Virtual Reality und 3D-Druck

Können Sie sich noch an den Film „Matrix“ erinnern? Vielleicht lockte sie der Blockbuster wie Millionen andere Zuschauer Ende der 90er-Jahre ins Kino und er hat Sie in eine Welt entführt, in der unsere Realität plötzlich virtuell war. Denken Sie mal andersrum — wie wäre es, wenn virtuelle Welten plötzlich real sind? Wir unsere Wirklichkeit in der virtuellen Welt gestalten können? Genau das macht die Kombination von VR-Anwendungen und 3D-Druck möglich!

Die Logik hinter VR und 3D-Druck

Virtual Reality (VR) und 3D-Druck mögen für einige im ersten Moment nicht viel gemeinsam haben. Die eine Anwendung schafft virtuelle Welten, die andere stellt reale Objekte her. Doch haben die beiden Technologien mehr miteinander zu tun, als manch einer denkt. Denn sie basieren auf der gleichen Funktionslogik.

Damit VR-Anwendungen funktionieren, werden exakte Daten zu den anzuzeigenden Objekten benötigt: Daten wie Höhe, Breite, Tiefe, Farbe, Struktur oder Form. VR-Systeme berechnen anhand dieser Daten ein virtuelles Objekt und stellen es uns visuell dar. Vereinfacht dargestellt funktioniert genau so auch ein 3D-Drucker. Auch er bekommt exakte Objektdaten und berechnet ein virtuelles Modell. Anstatt uns das Modell virtuell anzuzeigen, stellt er es physisch her. Verfügt man über ein virtuelles 3D-Modell, kann es also ohne großen Zusatzaufwand sowohl für VR-Anwendungen als auch für den 3D-Druck verwendet werden. Bei vielen neueren Computerprogrammen hat man darum die Möglichkeit, das erstellte 3D-Modell sowohl in einem Format für VR als auch in einem Format für den 3D-Druck zu exportieren.

3D-Druck durch Virtual und Augmented Reality vereinfachen

Vorlagen für den 3D-Drucker werden meist mit entsprechender Software am Computer-Bildschirm erstellt. HTC Vive, die VR-Sparte von HTC, hat in Zusammenarbeit mit dem VR-Unternehmen Sixense “MakeVR” entwickelt. Mit MakeVR wird es möglich, 3D-Druck-Vorlagen im virtuellen Raum zu erstellen. Mit aufgesetzter VR-Brille und zwei Controllern in der Hand steht der Nutzer an einer virtuellen Werkbank und ihm stehen verschiedene Werkzeuge zur Verfügung. Wie ein Bildhauer kann er mit diesen ein Objekt formen, bearbeiten und zuschneiden. Das fertige Produkt überträgt er über eine Schnittstelle direkt an den 3D-Drucker.

Nicht nur Virtual Reality, sondern auch Augmented Reality (AR) kann in Kombination mit 3D-Druck hilfreich sein. Die US-amerikanische Cornwell University arbeitet aktuell an einem „Robotic Modeling Assistant“ (RoMA). Designer tragen ein AR-Headset und konstruieren virtuell auf einer Arbeitsfläche. Mit einem Roboterarm mit integrierten 3D-Drucker können sie ihren virtuellen Entwurf oder Teilstücke davon jederzeit real herstellen. Den Entwurf können sie virtuell ergänzen und immer weitere Teile drucken lassen. Designer konstruieren Objekte so Stück für Stück.

Erstellt man Vorlagen für den 3D-Drucker klassisch am Computerbildschirm, so fallen kleine Fehler am Objekt oft erst nach dem Druck auf. Wer kennt es nicht: den Tippfehler im Brief sieht man auch erst nach dem Druck auf schönem Briefpapier, trotzt mehrmaligem Durchlesen am Bildschirm. Der Nachteil beim 3D-Druck: Der Druckprozess dauert oft relativ lang. Umso ärgerlicher also, wenn er aufgrund eines kleinen Fehlers wiederholt werden muss. Mehrere Start-ups bieten darum Apps an, mit denen man auf dem Smartphone-Bildschirm oder mit einer AR-Brille das zu druckende Objekt in Realität anschauen kann, bevor es gedruckt wird. Quasi eine Druck-Vorschau in 3D.

Großer Nutzen im Produktdesign

Die Kombination von Augmented sowie Virtual Reality und 3D-Druck ist insbesondere beim Produktdesign sehr hilfreich. Immer mehr Produkte von morgen werden mit Hilfe von VR- und AR-Anwendungen gestaltet. Designer erarbeiten Skizzen, Konzeptmodelle und Prototypen immer häufiger virtuell. Diese virtuellen Entwürfe können im Designprozess regelmäßig mit einem 3D-Drucker real hergestellt werden. Designer können ihre Entwürfe so bereits in frühen Designphasen in die Hand nehmen und erhalten ein physisches Feedback.

Die Kombination der Technologien birgt aber nicht nur für das Produktdesign großes Potenzial. Kürzlich machte ein Forschungsverbund unter Leitung der Universität Bremen Schlagzeilen. Mit dem durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt „VIVATOP“ sollen VR und 3D-Druck für Planung und Durchführung von Operationen verknüpft werden.

Bereits heute sind VR-Anwendungen im Einsatz, mit denen Ärzte Operationen mit virtuellen 3D-Modellen von Organen und Knochen vorbesprechen. Diese 3D-Modelle sollen nach Plänen der Forscher nun in einem 3D-Druck auch real hergestellt und in bestehende VR-Anwendungen integriert werden. Der behandelnde Arzt kann das reale Modell des Organs beispielsweise während einer Vorbesprechung in der Hand halten. Seine Gesten werden in den virtuellen Raum übertragen, andere Teilnehmer mit aufgesetzter VR-Brille sehen die Ausführungen am virtuellen 3D-Modell.

Es zeigt sich, was für technologische Anwendungen immer gilt: Sie sollten gemeinsam gedacht werden. Auch wenn sie für sich alleine schon viel können- durch eine kluge Kombination kann ihr Nutzen maximiert werden.

3 Dinge, die Sie über das Zusammenspiel der Technologien wissen sollten:

1. Augmented sowie Virtual Reality und der 3D-Druck basieren auf der gleichen Funktionslogik.
2. AR und VR können die Anwendung von 3D-Druck vereinfachen.
3. Die gemeinsame Nutzung von VR und 3D-Druck bringt insbesondere im Produktdesign großen Nutzen mit sich.