Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Form eine Funktion verleihen

23.06.2017

Dank einer am IST Austria entwickelten Software können in Zukunft auch Laien einen 3D-druckbaren Mechanismus einer neuen Form anpassen. Der Algorithmus wird diesen Sommer auf der angesehenen SIGGRAPH Konferenz vorgestellt

Gängige Spielzeuge wie lenkbare Autos oder Aufziehfiguren sind als 3D-druckfähige Modelle verfügbar, die sämtliche mechanischen Komponenten enthalten. Diese Strukturen sind aber meist genau auf eine bestimmte Form des Spielzeugs angepasst.


Der Mechanismus für eine winkende Aufziehfigur wird an die Form einer Spielzeugschildkröte angepasst

IST Austria


Verschiedene Anwendungen des Algorithmus. Die mittlere und untere Zeile zeigen funktionale Objekte, die von den Forschern mittels 3D-Druck hergestellt wurden.

IST Austria

Wollen Designer den Mechanismus in Kombination mit anderen Formen wiederverwenden, werden händische Anpassungen der individuellen Komponenten nötig. Diese sind nicht nur extrem mühsam auszuführen, sie sind oft für Laien nicht zu bewältigen.

Wissenschaftler vom Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) und ihre Kollegen von Adobe Research haben dieses Problem nun durch ein computergestütztes, interaktives Design-Tool gelöst, das es dem Nutzer ermöglicht, eine mechanische Vorlage unkompliziert an eine Form ihrer Wahl anzupassen.

Die Software, die in Zukunft verfügbar gemacht werden soll, wird heuer von Erstautor und PhD-Studenten Ran Zhang aus der Forschungsgruppe von Bernd Bickel auf der
prestigeträchtigen SIGGRAPH Konferenz vorgestellt.

„Denkt man an ein Modellauto, dann gibt es üblicherweise einen bestimmten Typ von Mechanismus, der für die Funktionalität sorgt; gleichzeitig gibt es aber tausende verschiedene Formen, die so ein Auto haben kann“, erklärt Koautor Thomas Auzinger. „Unser Code schließt nun diese Lücke und ermöglicht es, einen Mechanismus quer durch alle Formen wieder zu verwenden. Das bringt Flexibilität“, fügt er hinzu.

Menschen und Computer haben sehr unterschiedliche Kompetenzen. Menschen haben ein Auge für die Ästhetik, Computer auf der anderen Seite eignen sich gut dafür, mathematische Vorgaben exakt zu berücksichtigen und die Funktionalität einer großen Zahl von Einzelteilen wie Achsen, Rädern oder Getrieben zu optimieren. In dem neuen Zugang, den die Forscher gewählt haben, arbeiten der Anwender und die Software daher interaktiv zusammen. „Unser Tool sorgt dafür, dass die Funktionalität immer gegeben ist, während der Designer oder die Designerin den Mechanismus an ein Modell ihrer Wahl anpassen“, erklärt Erstautor Ran Zhang.

Drei Künstler aus Österreich haben das Programm bereits getestet. Die professionellen 3D-Modellierer kamen ans IST Austria nach Klosterneuburg, wo sie mechanische Strukturen ihrer Wahl importierten und an von ihnen selbst entworfene 3D-Formen anpassten, ohne sich dabei über mechanische Probleme Gedanken machen zu müssen. Normalerweise wären zahlreiche manuelle Bearbeitungen der Einzelkomponenten in der mechanischen Struktur notwendig gewesen – eine Aufgabe, die nicht nur extrem zeitraubend sondern oft nahezu unmöglich für Laien ist.

Mit dem neu entwickelten Tool erfolgt die Anpassung dagegen mit einfachen Mausklicks und geschehen in Echtzeit. „Sogar ungeübte Nutzer werden in der Lage sein, ein funktionierendes Modell in der Form ihrer Wahl herzustellen“, sagt Ran Zhang.

Die Anwendbarkeit der Software wurde anhand verschiedener mechanischer Vorlagen demonstriert: eine winkende Aufziehfigur, periodische Bewegungen eines Hand-Modells, lenkbare ferngesteuerte Autos mit Motoren, sowie Maschinen mit beweglichen Rotoren wie Hubschrauber und Flugzeuge. Jedes dieser Modelle kann angepasst werden, um eine Vielfalt an verschiedensten Figuren und Fahrzeugen herzustellen.

„Obwohl unser Ergebnis bereits anwendungsnah ist, handelt es sich dennoch um ein Grundlagenforschungsprojekt“, stellt Thomas Auzinger fest. „Wir haben einen neuen Zugang zur Modellierung genommen, der auf mathematischer Optimierung beruht, und haben seine Durchführbarkeit gezeigt. Es war eine Machbarkeitsstudie.“

Professor Bernd Bickel, der zuvor bei Disney Research in Zürich und an der Technischen Universität Berlin gearbeitet hat, kam 2015 an das IST Austria. Er leitet eine Forschungsgruppe zum Thema Computergraphik und digitale Fabrikation. Ran Zhang, Erstautor der Studie, studierte an der University of Science and Technology of China und ist PhD-Student in Bernd Bickels Gruppe. Thomas Auzinger erhielt sein Doktorat von der TU Wien und ist Postdoc am IST Austria. Duygu Ceylan erhielt ihr Doktorat von der EPFL in der Schweiz und ist nun wissenschaftliche Mitarbeiterin bei Adobe Research. Koautor Wilmot Li schloss sein Doktorat an der University of Washington ab und ist leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Adobe Research.

Weitere Informationen über das Projekt (Englisch)

http://visualcomputing.ist.ac.at/publications/2017/MechRet/

Demo video_Functionality-aware Retargeting of Mechanisms to 3D Shapes

https://www.youtube.com/watch?v=hwLNbFNI1uk

Dr. Elisabeth Guggenberger | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Aufziehfigur Computer Getriebe Hubschrauber Modellauto Rotor Software

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Deep Learning und KI in der Motorenentwicklung – IAV und DFKI eröffnen gemeinsames Forschungslabor
23.01.2018 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

nachricht Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder
19.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics