Entwicklung eines Qualitätsbewertungsverfahrens für den grafischen 3D-Druck
Kurzbezeichnung: 3D-Qualität
Fogra-Nr. 13.011
Projektleiter: Julie Klein
Partner: P. Urban (IGD Darmstadt)
Förderung: BMWK (IGF) über DLR
Förderkennzeichen: 01IF23633N
Laufzeit: 01.02.2025 - 31.01.2027
Aufgabenstellung und Relevanz
Die Bewertung der Oberfläche, konkret der Druckbildqualität, ist für den 2D-Druck bis auf wenige Bereiche bereits sehr gut etabliert. Die kostenlosen PDF-Testformen der Fogra stellen insbesondere für klein- und mittelständische Druckunternehmen eine geeignete Basis für die 2D-Druckbewertung dar, sowohl für ein konkretes Druckprodukt als auch für die Qualifikation einer kompletten Druckmaschine. Objektive Qualitätsbewertungsverfahren, welche die Qualität der gesamten „3D-Pipeline“ umfassen, sind nicht bekannt. Die „3D-Pipeline“ umfasst die Ansteuerung (3D-RIP), den 3D-Drucker und ggf. nötige Oberflächenbehandlungen. Grafische 3DPipelines umfassen auch Druckdienstleister, die Objekte mit Monomaterialdruckern herstellen und anschließend einfärben und weiter oberflächenbehandeln.
Daher obliegt es sowohl 3D-Druckdienstleistern als auch Herstellern und Zulieferern, die Gesamtqualität sowie die Eignung für einen bestimmten Anwendungsfall in aufwändigen Tests subjektiv zu evaluieren. Dies gilt insbesondere für neue Anwendungen im Bereich der ästhetischen Prothetik, beispielsweise für Augen-, Haut- und Zahnprothesen.
Das Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung einer 3D-Bildqualitätsbewertungsmethodik ab, welche für eine gegebene grafische 3D-Pipeline alle relevanten 2D-Qualitätsparameter in einem „3D-Druckqualitätsregime“ erfasst und die einzelnen Attribute zu einem integralen „3D-Score“ aggregiert. Die für die Evaluierung erforderlichen Prüfobjekte (3D-Testwürfel) werden zusammen mit einer Anleitung und einer Dokumentation zur Auswertung kostenfrei zur Verfügung gestellt.
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Lösungsweg
Es werden drei aufeinander aufbauende Schwerpunkte identifiziert:
- Entwicklung der relevanten Bildqualitätsattribute für die Bewertung der visuellen Druckqualität eines 3D-Drucksystems („3D-Pipeline“)
- Aggregation der Einzelattribute zu einem 3D-Gesamtscore
- Feldtest, Standardisierung und Übertragung auf Praxisobjekte
Im ersten Schwerpunkt werden zunächst 3D-Testkörper gedruckt sowie Vorgaben zur Ausgabe und Bewertung entwickelt. Es werden sowohl existierende 2D-Kriterien verwendet als auch neue 3D-Kriterien entwickelt, um die Qualität der Testkörper zu bewerten.
Im zweiten Schwerpunkt wird aus den Bewertungskriterien mithilfe von neuronalen Netzen ein integraler Qualitätsindex, der "3D-Score", abgeleitet. Zudem wird eine Bildabstandsmetrik verwendet und die beiden Methoden miteinander verglichen.
Im dritten Schwerpunkt wird die praktische Umsetzung des Vorhabens in den Vordergrund gestellt. Es werden Anleitungen für die 3D-Testkörper und die 3D-Kriterien entwickelt, die als Basis für neue Normteile der Image-Quality-Serie ISO/TS 18621 dienen sollen.
Angestrebte Ergebnisse
In diesem Forschungsprojekt erfolgt die Entwicklung spezifischer 3D-Testkörper mit definierten Kontrollelementen, um die Druckqualität anhand objektiver Kriterien zu evaluieren. Es werden neue Metriken für 3D-spezifische Artefakte wie Treppenstufen, orientierungsabhängige Farbschwankungen und orientierungsabhängige Oberflächenartefakte entwickelt, die in Kombination mit existierenden 2D-Metriken zu einem Qualitätsvektor aggregiert werden. Der ermittelte Qualitätsvektor wird schließlich mithilfe eines neuronalen Netzwerks zu einem integralen Qualitätsindex, dem sogenannten "3D-Score", verdichtet.
Die im Rahmen des Projekts entwickelten Testkörper und Bewertungsmethoden werden kostenlos zur Verfügung gestellt. Sie werden von deutsch- und englischsprachigen Anleitungen sowie Vorschlägen für ISO-Standards begleitet.
Sitzungsunterlagen
| Titel | Kurzbeschreibung/Abstrakt | Version | Datum | Dateiart | Herunterladen |
|---|---|---|---|---|---|
| Folien PA Sitzung 11.02.2025 | Vorstellung des Projektstatus im Rahmen des TB Digitaldruck am 11.02.2025 | 18.02.2025 | Download | ||
| Folien PA Sitzung 11.03.2025 | Vorstellung des Projektstatus im Rahmen des TB Medienvorstufe am 11.03.2025 | 10.03.2025 | Download |
Publikationen und Ergebnisse
| Titel | Version | Datum | Dateiart | Herunterladen |
|---|---|---|---|---|
| Kurzfassung Projekt 13.011 "3D Qualität" | 07.02.2025 | Download |