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Verfahren der 3D-Modelldarstellung

Es gibt drei Verfahren zur Darstellung von 3D-Modellen: „Drahtgitter“, „Oberfläche“ und „Festkörper“. Für jedes Verfahren gelten andere Kenndaten.

Drei Darstellungsverfahren

  • Drahtgitter

    Das Modell wird einfach mithilfe von Eckpunkten und Linien dargestellt. Das Modell ist leer und es gibt keine Oberflächen.

    Drahtgitter

  • Oberfläche

    Das Modell wird mithilfe mehrerer Oberflächen dargestellt. Das Modell ist leer.

    Oberfläche

  • Festkörper

    Das Modell ist ausgefüllt.

    Festkörper

Drahtgitter

Ein Drahtgitter besteht aus den Eckpunkten und Linien, die das Profil darstellen. Es handelt sich um ein dreidimensionales Modell ohne Volumen. Es lässt sich als der Rahmen eines Objekts aus Papiermaché vorstellen.
Aufgrund der geringen Datenmenge ist der Vorteil des Drahtgittermodells seine schnelle Anzeigegeschwindigkeit.
Derzeit werden mit fast keinem der CAD-Programme 3D-Modelle ausschließlich mit diesem Verfahren erstellt, doch werden bei der Erstellung von Formen häufig Drahtgitter verwendet.

Beispiel für die Drahtgittererstellung

• Erstellen Sie das Drahtgitter und dann die zugehörigen Oberflächen.

• Legen Sie die Oberflächen auf die vom Drahtgitter umschlossenen Teile.

• Durch Darstellen eines Festkörpermodells als Drahtgitter erhöht sich die Anzeigegeschwindigkeit.

Erstellen Sie die Oberfläche zum Einsetzen von zwei Drähten in das Drahtgitter.

Erstellen Sie die Oberfläche zum Einsetzen von zwei Drähten in das Drahtgitter.

Erstellen Sie Oberflächen zum Ausfüllen der vom Drahtgitter umschlossenen Teile.

Erstellen Sie Oberflächen zum Ausfüllen der vom Drahtgitter umschlossenen Teile.

Oberfläche

Ein Oberflächenmodell besteht aus Oberflächen, die keine Dicke haben. Es handelt sich um ein dreidimensionales Modell ohne Volumen. Dies können Sie sich als ein Ballon oder ein anderes leeres Objekt vorstellen.
Da das Modell über keine Informationen für seinen Innenraum verfügt, kann weder das Volumen oder das Gewicht berechnet noch eine Überprüfung auf Beeinträchtigung durchgeführt werden. Daher werden Oberflächenmodelle häufig bei der Erstellung von Komponenten verwendet und in der letzten Phase in Festkörpermodelle umgewandelt.

Drei Möglichkeiten zur Umwandlung in Festkörpermodelle

Zuweisen einer Dicke zu einer Oberfläche

Zuweisen einer Dicke zu einer Oberfläche

Die erstellte Oberfläche kann durch Hinzufügen von Dickeninformationen zur Oberfläche in einen Festkörper umgewandelt werden.

Durchtrennen eines Festkörpers mit der Oberfläche

Durchtrennen eines Festkörpers mit der Oberfläche

Ein Festkörper mit einer einfachen Form kann mit der erstellten Oberfläche durchtrennt werden.

Erstellen eines Raums durch Umschließen mit Oberflächen

Erstellen eines Raums durch Umschließen mit Oberflächen

Durch Zusammenfügen mehrerer Oberflächen wird ein vollständig umschlossener Raum erstellt.
Bei 3D-CAD kann ein vollständig umschlossener Raum in einen Festkörper umgewandelt werden.

Festkörper

Ein Festkörpermodell besteht aus Eckpunkten, Linien und Oberflächen. Es handelt sich um ein dreidimensionales Modell mit Volumen. Zur Erstellung dreidimensionaler Objekte können Festkörper hinzugefügt oder entfernt werden. Festkörper lassen sich als Teile aus Ton vorstellen.
Da das Modell über Informationen für seinen Innenraum verfügt, können Volumen und Gewicht berechnet und es kann eine Überprüfung auf Beeinträchtigung durchgeführt werden. Jedoch erhöht sich wegen der Innenrauminformationen die Datenmenge, weshalb dieses Verfahren den Nachteil hat, dass die Bearbeitung am PC zeitaufwendig ist.
Aufgrund der in den letzten Jahren erhöhten Leistung von PCs wird die Festkörpermodellierung heute von den meisten 3D-CAD-Programmen unterstützt.
Zudem sind Festkörpermodelle erforderlich, um sie mit den immer beliebter werdenden 3D-Druckern zu drucken.

Vorteile und Nachteile von Oberflächen- und Festkörpermodell

Wenngleich sie auf den ersten Blick gleich erscheinen, gilt Folgendes:

Der Innenraum ist leer. Der Innenraum ist voll.

Oberflächenmodell

Oberflächenmodell

Vorteile

Die Erstellung und Bearbeitung komplizierter gekrümmter Oberflächen ist einfach.

Eine intuitive Bearbeitung ist möglich.

Das Modell kann in einen Festkörper umgewandelt werden.

Nachteile

Volumen und Gewicht können nicht berechnet werden.

Es kann keine Überprüfung auf Beeinträchtigung durchgeführt werden.

Es können keine Modelle hinzugefügt oder entfernt werden.

Festkörpermodell

Festkörpermodell

Vorteile

Volumen und Gewicht können berechnet werden.

Eine Überprüfung auf Beeinträchtigung kann durchgeführt werden.

Genau wie bei einem realen Objekt können Teile vom Modell abgeschnitten und am Modell angebracht werden.

• Kann mit einem 3D-Drucker gedruckt werden.

Nachteile

Die Berechnungen sind aufgrund der großen Datenmenge zeitaufwendig.

Der Bearbeitung komplizierter Modelle sind Grenzen gesetzt.

Die meisten neueren 3D-CAD-Programme besitzen Funktionen für die Umwandlung zwischen diesen beiden Arten der Darstellung. Da sowohl das Oberflächen- als auch das Festkörpermodell Vorteile und Nachteile hat, müssen ihre jeweiligen Kenndaten bekannt sein, damit sie zweckmäßig eingesetzt werden können.
Das Verfahren der Oberflächendarstellung eignet sich beispielsweise sehr gut für das Charakterdesign und die Innenraumgestaltung, bei denen es zahlreiche gekrümmte Oberflächen gibt.
Aufgrund der Vorteile, dass mehrere Berechnungen an Modellen durchgeführt werden können und die Modellierung in derselben Weise wie die eigentliche Bearbeitung eines Objekts möglich ist, ist das Verfahren der Festkörperdarstellung dagegen besser für Industriegüter und andere Objekte mit wenigen gekrümmten Oberflächen geeignet.