Grafischer 3D-Druck / Farbmanagement Dr. Philipp Tröster Fogra Forschungsgesellschaft Druck e.v. www.fogra.org Tel.: +49 89 431 82 319 Mit Zwischenergebnissen aus: Prozessstandardisierung im grafischen 3D-Druck für 3DP- und FDM-Verfahren (Fogra Nr.: 11.002, AiF-Nr. 18478 BG) Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 1
Agenda 1. Kurze Vorstellung der Fogra 2. 3D-Druck in Farbe (grafischer 3D-Druck) 3. Druckverfahren 4. Dateiformate (Wie kommt Farbe in den 3D-Druck) 5. Farbmanagement im 3D-Druck 6. Kurze Zusammenfassung und Ausblick Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 2
1. Was ist die Fogra Etwa 60 Jahre altes Institut, gegründet von Firmen der grafischen Industrie (ca. 700 Mitglieder). Fogra- Dienstleistungen Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 3
1. Das Fogra-Institut Neues Gebäude im Moment im Bau (Einsteinring 1). Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 4
1. Das Fogra-Institut als 3D-Modell Aufbau als OBJ-Datei mit Farbinformationen: Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 5
2. 3D-Druck und grafischer 3D-Druck Subtraktive Fertigung Additive Fertigung (3D-Druck) Grafischer 3D-Druck Als grafischen 3D-Druck bezeichnet man die additiven Fertigungstechnologien, bei denen optische und teilweise auch haptische Eigenschaften des Druckobjekts im Gegensatz zu mechanischen Eigenschaften im Mittelpunkt stehen. Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 6
3. 3D-Vollfarbdruck 3DP-Pulverdruck: Pulver wird verklebt Klebstoff eingefärbt in CMY(W/K) Pulver besteht aus Gips- oder Sandstein mit einem gewissen Polymeranteil Pulver dient als Support-Material Nachbearbeitung zur Verfestigung (Sekundenkleber) Haptik, Optik und Stabilität hängt von Material-Kombination ab Pulver opak / geringe Transluzenz zprinter.de Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 7
3. 3D-Vollfarbdruck Multi-Jet-Modeling (Polyjet): Direktes Verdrucken flüssiger, lichtempfindlicher Kunststoffe Aushärtung der Kunststoffe mittels im Druckkopf integrierter Lichtquelle Verdrucken von Supportstrukturen (mechanisch entfern- oder auswaschbar) Haptik, Optik und Stabilität hängt von Material-Kombination ab UV-härtende Tinten hohe Transluzenz fool.com Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 8
3. 3D-Vollfarbdruck Multi-Jet-Modelling sehr vielversprechend Zukünftig viele neue Modelle (Stratasys, HP, ) Auch innovative neue Projekte - Beispiel Kickstarter-Projekt The NexD1 Leistbares Desktop-Gerät (~5000 ) Polyjet-Verfahren CMY-Black-White + Support (wasserlöslich) kickstarter.com Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 9
4. Ansteuerung der Geräte - Dateiformate Mögliche Formate (mit Textur) Sculpteo Shapeways i.materialise Trinckle OBJ (empfohlen) + weitere WRL, DAE, X3D, X3DB, X3DV PLY, OBJ, WRL + weitere PLY, 3DS Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 10
4. Farbe und Textur in den Dateien weitverbreitet: OBJ-Format Trennung von Geometrie und Textur in zwei Dateien Textur liegt als Pixelbild vor (RGB) Zukunft: 3mf-Format (3MF-Konsortium) Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 11
4. Analyse der Drucke (alle 3DP) Farbeindrücke unterschiedlich (wie erwartet) Abhängigkeit vom Dateiformat! Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 12
5. Verbindung vom Druck zum 3D-Druck ICC-Farbamanagement: Zeitung. Bildschirm Offset 13 Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org
5. Farbmanagement im 3D-Druck Farbamanagement im 3D-Druck muss die gesamte Prozesskette beachten! Daten- Erfassung Daten- Aufbereitung Druck Nachbearbeitung Forschungsprojekt: Farbmanagement im grafischen 3D-Druck: Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 14
5. Datenerfassung Photogrammetrie Leihe eines Photogrammetrie-Scanners der Firma Print-your-Mind an die Fogra: 108 CCD-Kameras machen zeitgleich ein Bild 3D-Modell wird aus korrespondierenden Bildinformationen gewonnen Ausleuchtung mittels LEDs Zwei Aufnahmen hintereinander (einmal mit Streifenlicht / einmal ohne) Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 15
5. Datenerfassung Photogrammetrie Leihe eines Photogrammetrie-Scanners der Firma Print-your-Mind an die Fogra: Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 16
5 Datenerfassung Handscanner Leihe zweier Handscanner (Artec) von der Firma Antonius Köster: Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 17
5 Farbmanagement im 3D-Druck (Praxis) Beispiel WDV GmbH: druckt u. a. Figuren für Scan-Dienstleister (Unternehmen die 3D-Selfies anbieten) zur Farbkommunikation Farbproben in Hauttönen mit zugehörigen RGB-Daten Scan-Dienstleister passt seine Daten entsprechend an Colour management light! Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 18
5 Farbmanagement im 3D-Druck (Praxis) Beispiel WDV GmbH: für Kunden bei denen die Farbverbindlichkeit eine große Rolle spielt wird Target zur Verfügung gestellt Kunde scannt Target (basierend auf X-Rite ColorChecker) und erstellt ICC-Profil ICC-Profil wird in Pixelgrafik eingebettet Colour management! Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 19
5. Farbmanagement im 3D-Druck (Praxis) Besonderes Interesse des LKA-München (Sowohl Photogrammetrie als auch Handscanner): Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 20
5. Farbmanagement im 3D-Druck Farbmanagement nach Fraunhofer IGD (Darmstadt) 1. Umwandlung der Geometrie in Voxel 2. Separation der Texturfarben (CMYW / CMYKW / etc.) 3. Abbilden der Tonwerte auf die Voxel (2. und 3. austauschbar) 4. Material-Tonwerte auf Basis der Tonwerte erstellen 5. Schichtaufbau aus Voxel-Darstellung ( Slicing ) Arikan, Can Ates, et al. "Color-managed 3D printing with highly translucent printing materials." IS&T/SPIE Electronic Imaging. International Society for Optics and Photonics, 2015. Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 21
5. Farbmanagement im 3D-Druck (high-end) www.cuttlefish.de Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 22
5. Zusammenfassung und Ausblick Farbiger 3D-Druck kommt! Einheitliches Dateiformat notwendig um Farbmanagement zu etablieren Farbcharakterisierung des gesamten Prozesses (Kombination) notwendig (Scan, Objektgeometrie, Druckverfahren, Material, Nachbearbeitung, ) Verständnis für Farbmanagement aufbauen und in Praxis tragen Fogra Forschungsprojekt: grafischer 3D-Druck Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 23
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Dr. Philipp Tröster troester@fogra.org 24