird vom 3MF-Konsortium veröffentlicht, in dem Stratasys ein führendes Mitglied ist. 3MF verbessert den Workflow, da alle Modellinformationen in einem Paket enthalten sind, bis hin zur Kontrolle des Inneren und der Metadaten des Modells auf Voxel-Ebene. 3MF wird nicht nur von KeyShot unterstützt, sondern auch von CAD-Systemen wie SolidWorks oder auch von Windows 10 direkt.

Stratasys hat mir netterweise ein Exemplar des im Video gezeigten Bluetooth-Lautsprecherprototypen zugeschickt und ich muss sagen, ich bin verblüfft von der Realität der Oberflächen – das Holz fühlt sich an wie Holz, das Display glänzt und hat sogar diesen typischen „Stick-Slip-Effekt“ von Glasoberflächen. Es ist leicht nachzuvollziehen, wie positiv der neue Workflow CAD – Keyshot – Grabcad – J55 bei Produktdesignern aufgenommen werden wird. Das ist wirklich eine neue Qualität von Prozess, wenn die, für den ersten Produkteindruck so wichtige, Texturierung in Keyshot einfach definiert und im 3D-Druck simuliert werden kann.

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