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Fogra Softproof Startbild

Grafischer 3D-Druck: Farbgetreue Monitor­­darstellung für im Polyjet- und Multijet-Fusion-Verfahren hergestellte 3D-Objekte

Kurzbezeichnung: 3D-Softproof

Fogra-Nr. 12.017
Projektleiter: Dr. M. Mattuschka
Förderung: BMWK (IGF) über AiF

 

Laufzeit: 1.11.2018 - 31.10.2020

Forschungsbericht

Aufgabenstellung und Relevanz

Im Vergleich zum 2D-Softproof ist die farbgetreue Vorhersage von Druckerzeugnissen auf dem Bildschirm im 3D-Druck noch bedeutender und herausfordernder für die grafische Industrie. Hohe Materialpreise und die vergleichsweise lange Dauer des 3D-Druckprozesses erlauben keine Erstellung von Probedrucken.

Ziel des Projektes ist es, einen 3D-Softproof für vollfarbfähige 3D-Drucker zu entwerfen. Es ist zu erwarten, dass die Polyjet- oder Multijet-Fusion-Technologie den 3D-Pulverdruck (3DP) im graphischen 3D-Druck verdrängen wird. Aus diesem Grund sind diese aussichtsreichen Nachfolger des 3DP-Verfahrens Gegenstand des Forschungsvorhabens.

Fogra Mitarbeiter Andreas Kraushaar

Dr. Andreas Kraushaar

Abteilungsleiter Vorstufentechnik

+49 89 431 82 - 335

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Lösungsweg

Der erste von 3 Schwerpunkten beschäftigt sich mit der Charakterisierung der 3D-Drucker. Für die Qualitätssicherung entlang der Prozesskette im 3D-Druck ist es unerlässlich, visuell plausible Messdaten aufzunehmen, die Auskunft über die Farbtreue der Druckerzeugnisse geben. Für den 3D-Druck existieren noch keine normierten Mess- sowie Abmusterungsmethoden. Um dieses Dilemma zu lösen, werden die Haupteinflussfaktoren auf den visuellen Gesamteindruck der Druckerzeugnisse durch Testdrucke ermittelt. Farbtafeln werden gedruckt und visuell plausibel vermessen.

Im zweiten Schwerpunkt wird ein frei parametrierbarer „Rendering Algorithmus“ vom Fraunhofer IGD entwickelt, um das ICC-Farbmanagement zu unterstützen. Die für das Rendering benötigten Parameter werden durch ein psychophysikalisches Experiment unter Berücksichtigung physikalischer Grundsätze wahrnehmungsorientiert optimiert.

Im letzten Schwerpunkt werden die im ersten Schwerpunkt ermittelten Materialdaten und der im zweiten Schwerpunkt entwickelte „Rendering Algorithmus“ in das vom ICC entwickelte iccMAX-Framework eingebettet. Darüber hinaus werden die entwickelten Testtafeln auch als 3MF- und OBJ-Dateien kodiert, um eine möglichst hohe Akzeptanz bei den KMU zu erreichen.

3D Softproof

Erzielte Ergebnisse

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden die praktischen Grundlagen für die physikalisch korrekte digitale Darstellung von im 3D-Druck erzeugten Objekten untersucht. Dazu wurde zu Beginn ein Konzept für einen Renderer entwickelt, der physikalische Objektparameter mit berücksichtigt. Er umfasst die Charakterisierung der notwendigen 3D-Umgebung samt aller relevanten Objekte. Zu den nötigen Szeneninformationen zählen die Betrachtungsbedingungen (Umgebungsbild der Abmusterkabine), die optischen Eigenschaften der verwendeten Druckmaterialien sowie Informationen über die konkret verwendeten Druckeinstellungen.

Auf Basis dieser Anforderungsbeschreibung widmete sich ein Schwerpunkt der Charakterisierung der Szenenumgebung (Environment Map), die mittels Hochdynamikerfassung (HDR) realisiert wurde, sowie der datengetriebenen und modellbasierten Beschreibung der winkelabhängigen Reflexionseigenschaften (BRDF). Konkret kamen die 3D-Vollfarbdrucker von Stratasys, Mimaki (beide Polyjet-Printing) und HP (Multijet-Fusion-Verfahren) zum Einsatz.