Visualisierung unserer 3D-Modelle
Fortschritte in der 3D-Visualisierung erlauben Ihnen, unsere 3D-Modelle auf verschiedene Art zu erkunden:
- In der Webanwendung »3D-Portal Sachsen« können Sie ohne Spezialsoftware geologische Modelle verschiedener sächsischer Regionen interaktiv betrachten.
- Die zugehörige Smartphone-App GST[AR] bietet die Möglichkeit, geologische Modelle virtuell auf den eigenen Schreibtisch zu stellen.
- 3D-Drucke von Untergrundmodellen sind eine exzellente Form der Kommunikation mit Nicht-Fachleuten.
Die 3D-Untergrundmodelle des LfULG werden auf dem »3D-Portal Sachsen« öffentlich bereit gestellt. Die Modelle können im 3D-Viewer angesehen werden. Es können Profilschnitte und Karten aus ihnen erzeugt werden. Die Fachdaten können für eine weitere Nutzung in spezieller 3D-Modellierungssoftware heruntergeladen werden.
zum Nutzerhandbuch
Mithilfe der kostenlosen Smartphone App GST[AR] für iOS/iPadOS bzw. Android ist es möglich, unsere 3D-Modelle zu entdecken, zu visualisieren und zu teilen.
Das spannende dabei ist, dass ein Geomodell auf jeder ebenen Oberfläche im Raum virtuell platziert und dann buchstäblich von allen Seiten erkundet werden kann. Über einfache Touch-Gesten kann man Informationen zu den einzelnen Geologischen Einheiten aufrufen, die Szene beliebig zoomen und rotieren sowie die Überhöhung variieren.
Diese Technik bezeichnet man als »Erweiterte Realität«, englisch »Augmented Reality«. Darunter versteht man das Zusammenspiel von digitalen Inhalten und der analogen Umgebung. Meist über das Smartphone-Display oder spezielle Brillen kann die Realität mit digitalen Informationen, Bildern oder 3D-Modellen angereichert bzw. erweitert werden. Über die sogenannte Collaborative Exploration können die Inhalte mit anderen Smartphone-Nutzern im Raum geteilt und somit ein 3D-Modell gemeinschaftlich betrachtet und diskutiert werden.
Modell zur App GST[AR] hinzufügen:
Wählen Sie »Settings« (Zahnradysmbol), dann Endpoints -> Edit -> Add
Geben Sie in der ersten Zeile https://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/infosysteme/gst3 ein!
Lassen Sie die zwei weiteren Konfigurationszeilen leer!
3D-Drucke können als physische Reproduktion digitaler Daten das Verständnis über den geologischen Untergrund erhöhen. Sie bieten vor allem aus didaktischer Sicht ein großes Potential, um geologische Zusammenhänge begreifbar und anschaulich zu vermitteln, z.B. bei der Öffentlichkeitsbeteiligung bei Infrastrukturprojekten oder bei der Erschließung geothermischer Ressourcen. Im Rahmen der Wanderausstellung »Sachsen hebt seine Schätze« wird nun ein solcher 3D-Druck als Exponat »3D-Untergrundmodell Schneeberg« (30x30x20 cm) der Öffentlichkeit präsentiert. Es soll auf anschauliche Weise den Aufbau des tieferen Untergrundes verdeutlichen und dem Besucher die Komplexität geologischer Daten näherbringen. Ein kleineres Modell (10x10x7 cm) wird als handliches Demonstrationsobjekt bei Führungen durch die Ausstellung oder Vorträgen Verwendung finden.
Export des 3D-Modells
Ausgehend von einem Abbild des realen Untergrundes, das in einem 3D-Informationssystem erstellt wurde und zunächst mit geografischen Koordinaten versehen ist, muss zuerst das Modell maßstabsgetreu skaliert und in die gewünschten Modellkoordinaten konvertiert werden. Über eine eigens entwickelte Exportschnittstelle wird der Datensatz dann in das im 3D-Druck übliche STL-Format konvertiert und an einen externen Auftragnehmer zur Fertigung übergeben. Eine Visualisierung des Endprodukts auf Basis des STL-Datensatzes wurde zuvor in SketchUp gerendert.
Vorbereitung für den Druck
In der Endverarbeitung werden die Daten dann für die Druckersoftware aufbereitet. Dabei werden z.B. Stützelemente konstruiert und eine innere Struktur für die Optimierung der Stabilität bei geringem Materialeinsatz erzeugt. Schließlich werden die Modellteile mit verschiedenen, an den Einsatzzweck und die Modellgröße angepassten, Verfahren hergestellt.
Das FFF-Druckverfahren: Fused Filament Fabrication
Im 3D-Drucker nach dem FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) werden Thermoplasten über die Zufuhr von Wärme von einem festen in einen zähflüssigen Zustand konvertiert und verarbeitet. Die Thermoplasten liegen als Filament auf einer Spule vor, werden in aufheizbaren Extrudierdüsen aufgeschmolzen und als hoch viskoser Faden geometrisch definiert schichtweise abgelegt und härten durch definiertes Abkühlen aus. Das FFF-Druckverfahren eignet sich besonders für das Modell im Maßstab 1:33.000, da es hier auf Stabilität und Dauerhaltbarkeit ankommt.
Das SLA 3D-Druckverfahren: Stereolithographie
Beim SLA Verfahren wird ein Flüssigpolymer (Harz) mittels UV Strahlung ausgehärtet. In der Regel wird hierfür ein Laser oder ein UV-Dioden-Array zum Aushärten des Harzes verwendet. Das SLA-Verfahren zeichnet sich durch eine sehr hohe Druckqualität und hohe Auflösungen aus. Daher wurde dieses Verfahren für ein detailreiches Modell im Maßstab 1:100.000 gewählt, um kleinste Oberflächendetails sichtbar zu machen.
3D-Modell mit geografischen Koordinaten in geologischer Spezialsoftware SKUA-GOCAD®.
Normalisierte und verkleinerte Teile des Modells vor dem Export in das STL-Format.
Planung der inneren Struktur (Stützelemente in rot) eines Modellteiles in 3D-Druck-Spezialsoftware.
3D-Druck im FFF-Verfahren; innere Wellenstruktur zur Stabilisierung.
3D-gedrucktes Modell der Geologie im Raum Schneeberg im Maßstab 1:33.000 aus ABS-Filament im FFF-Verfahren.
3D-Druck im SLA-Verfahren; Modellteile werden nach oben aus dem Kunstharzbad gezogen.
3D-gedrucktes Modell der Geologie im Raum Schneeberg im Maßstab 1:100.000 aus Flüssigpolymer im SLA-Verfahren.
