Digitaler Modellbau

Topo-CAM Scanner

Die ersten Scanversuche mit dem uns zur Verfügung gestellten Scanner TopoCAM-portable aus dem Hause GFM galten dem Scan eines Körperteils. Ich entschied mich für die gesamte Hand. Auch finde ich es faszinierend ein detailiertes 3D Modell der eingene Hand bearbeiten und evtl. auch animieren zu können.

Als erstes versuchte ich die Hand als solche zu scannen, wobei es sehr schwer ist diese nicht zu bewegen und bei jedem Scandurchlauf die selbe Haltung einzunehmen. Bei der optischen 3D-Koordinatenmesstechnik müssen die zu scannenden Objekte weiß und nicht reflektierend sein. Deshalb erstmal die gesamte Hand weiß gefärbt und mit Markierungspunkten versehen. Diese dienen dem Scanner zur Positionsbestimmung im Raum.

▲ Der 1:1 Scanversuch

▲ Wärend des Scanvorgangs muss der Raum abgedunkelt werden, damit der Scanner die Oberflächenstruktur genau erfassen kann.

▲ Leider war das Ergebnis nicht gut genug um daraus ein detailiertes 3D Modell zu bauen. Grund dafür war wie schon vermutet die Veränderung der Haltung und die Bewegungen.

Computertomographie

Nun musste ich also auf andere Art und Weise an mein Handscan kommen...

Ich recherchierte nach Möglichkeiten die Hand in einem sekundenschnellen Scandurchlauf zu erfassen, damit keine Abweichungen entstehen können. Mein erster Gedanke war - eine Computertomographie machen zu lassen. Ich fand nämlich heraus, dass sich die einzelnen DICOM Bilder der CT zu einem 3D Polygonen Modell verbinden lassen und als STL-Datei exportiert werden konnten. Wärend ich auf die Antworten der Kliniken zwecks CT-Scan wartete, probierte ich mich an diesem Workflow und setzte Bilder von Dinosaurier-Schädeln zusammen.

Auch an eigenen Röntgen Aufnahmen im DICOM Dateiformat bastelte ich herum. Und trotz weniger Scanschichten habe ich ein interessantes Ergebnis erzielt.

▲ Arzt-Software InVesalius3 zur Betrachtung von Scan-Ergebnissen des Körpers.

▲ In MeshLab importiertes und bearbeitetes Modell meines Schädels. Leider nicht so detailiert, da beim CT-Scan nur wenige Schichten gescannt wurden.

Leider wurde es auf Grund von Überlastungen der Einrichtungen oder zu hohe Kosten nichts mit dem CT. Auch bei Unternehmen mit Spezialscannern für z.T. Ganzkörperscans lagen die Kosten bei mind. 200,- für eine Hand.

Gipsabformung

Nun also doch erst eine Abformung der Hand mit Gips in der Hoffnung, dass dann auch noch so viele Details der Hautoberfläche wie möglich erhalten bleiben...

Nachdem die Vorgehensweise mit dem Werkstattleiter der Gipswerkstatt besprochen war, halfen mir ein paar nette KollegInnen meine Hand vollständig einzugipsen um eine Negativform zu erhalten.

Es war ein sehr lustiges Unterfangen, auch wenn es nicht vollständig schmerzfrei ablief.

▲ Einige Impressionen dieses Nachmittags.

botspot GmbH

Parallel zu der Gipsabformung habe ich noch bei botspot für ein farbigen Laserscan angefragt. Ich wurde netterweise eingeladen mein Vorhaben zu testen, denn eigentlich machen sie Ganzkörper-Scans um daraus kleine Figuren zu drucken. Ich dachte die Qualität wäre feiner und für die digitale Aufbereitung mit Textur von Vorteil aber nach einem Testscan war klar, das mein Modell (Gipsform und TopCam) viel feiner und genauer ist. Aber ein sehr nettes und auskunfsfreudiges Team dir mir gezeigt haben wie sie arbeiten und auch der Testscan war kostenlos.

Der ganze Scan, hätte ich ihn gemacht, hätte mich aber mind. 200,-€ gekostet.

▲ botspot GmbH Studio

Gipsscan

Die beiden negativ Form aus Gips habe ich dann mit der TopoCam eingescannt. Leider musste ich die Scans manuell mit der Software TopXenios matchen um das beste Ergebnis zu erhalten. Das gängige Automatching erkennt die gesetzten Orientierungspunkte und setzt die einzelnen Bilder zu einer dreidimensionalen Fläche bzw einem Körper zusammen. Dadurch leidet aber die Oberflächenstruktur, weshalb ich mich dagegen entschied.

▲ Die fertig aus den Scanbildern zusammengesetzte Hand-Unterseite.

Nachbearbeitung

Nun habe ich mit Magics die eigentlichen Handflächen in Magics freigestellt und versucht die Kanten für das Zusammensetzen der beiden Teile zu optimieren. Störung und Fehler, die druch die Gipsform oder dem Scan aufgetreten sind, habe ich mit dem Sculpting Tool in Cinema4D ausgebessert.

▲ Fertig freigestellte Hand-Innenfläche.

▲ Beide optimierte Handflächen kurz vor dem „vernähen“.

▲ Der höhlenartige Innenraum der nun zusammengesetzten Hand.

▲ teilweise geschlossen aber sauberes nicht sichtbares sculpting dauert...

Status Quo

Ich bin zwar noch nicht ganz fertig mit dem Modellieren - viele “Nähte” sind noch zu unsauber - aber die Hand ist sonst soweit fertig.

Der nächste Schritt ist jetzt der 3D-Druck. Ich möchte sie als eine Art “vintage” Statue bauen, weshalb ich Kupfer- bzw Bronze-Filament und Politur verwenden wollte. Mal sehen wie das funktioniert.

Vorallem mit dem neuen 3D-Drucker (LeapFrog Creatr HS) wird das ein langwieriges Unterfangen.

Try & Error!

Fazit

Es hat mir riesig Spaß gemacht in einen mir vorher fast unbekannten Bereicht reinzuschauen und sich sein Workflow mit verschiedenen Tools und Verfahren selbst zu erarbeiten. Es war eine kleine nette Truppe, wodurch auch die Betreuung durch Sebastian Reichel sehr individuell ausfallen konnte. Die erlangten Skills und Erfahrungen werden ich auf jeden Fall für kommende Ideen und Projekte einsetzten können.

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