Die Tücken des 3D-Drucks bannen

Die Entwicklungsschmiede PARC arbeitet an Software-Werkzeugen für 3D-Design, mit der auch Laien gut gestaltete und stabile Objekte entwerfen können.

Theoretisch ist der 3D-Druck eine tolle Sache: Jeder Verbraucher kann damit selbst Produkte herstellen. In der Praxis ist da eine hohe Hürde zu nehmen, noch bevor man den „Print“-Button drücken kann. Objekte am Rechner zu designen, erfordert nämlich einiges Knowhow zu Geometrie, Werkstoffen und Druckverfahren. Und die Programme, mit denen die 3D-Modelle entworfen werden – etwa Blender oder OpenSCAD –, sind alles andere als intuitiv zu bedienen. Ingenieure am Palo Alto Research Center PARC entwickeln nun Software-Werkzeuge, mit denen die Designschritte weitgehend automatisiert werden können. Ziel sei, auch Laien in die Lage zu versetzen, „sich ihren Weg durch den Gestaltungsraum zu denken“, sagt PARC-CEO Stephen Hoover.

Hobby-Designer haben auf Plattformen wie Thingiverse bereits Hunderttausende von Modellen für den 3D-Druck hochgeladen. Manches ist nützlich, einiges brillant, anderes ziemlicher Unfug. Doch ihre Entwurfsarbeit unterscheidet sich von der professioneller Designer meist deutlich. Die kennen die Einschränkungen für eine Konstruktion, die sich aus Werkstoffen und Herstellungsverfahren ergeben. „Sie sondern schon am Anfang eine ganze Reihe von Optionen aus, weil sie wissen, was im weiteren Verlauf hinderlich sein könnte“, sagt Hoover. Die Laien drucken gerne schon mal drauf los.

Eine Quelle für Probleme, die ein Hobby-Designer vielleicht übersieht, sei der thermoplastische Kunststoff, der in den derzeit populären 3D-Druckern verwendet wird, sagt Tolga Kurtoglu, der das Programm für Design und Digitale Fertigung am PARC leitet. Der Kunststoff hat eine untere Grenze für die Schichtdicke, die eine bestimmte Konstruktion tragen kann. Folglich sollte kein Element des 3D-Modells dünner konstruiert werden, auch wenn es aus ästhetischen Gründen besser aussieht. Das bedeute nicht, dass ein dünneres Design sich nicht drucken lasse, sagt Kurtoglu. Doch sei es dann anfälliger dafür, dass sich das Objekt verzieht oder verdreht.

Das von Kurtoglus Gruppe entwickelt System baut auf Daten-Bibliotheken auf, die die technischen Spezifikationen der gängigen 3D-Drucker enthalten, Daten über die verwendbaren Druckmaterialien und Grundinformationen über Werkstoffe an sich. Die Software untersucht auf Grundlage dieser Bibliotheken, ob die Geometrie des Modells mit dem Werkstoff übereinstimmt, ob eine Konstruktionen auf einem bestimmten 3D-Druckermodell überhaupt sinnvoll gedruckt werden könnte. Das Programm simuliert hierfür Schicht für Schicht den Druckvorgang. Wo es Probleme erkennt, macht es Änderungsvorschläge zum Design.

PARC entwickelt außerdem ein ähnliches Software-Werkzeug, das dieselbe Analyse nicht für 3D-Drucker vornimmt, sondern für die üblichen Maschinen von Auftragsherstellern. Damit könnte ein Hobby-Designer, der nicht nur ein, zwei Exemplare selbst ausdrucken, sondern eine größere Charge produzieren lassen will, prüfen, welcher Hersteller für das Design geeignet wäre. Auch die voraussichtlichen Kosten soll die Software liefern.

Bedenkt man, dass PARC bereits in den 1970ern – damals noch als Forschungszentrum von Xerox – bahnbrechende Arbeiten zum Interface Design geleistet hat, die etwa einen gewissen Steve Jobs begeisterten, darf man auf das Ergebnis gespannt sein. ()