DE102014117530A1 - Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten mit Hilfe einer computergestützten dreidimensionalen Darstellung dieses Objekts bereitgestellt, bei welcher das Objekt aus den Materialplatten aufgebaut in seiner endgültigen Form dargestellt ist und bei welcher der Verlauf einer Kontur von mindestens einer der Materialplatten durch eine formgebende Fläche vorgegeben ist, welche die Form des dreidimensionalen Objekts in mindestens einem Teilbereich bestimmt, wobei die formgebende Fläche verformbar ist durch Anpassen mindestens eines sie beschreibenden Parameters und dadurch die Kontur von mindestens einer von denjenigen Materialplatten, die in dem von der Anpassung der formgebenden Fläche betroffenen Bereich liegen, an den geänderten Verlauf der formgebenden Fläche angepasst wird.

Description

  • Vorliegend wird ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten beschrieben, welchem eine computergestützte dreidimensionale Darstellung dieses Objekts zugrunde liegt.
  • Mit zunehmender Digitalisierung lassen sich immer mehr gestalterische Arbeiten am Computer erledigen. Zahlreiche Grafik- und Planungsprogramme, beispielsweise CAD-Programme (CAD: computer-aided design: rechnerunterstütztes Konstruieren) können verwendet werden, um die Planung und Konstruktion komplexer technischer Lösungen rechnerunterstützt durchzuführen. Auch im Architekturbereich werden solche Programme verwendet, beispielsweise von Innenarchitekten, um Einrichtungsgegenstände beliebiger Art an die Raumgestaltung anzupassen und insbesondere um einen gewissen ästhetischen Effekt zu erzielen oder um die äußere Erscheinungsform an Kundenwünsche anzupassen. Unter Einrichtungsgegenständen sind hierbei nicht nur Möbelstücke gemeint, sondern auch diverse weitere dreidimensionale Objekte wie Skulpturen oder Geländer, welche sowohl im Innenbereich als auch im Außenbereich zum Einsatz kommen können.
  • Im Einzelhandel können die Kunden mittels ihnen bereitgestellter Programme oft nur die grundlegenden Parameter eines Einrichtungsgegenstandes ändern, etwa seine Farbe, seine Außenmaße und beispielsweise im Falle eines Schrankes die Partitionierung seines Innenraumes in Fächer. Die Einschränkung der Änderungen auf grundlegende Parameter ist hauptsächlich dem Anspruch der Serienfertigung geschuldet, welche nur geringfügige Änderungen zulässt, damit sie aus Sicht des Einzelhandels immer noch rentabel bleibt. Das hat zur Folge, dass weiterführende Wünsche von Kunden nicht berücksichtigt werden können. Zur Herstellung von Einrichtungsgegenständen nach individuellen Vorstellungen muss fast immer auf die deutlich teurere Einzelfertigung zurückgegriffen werden. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich, da die Planung und Konstruktion komplexer Oberflächen und Formen zudem meistens mit der Bedienung von komplexen Programmen verbunden ist. Es liegt in der Natur der Sache, dass damit der Kunde nicht selbst seinen Einrichtungsgegenstand planen kann, sondern fast immer auf die Unterstützung durch fachkundige Personen angewiesen ist, um seine Vorstellung in ein endgültiges Bauteil oder Objekt umzusetzen.
  • Vorliegend wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Herstellung, insbesondere die Planung und Konstruktion sowie Fertigung, von ästhetisch ansprechenden, individuell gestalteten dreidimensionalen Objekten ermöglicht, deren Herstellung trotzdem in einer technischen Umgebung, welche auf die Serienherstellung in hohen Stückzahlen ausgerichtet ist, und damit rationell erfolgen kann. Anders ausgedrückt ermöglicht das hier vorgestellte Verfahren die effiziente Herstellung von Unikaten in der Serienfertigung.
  • Das Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten mit Hilfe einer computergestützten dreidimensionalen Darstellung dieses Objekts erfolgt derart, dass bei der computergestützten dreidimensionalen Darstellung das Objekt aus den Materialplatten aufgebaut in seiner endgültigen Form dargestellt ist und der Verlauf einer Kontur von mindestens einer der Materialplatten durch eine formgebende Fläche vorgegeben ist, welche die Form des dreidimensionalen Objekts in mindestens einem Teilbereich bestimmt, wobei die formgebende Fläche verformbar ist durch Anpassen mindestens eines sie beschreibenden Parameters und dadurch die Kontur von mindestens einer von denjenigen Materialplatten, die in dem von der Anpassung der formgebenden Fläche betroffenen Bereich liegen, an den geänderten Verlauf der formgebenden Fläche angepasst wird.
  • Mit dem hier vorgestellten Verfahren können dreidimensionale Objekte (Gegenstände) aus Materialplatten oder auch Materialschichten beliebiger Art konstruiert und hergestellt werden. Der Abstand zwischen den Materialplatten kann nach Bedarf eingestellt werden, wodurch ein mehr oder weniger starker Eindruck einer geschlossenen Oberfläche entsteht. Der Eindruck der geschlossenen Oberfläche kann mehr oder weniger stark durch die Konturen der Materialplatten und durch ihre Anzahl und/oder Anordnung (z.B. Abstand der Materialplatten zueinander) vermittelt werden. Die Materialplatten können bei der finalen Zusammensetzung zum dreidimensionalen Objekt zusammengesteckt werden. Dazu können die Materialplatten Nuten und/oder Einschnitte aufweisen, so dass sie mit anderen Materialplatten mechanisch stabil zusammengefügt werden können ohne Einsatz zusätzlicher Befestigungselemente. Es können jedoch selbstverständlich auch übliche Befestigungsmittel verwendet werden wie etwa Befestigungswinkel und/oder die Kombination aus Öffnungen in den Materialplatten und Befestigungsstiften. Die eben aufgeführten Befestigungsarten können je nach ihrer Zweckmäßigkeit bei einem dreidimensionalen Objekt gemeinsam verwendet werden.
  • Bei der computergestützten dreidimensionalen Darstellung, in der das Objekt aus den Materialplatten aufgebaut dargestellt ist, kann es sich um eine Darstellung auf einer zweidimensionalen Anzeigefläche, beispielsweise einem Bildschirm eines Computers, Handys oder Tablet-PC handeln, bei welcher die Dreidimensionalität durch eine perspektivische Darstellung des Objekts simuliert wird. In der computergestützten dreidimensionalen Darstellung kann das Objekt frei skaliert und/oder gedreht und/oder verformt werden. Bei Einsatz einer 3D-Brille kann der Eindruck einer dreidimensionalen Darstellung weiter verstärkt werden.
  • Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist der Verlauf einer Kontur von mindestens einer der Materialplatten durch eine formgebende Fläche vorgegeben, wobei die formgebende Fläche die Form des dreidimensionalen Objekts in mindestens einem Teilbereich bestimmt. Anschaulich gesprochen kann unter der formgebenden Fläche eine gedachte Fläche verstanden werden, welche wie eine Art Haut oder an dem dreidimensionalen Objekt klebende Hülle mindestens einen Teilbereich des Objekts bedeckt und im Wesentlichen die äußere Erscheinungsform des Objekts wiedergibt. Die formgebende Fläche kann als eine zumindest einen Teilbereich des dreidimensionalen Objekts nach außen (oder nach innen, falls das dreidimensionale Objekt hohl ausgebildet ist und die formgebende Fläche die Form eines innenliegenden Teils des dreidimensionalen Objekts beschreibt) begrenzende Fläche eingerichtet sein, so dass kein Rand einer Materialplatte über die formgebende Fläche herausragt. In diesem Fall fungieren die Materialplatten als Gerippe, auf deren Rändern die formgebende Fläche als flexible Außenhaut (oder Innenhaut) aufliegt. Dieses muss jedoch nicht für alle Materialplatten gelten, da beispielsweise bei überkreuzendem Verlauf der Materialplatten manche zurückgestellt sein können, so dass ihre Ränder keine Auflagefläche für die formgebende Fläche bilden sondern in einem gewissen Abstand zu dieser angeordnet liegen. Die formgebende Fläche kann jedoch auch als eine mittlere formgebende Fläche eingerichtet sein, welche in einem Abstand zu den Rändern der Materialplatten (durch die Materialplatten hindurch oder den Materialplatten vorgelagert) verläuft und so immer noch im Wesentlichen das äußere Erscheinungsbild des dreidimensionalen Objekts bestimmt und wiedergibt. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter der Kontur einer Materialplatte die äußere Umrisslinie ihrer geometrischen Form verstanden werden, wohingegen mit dem Rand einer Materialplatte die tatsächliche Randfläche der Materialplatte gemeint ist, welche mathematisch gesehen die Kontur als eindimensionale Umrisslinie enthalten kann.
  • Unter Materialplatten können Platten oder Bretter aus einem Material oder einem Materialgemisch gemeint sein, beispielsweise Holzwerkstoffplatten, Metallplatten, Mineralwerkstoffplatten, Kunststoffplatten oder beschichtete Platten, deren Material im Inneren von dem Oberflächenmaterial unterschiedlich ist. Je nach Material können die Materialplatten unterschiedliche Dicken aufweisen. Da mittels des hier beschriebenen Verfahrens unterschiedlichste dreidimensionale Objekte konstruierbar und herstellbar sind, ist der Begriff Materialplatten nicht auf Platten beschränkt, die eine geschlossene Oberfläche aufweisen. Beispielsweise können sie ringförmig sein, also in der Mitte eine Öffnung aufweisen, oder aber auch U-förmig, L-förmig und/oder perforiert sein. Aus den Materialplatten in ihrer üblicherweise rechteckigen Form können in Folge der Bearbeitung mittels des hier beschriebenen Verfahrens konturierte Materialplatten hergestellt werden, also Materialplatten, deren Konturen in mindestens einem Teilbereich durch die formgebende Fläche bestimmt sind, welche zusammengebaut das 3D-Objekt ergeben. Je nach herzustellendem 3D-Objekt kann es sich bei den Materialplatten auch um funktionale Materialplatten handeln, also etwa um lichtleitende oder Licht abstrahlende Materialplatten oder etwa besonders gut wärmeleitende oder Wärme abstrahlende Materialplatten handeln.
  • Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die äußere Erscheinungsform des dreidimensionalen Objekts verändert werden, indem die formgebende Fläche verformt wird durch Anpassen mindestens eines sie beschreibenden Parameters. Diese Anpassung kann durch explizites Verändern eines Parameters über eine Eingabemaske in der Gleichung erfolgen, welche die formgebende Fläche im Computermodell des dreidimensionalen Objekts parametrisiert. Ebenso kann diese Änderung grafisch erfolgen, indem in der computergestützten dreidimensionalen Darstellung das Objekt an einer gewünschten Stelle verformt wird, beispielsweise durch Draufklicken auf diese Stelle (falls eine Computermaus oder eine tastempfindliche Oberfläche als Bedienelement verwendet wird) und Verschieben dieser Stelle an eine andere Position.
  • Eine Verformung der formgebenden Fläche in der computergestützten dreidimensionalen Darstellung des Objekts hat zur Folge, dass die Konturen von denjenigen Materialplatten, die in dem von der Anpassung der formgebenden Fläche betroffenen Bereich liegen, an den geänderten Verlauf der formgebenden Fläche angepasst werden. Die Besonderheit des hier beschriebenen Verfahrens kann darin gesehen werden, dass die formgebende Fläche in einem beliebigen Bereich verformt werden kann, was eine Anpassung der Konturen von denjenigen Materialplatten nach sich ziehen kann, die in dem von der Anpassung der formgebenden Fläche betroffenen Bereich liegen. Anders ausgedrückt wird die äußere Form des Objekts nicht durch unmittelbares Anpassen der Konturen der Materialplatten verändert, aus denen das Objekt aufgebaut ist, sondern durch Verformen der formgebenden Fläche. Die Anpassung der Form des dreidimensionalen Objekts im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens wird an der Außenfläche (oder Innenfläche, falls diese ausgestaltet werden soll) des Objekts initiiert, indem die formgebende Fläche verformt wird, und kann sich dann auf die geometrische Form der Materialplatten übertragen, indem deren Konturen an den neuen Verlauf der formgebenden Fläche angepasst werden. In der computergestützten dreidimensionalen Darstellung des Objekts kann die formgebende Fläche einem Hilfskonstrukt entsprechen, das für den Benutzer in einer gemäß dem Verfahren implementierten Computeranwendung nicht sichtbar ist. Die formgebende Fläche kann bei jeder Interaktion neu berechnet (aktualisiert) werden, wodurch auch eine Anpassung von Konturen der Materialplatten in Echtzeit erfolgen kann. Eine weitere Besonderheit des Verfahrens kann darin gesehen werden, dass die formgebende Fläche mathematisch derart modelliert sein kann, dass sie eine plastische, flexible Hülle darstellt, so dass eine Verformung stets eine gewisse Umgebung des Verformungsortes einbezieht. Es sei an dieser Stelle noch mal betont, dass eine Verformung der formgebenden Fläche und damit letztendlich der Form des dreidimensionalen Gegenstandes nicht voraussetzt, dass die Verformung an einer Stelle erfolgt, an welcher ein Rand einer Materialplatte vorliegt. Anders ausgedrückt wird die äußere Erscheinungsform des dreidimensionalen Objekts nicht dadurch verändert, dass man sequentiell die Konturen der Materialplatten an gewünschten Stellen anpasst. Die formgebende Fläche als solche kann unabhängig von der das Objekt verkörpernden Anordnung von Materialplatten verändert werden, insbesondere auch an Stellen, wo sie bildlich gesprochen frei in der Luft hängt. Durch die plastische bzw. elastische Eigenschaft der formgebenden Fläche, bewirkt eine vom Benutzer induzierte Verformung der formgebenden Fläche stets eine Deformation in einer lokalen Umgebung des Verformungsortes in der formgebenden Fläche. Verlaufen Ränder von Materialplatten in dieser von der Deformation betroffenen Umgebung, so können sie an den neuen Verlauf der formgebenden Fläche in diesem Bereich angepasst werden. Im Computermodell des dreidimensionalen Objekts kann die formgebende Fläche derart modelliert sein, dass die Konturen oder Konturlinien von Materialplatten in ihr enthalten sind. Folglich kann eine Verformung der formgebenden Fläche eine Verformung von einer oder mehreren Konturlinien bedingen, wodurch die geometrische Form der dazugehörigen Materialplatte(n) angepasst wird (werden).
  • Mittels des hier beschriebenen Verfahrens konstruierte und hergestellte Objekte können sich durch eine besonders ästhetische und harmonisch verlaufende äußere Erscheinungsform auszeichnen. Weiterhin ermöglicht das Verfahren eine sehr benutzerorientierte Konstruktion von Objekten mit komplexen Formen, wobei das äußere Erscheinungsbild intuitiv geändert werden kann, ohne dass der Benutzer über konstruktive Kenntnisse verfügt. Durch den plattenartigen Aufbau können komplex geformte, beispielsweise gekrümmte, Oberflächen durch Ränder geeignet konturierter planer Platten gestaltet werden. Durch das vorliegende Verfahren können dreidimensionale Objekte mit einer unterbrochenen Oberfläche hergestellt werden, welche jedoch durch die Art ihrer Gestaltung einen ästhetischen Eindruck einer geschlossenen Oberfläche macht. So können Objekte mit optisch ansprechenden Oberflächen hergestellt werden, ohne dass es erforderlich ist die Oberfläche als eine tatsächlich geschlossene Oberfläche z.B. aus einem Materialblock herauszuarbeiten unter hohem Materialverbrauch oder mittels aufwendiger Materialverformung.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann das Anpassen der Konturen der Materialplatten an den geänderten Verlauf der formgebenden Fläche in Echtzeit erfolgen. Die begleitenden Größen wie Randparameter und die formgebende Fläche werden dadurch ebenfalls aktualisiert, und geben stets den aktuellen Zustand wieder. Dadurch können Probleme vermieden werden, dass sich beispielsweise nach einer Anzahl von Anpassungsschritten eine Konfiguration des dreidimensionalen Objekts als statisch unvorteilhaft erweist, weil erst dann die Randparameter aktualisiert werden und das Computermodell auf seine Eignung hin überprüft (durchgerechnet) wird. Des Weiteren wird so eine schnelle und zielführende Anpassung der Erscheinungsform des dreidimensionalen Objekts ermöglicht, da jeder Verformungsvorgang unmittelbar dynamisch sichtbar gemacht werden kann, wobei alle Änderungen/Konfigurationen der formgebenden Fläche zwischen ihrer Form vor und ihrer Form nach erfolgter Verformung ebenfalls dargestellt werden können. Dadurch kann das Verfahren dem Benutzer einen besseren Überblick verschaffen und ihn in die Lage versetzen, die ihm zusagende Form schneller ausfindig zu machen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann es sich bei der formgebenden Fläche zumindest intervallweise um eine zweifach stetig differenzierbare Fläche handeln. Wie bereits oben erwähnt, bestimmt die formgebende Fläche die Form des dreidimensionalen Objekts in mindestens einem Teilbereich. Konsequenterweise kann die formgebende Fläche auch nur in diesem Teilbereich liegende Konturen von Materialplatte bestimmen. Bei dem Teilbereich des Objekts kann es sich um den Bereich handeln, welcher frei gestaltet werden soll. Handelt es sich bei dem dreidimensionalen Objekt beispielsweise um ein Regal, kann sich die formgebende Fläche über drei Seiten des Regals erstrecken – die Frontseite und die beiden Seiten des Regals – welche einem Nutzbereich des Regals entsprechen, die ein Kunde nach seinen Vorlieben gestaltet wünscht. Wenn das Regal z.B. an der Wand stehen soll, kann die Rückseite hingegen plan ausfallen, so dass eine die Form des Objekts in diesem Bereich beschreibende Oberfläche einer planen Ebene entspricht. Im Computermodell des dreidimensionalen Objekts kann die formgebende Fläche stetig mit einer den restlichen Bereich des Objekts begrenzenden Oberfläche zusammengesetzt werden, so dass in der computergestützten dreidimensionalen Darstellung das Objekt als Ganzes/zusammenhängend dargestellt wird. Es können jedoch auch dreidimensionale Objekte (beispielsweise Regale) gestaltet werden, bei denen sich die formgebende Fläche ringförmig über deren gesamte Mantelfläche erstreckt.
  • In Fällen, in denen die formgebende Fläche einen eckenfreien Teilbereich des dreidimensionalen Objekts modelliert, kann die formgebende Fläche über ihren gesamten Definitionsbereich zweifach stetig differenzierbar sein. Hierbei ist eine Ecke im äußeren Erscheinungsbild des Objekts gemeint und nicht eine Ecke in der Kontur einer Materialplatte, da eine Ecke in der Kontur einer Materialplatte nicht notwendigerweise der formgebenden Fläche aufgeprägt wird. Dieses ist beispielsweise der Fall, wenn die Ecke in der Materialplatte in einem zurückgezogenen Bereich der Materialplatte angeordnet ist, so dass auch der Rand in diesem Bereich zwar die Ecke aufweist, aber durch ein fehlendes Aufliegen der formgebenden Fläche auf dem Rand in diesem Bereich diese Ecke keine Ecke in der formgebenden Fläche erzeugt. In Fällen hingegen, in denen die formgebende Fläche einen Teilbereich des dreidimensionalen Objekts modelliert, der eine (oder mehrere) Ecke(n) aufweist, kann die formgebende Fläche auf Teilintervallen zweifach stetig differenzierbar sein. Es kann vorkommen, dass die Richtungsableitung der formgebenden Fläche entlang der Ecke oder Kante des dreidimensionalen Objekts zweifach stetig differenzierbar ist und die formgebende Fläche auf ihrem gesamten Definitionsintervall damit entlang dieser Richtung partiell zweifach stetig differenzierbar ist. In Fällen, in denen in dem das dreidimensionale Objekt darstellenden Computermodell eine Ecke modelliert werden soll, kann die formgebende Fläche aus formgebenden Teilflächen zusammengesetzt werden, welche jeweils in ihren Definitionsintervallen zweifach stetig differenzierbar sind. Die formgebenden Teilflächen können an der Ecke des dreidimensionalen Objekts stetig zusammengefügt werden. In einem solchen Fall kann eine Kontur einer Materialschicht je nach dem, in welchem Teilbereich sie liegt, von unterschiedlichen formgebenden Teilflächen bestimmt sein. Im Rahmen des Verfahrens können weitere parametrisierte Teilflächen verwendet werden, welche nicht frei formbar sind, jedoch stetig in die formgebende Fläche übergehen. Diese weiteren Teilflächen können ebenfalls mittels Interpolation von entsprechenden Formkurven erzeugt werden, wobei diese Formkurven z.B. durch Projektion der Endpunkte der verformbaren Formkurven in einer Vektorrichtung auf eine Ebene erzeugt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die formgebende Fläche eine zumindest einen Teilbereich des Objekts umhüllende Fläche sein. Im Computermodell liegt dann eine Konturlinie (Umrisslinie) einer Materialplatte in dem in seiner Form anpassbaren Teilbereich des Objekts entweder in dieser umhüllenden Fläche oder sie liegt außerhalb der umhüllenden Fläche gegenüber dieser zum Objekt hin zurückgezogen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die formgebende Fläche durch Interpolation einer Anzahl von zumindest intervallweise zweimal stetig differenzierbaren Formkurven unter Berücksichtigung von Randparametern gebildet sein. Unter einer Formkurve kann eine zumindest intervallweise zweimal stetig differenzierbare Kurve verstanden werden, welche bildlich gesprochen die formgebende Fläche aufspannt. Hinsichtlich der intervallweisen zweimal stetigen Differenzierbarkeit gilt das gleiche wie bei der formgebenden Fläche. Bei Vorhandensein von Ecken im dreidimensionalen Objekt in einem mittels formgebender Fläche verformbaren Bereich des 3D-Objekts bzw. zwischen zwei formbaren Bereichen werden die Formkurven nicht aus mehreren Teilformkurven kombiniert, sondern es wird der mittels der formgebenden Fläche verformbare Bereich über Ecken hinweg mittels einer Formkurve parametrisiert, da im Allgemeinen aus zwei formgebenden Teilflächen, welche durch stetig passende (stetig ineinander übergehende) nichtstetig differenzierbare Teilformkurven generiert wurden, kein stetiger Flächenübergang erzeugt werden kann. Knicke und Kanten in der Formkurve, beispielsweise in einer Spline-Kurve, werden durch multiple Kontrollpunkte erzeugt, d.h. es werden weitere Knotenpunkte hinzugefügt und übereinander gelegt. Die Formkurven, welche zur Interpolation verwendet werden, können beispielsweise in äquidistanten Abständen voneinander in dem Teilbereich des dreidimensionalen Objekts angeordnet sein, welcher mittels des Verfahrens in seiner Form anpassbar ist. Es sei hierbei betont, dass die Formkurven zwar nicht Konturlinien von Materialplatten entsprechen müssen, es aber durchaus vorkommen kann, dass mindestens eine Formkurve einer Konturlinie einer Materialplatte entspricht. Das Aufbauen von Flächen durch Interpolation von Kurven mit bestimmten Eigenschaften wird in der Technik auch als Lofting bezeichnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die formgebende Fläche durch Anpassen mindestens einer Formkurve verformt werden. Dabei kann die mindestens eine Formkurve direkt mittels Ändern der Parameter in der sie beschreibenden Gleichung verändert werden. Ebenso kann die mindestens eine Formkurve verändert werden, indem dem Benutzer ermöglicht wird, auf einen Punkt in einer grafischen Darstellung der Formkurve interaktiv Einfluss zu nehmen, beispielsweise durch Draufklicken auf einen Punkt der Formkurve und durch drauffolgendes Verändern seiner Lage. Bedingt durch die zweifache stetige Differenzierbarkeit der Formkurven wird dann auch eine lokale Umgebung des verschobenen Punktes derart geändert, damit die Formkurve zweifach stetig differenzierbar bleibt. In weiteren Ausführungsformen kann eine Formkurve verändert werden, indem innerhalb der Formkurve vordefinierte Kontrollpunkte dargestellt werden, deren Lage angepasst werden kann, beispielsweise durch direkte Eingabe von neuen Lagekoordinaten oder durch eine interaktive Verschiebung in einer entsprechend aufbereiteten grafischen Darstellung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens kann es sich bei dem dreidimensionalen Objekt um einen Einrichtungsgegenstand handeln. Unter einem Einrichtungsgegenstand können insbesondere Möbel und dekorative Gegenstände sowohl für den Innen- als auch den Außenbereich verstanden werden, etwa Schränke, Betten, Tische, Skulpturen oder Statuen, Lampenhüllen. Ebenso können jedoch auch dreidimensionale Objekte wie Geländer, dekorative Gefäße (wobei beim Erfordernis der Dichtigkeit ein zusätzlicher Behälter in das hergestellte dreidimensionale Objekt eingesetzt werden kann), Fassaden von Gebäuden oder auch Spielzeuge (Handspielzeuge wie auch größere Spielgeräte, etwa für Spielplätze) konstruiert werden. Die wenigen hier aufgeführten Beispiele sollen nicht als Einschränkung für die mittels des hier beschriebenen Verfahrens herstellbaren Objekte verstanden werden. Vielmehr können mittels des beschriebenen Verfahrens beliebige dreidimensionale Objekte aus Materialplatten konstruiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können die bei der Interpolation der formgebenden Fläche zu berücksichtigenden Randparameter durch wenigstens eine der folgenden Eigenschaften bestimmt sein:
    • i) Höhe und/oder Breite und/oder Tiefe des dreidimensionalen Objektes,
    • ii) Abmessungen von Materialrohlingen, aus denen die Materialplatten bereitgestellt werden,
    • iii) Eigenschaften der für die Herstellung der Materialplatten verwendeten Materialien,
    • iv) Spezifikationen von Maschinen, welche für Herstellung der Materialplatten verwendet werden,
    • v) Anzahl der das dreidimensionale Objekt bildenden Materialplatten,
    • vi) Bruchfestigkeit der Materialplatten,
    • vii) Standsicherheit des Objekts.
  • Die hier beispielhaft aufgezählten Eigenschaften können in ein entsprechend eingerichtetes Computer-Programm oder eine mit einem solchen verbundene Datenbank eingespeichert werden. Die Berücksichtigung solcher Eigenschaften mittels Randparametern, welche bei der Berechnung der formgebenden Fläche bzw. der Interpolation der Formkurven zu der formgebenden Fläche berücksichtigt werden, beispielsweise in Echtzeit, kann den Vorteil haben, dass zum einen dem Benutzer unmittelbar eine Rückmeldung gegeben werden kann, ob das von ihm gewünschte Objekt so tatsächlich sicher herstellbar ist oder ob beispielsweise das gewählte Material in Verbindung mit der momentan eingestellten Anzahl von tragenden Materialplatten zu einer statisch fragwürdigen Konstruktion führt. Ebenso kann dem Benutzer unmittelbar Rückmeldung über die Kosten des Vorhabens gegeben werden, wenn er beispielsweise eine solche formgebende Fläche generiert hat, dass übergroße Materialrohlinge (Materialrohplatten) beschafft werden müssen und/oder aus anderen Gründen Spezialwerkzeug beschafft werden muss, um die Materialplatten aus Materialrohlingen auszuarbeiten. Das hier beschriebene Verfahren kann so in eine computerausführbare Applikation umgesetzt werden, dass Randparameter durch Eigenschaften bestimmt sein können, welche Bedingungen aus unterschiedlichen Stufen in der Herstellungskette des dreidimensionalen Objekts wiedergeben. So können beispielsweise Eigenschaften hinsichtlich der bei Tischlerbetrieben vorhandenen Materialrohlingen oder Werkzeugparametern in die entsprechende Anwendung eingepflegt werden oder von dieser unmittelbar bei den Tischlerbetrieben abgerufen werden, um den Benutzer in Echtzeit darüber zu informieren, falls die von ihm gewünschte äußere Erscheinungsform des dreidimensionalen Objekts gar nicht oder nur mit Verzögerung herstellbar ist. Bei direkten Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts wie seiner Höhe und/oder Breite und/oder Tiefe oder der Bruchfestigkeit der Materialgrundplatten, aus welchen die Materialplatten gefertigt werden, können nicht realisierbare Ausführungen des Objekts, nicht anwählbar sein oder entsprechende Warnhinweise auslösen. Verändert beispielsweise ein Benutzer das Objekt in der computergestützten dreidimensionalen Darstellung derart, dass eine im Hintergrund mitlaufende Statikberechnung ergibt, dass das Objekt nicht stabil genug aufgestellt werden kann, so kann die formgebende Fläche gegenüber Veränderungen gesperrt sein, welche zu einem instabilen Objekt führen. Die Sperrung kann beispielsweise durch Begrenzung der Randparameter auf bestimmte Intervalle erfolgen oder auch interaktiv, indem beispielsweise ein Punkt in der formgebenden Fläche nicht über einen bestimmten Abstand von seiner Anfangsposition hinaus versetzt werden kann. Alternativ können dem Benutzer Umgehungslösungen vorgeschlagen werden, welche die gewünschte äußere Form des Objekts ermöglichen. Ist beispielsweise die Anzahl von tragenden Materialplatten zu gering für eine beabsichtigte Endform des Objekts aufgrund ihrer zu geringen Bruchfestigkeit, können automatisch weitere Materialplatten derart hinzugefügt werden, dass die formgebende Fläche nicht (abweichend von der gewünschten Form) verändert wird. Alternativ kann der Benutzer einen entsprechenden Warnhinweis erhalten.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können bestimmte Formen der formgebenden Fläche gesperrt sein, wenn dadurch Rechte eines Dritten berührt werden, etwa Schutzrechte hinsichtlich bestimmter Ausgestaltungen (Designs), oder wenn ein Anbieter bestimmte Konfigurationen von dreidimensionalen Objekten für sich vorbehalten möchte. Anders ausgedrückt kann eine gemäß dem hier beschriebenen Verfahren implementierte computerausführbare Anwendung derart eingerichtet sein, dass bestimmte vordefinierte Konfigurationen von mittels des Verfahrens konstruierbaren Objekten nicht anwählbar sind aufgrund von geistigen Eigentumsrechten oder marktwirtschaftlichen Gründen.
  • Handelt es sich bei dem dreidimensionalen Objekt um einen Einrichtungsgegenstand, so können die Randparameter ferner durch wenigstens eine der folgenden Eigenschaften bestimmt sein:
    • i) Größe der Aufstandsfläche des Einrichtungsgegenstandes,
    • ii) maximaler Überhang gegenüber der Aufstandsfläche,
    • iii) Verankerung des Einrichtungsgegenstandes in der Wand und/oder an der Decke.
    • iv) Größe der Ablage-/ Auflageflächen, Arbeitsflächen, d.h. minimale/maximale Abmessungen von funktionalen Gebrauchsflächen (z.B. Arbeitsfläche, Höhe und Beinfreiheit bei Tischen) und/oder Funktionsflächen (z.B. Blendfreiheit, Lichtdurchlässigkeit bei Lampen).
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können die Randparameter durch konstruktive Bedingungen des dreidimensionalen Objekts bestimmt sein und ihr Einfluss auf die formgebende Fläche kann in Echtzeit berechnet werden. Die konstruktiven Bedingungen können beispielsweise die Lage der Befestigungsmittel, etwa Nuten für das Zusammenstecken der Materialplatten, ob das Objekt freistehend oder im Boden oder an einer Wand verankert wird, ob das Objekt mit anderen Gegenständen mechanisch zusammengefügt werden soll oder ob externe Elemente in das Objekt eingefügt werden sollen (etwa Leuchtmittel oder Matratzen). Diese Bedingungen können durch entsprechende Randparameter beim Konstruieren des dreidimensionalen Objekts in Echtzeit berücksichtigt werden. Bei Änderungen der formgebenden Fläche, welche gegen die mittels der Randparameter modellierten Bedingungen verstoßen, kann der Benutzer informiert werden oder dahingehende Verformungen der formgebenden Fläche können im Rahmen einer gemäß dem hier beschriebenen Verfahren implementierten Anwendung nicht möglich sein. Es kann zusätzlich die Eigenschaft der Aufstellfläche des dreidimensionalen Objekts berücksichtigt werden. Im Falle eines Schrankes oder eines Regals kann beispielsweise mittels eines Randparameters bestimmt werden, dass im endgültigen Computermodell die Konturen der Materialplatten an Stellen, welche in Berührung mit dem Boden stehen, bogenförmig oder stegförmig ausgestaltet werden, um die Kontaktfläche zwischen dem Rand dieser Materialplatten und der Bodenfläche zu verringern, beispielsweise auf zwei getrennte Aufstandsflächen an beiden Enden des Randes der Materialplatte, mit dem sie auf der Bodenfläche aufliegt. Dadurch kann die Wackelgefahr des Objekts bei Aufstellen auf unebenem Boden reduziert werden und das dreidimensionale Objekt kann somit stabiler aufgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann eine durch eine Verformung der formgebenden Fläche hervorgerufene Änderung der Form des Objekts in der computergestützten Darstellung in Echtzeit dargestellt werden. Bei der Aktualisierung der computergestützten dreidimensionalen Darstellung des Objekts in Echtzeit muss das Computermodell ebenfalls in Echtzeit gemäß der Veränderungen, die ein Benutzer eingibt oder bewirkt, aktualisiert werden. Dabei kann es vorkommen, dass Randparameter miteinander in Wechselwirkung treten können. So kann sich beispielsweise eine Veränderung der formgebenden Fläche auf die Randparameter auswirken, welche die Bruchfestigkeit der gewählten Materialplatten berücksichtigen und damit zum Beispiel eine Mindestanzahl von tragenden Materialplatten bestimmen. Durch die Aktualisierung des Computermodells in Echtzeit durch vorgenommene Änderungen kann zu jedem Zeitpunkt gewährleistet werden, dass das dem Benutzter gegenwärtig dargestellte dreidimensionale Objekt unter Einhaltung der Randparameter herstellbar ist. Ferner können im Rahmen des Verfahrens die Grenzkonfigurationen, bei denen mindestens ein Randparameter einen Randwert einnimmt, schneller aufgefunden werden, so dass dem Benutzer ein Gefühl dafür vermittelt werden kann, welche Konfigurationen des dreidimensionalen Objektes herstellbar sind.
  • In diesem Zusammenhang kann unter einer Konfiguration des dreidimensionalen Objekts eine bestimmte Kombination aus der Form der formgebenden Fläche sowie weiteren Eigenschaften des dreidimensionalen Objekts gemeint sein wie seinen Ausmaßen, der Anzahl und der Dicke der Materialplatten, dem Abstand der Materialplatten zueinander usw. Im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens sind alle diese Eigenschaften veränderbar, insbesondere die Form mindestens eines Teilbereichs des dreidimensionalen Objekts mittels Verformen der formgebenden Fläche.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann basierend auf dem der computergestützten dreidimensionalen Darstellung des Objekts zugrundeliegenden Computermodell ein Schnittplan bereitgestellt werden. Der Schnittplan wird üblicherweise am Ende des Anpassungsprozesses erstellt, d.h. wenn das Computermodell die endgültige Form des dreidimensionalen Objekts wiedergibt. Der Schnittplan kann für jede Materialplatte ein Schnittmuster enthalten, gemäß welchem diese Materialplatte aus einem größeren Materialrohling, beispielsweise einer größeren Materialgrundplatte, herausgearbeitet werden kann. Für jede Materialplatte, welche Teil des dreidimensionalen Objekts ist, ist im Schnittplan die Gesamtkontur enthalten, welche den Randverlauf der Materialplatte definiert. Die Gesamtkontur einer Materialplatte kann mindestens einen Standardteil, welcher standardmäßig ausgeführt ist und beispielsweise gerade verläuft, und mindestens einen angepassten Teil aufweisen, dessen Verlauf mittels des hier beschriebenen Verfahrens durch den Benutzer nach seinen Vorstellungen geformt worden ist durch Anpassen der formgebenden Fläche. Der Schnittplan kann außerdem Informationen über Gravuren, Frästiefe, Materialrohlingsgröße, zur Verbindung der Materialplatten verwendete Verbindungsmittel sowie Materialbeschaffenheit der Materialplatten enthalten. Diese Informationen könnten jedoch auch im nachfolgend beschriebenen Konstruktionsdatensatz enthalten sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann ein Konstruktionsdatensatz bereitgestellt werden, welcher maschinenlesbare Anweisungen enthält zur Fertigung der Materialplatten. Der Konstruktionsdatensatz kann den Schnittplan enthalten sowie weitere Informationen, welche eine Automatisierte Herstellung der zum Aufbau des dreidimensionalen Objekts erforderlichen Materialplatten enthalten. So kann der Konstruktionsdatensatz Informationen bezüglich der Beschaffenheit der Materialplatten aufweisen sowie maschinenspezifische Befehle hinsichtlich der optimalen Einstellung der verwendeten Bearbeitungsmaschinen, beispielsweise der Schneidwerkezuge (z.B. Drehrichtung, Eintauchtiefe, An- und Abfahrtsbewegung, Werkzeugkorrektur beim Fräskopf in einer Fräsmaschine). Der Konstruktionsdatensatz kann während und/oder nach finalisierter Konstruktion des dreidimensionalen Objekts erstellt werden und auf ein computerlesbares Medium übertragen werden oder beispielsweise über Internet an einen Betrieb übermittelt werden, welcher die Herstellung der Materialplatten übernehmen soll. Im Rahmen des hier vorgestellten Verfahrens können Maschinenparameter eines das 3D-Objekt/die Materialplatten herstellenden Betriebes bei der Erstellung des Konstruktionsdatensatzes berücksichtigt werden. Dazu können beispielsweise die herstellenden Betriebe Informationen bezüglich der von ihnen verwendeten Maschinen in eine Datenbank hochladen, auf die eine gemäß dem hier beschriebenen Verfahren eingerichtete Computeranwendung Zugriff hat. Je nach dem, welcher Betrieb die Materialplatten herstellen soll, kann so ein an die von diesem Betrieb verwendete Maschinen angepasster Datensatz erstellt werden, d.h. ein Datensatz, welcher maschinenlesbare Anweisungen enthält, welche direkt zur Ansteuerung der Maschinen (z.B. Säge, Fräse, Lackierroboter) verwendet werden können. Durch eine solche Vorgehensweise können im Rahmen des Verfahrens auf Grundlage des Computermodells des dreidimensionalen Objektes Konstruktionsdatensätze einheitlich von einer Instanz erzeugt werden, so dass sichergestellt werden kann, dass das dreidimensionale Objekt in unterschiedlichen Betrieben bzw. mittels Bearbeitungsmaschinen unterschiedlicher Hersteller einheitlich erzeugt werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Form eines durch die Kontur definierten Randes von mindestens einer Materialplatte der Form der formgebenden Fläche entlang dieses Randes entsprechen. Der grundlegende Verlauf der Ränder der Materialplatten, welche im Teilbereich des dreidimensionalen Objekts liegen, der mittels der formgebenden Fläche geformt werden kann, ist durch die Kontur der Materialplatte bestimmt. Die Kontur einer Materialplatte kann angepasst werden, wenn sie in einem Bereich der formgebenden Fläche liegt, welcher von einer Anpassung betroffen ist. Zusätzlich muss die Kontur jedoch für eine Anpassung freigegeben sein. Es können Szenarien vorkommen, bei welchen ein Bereich des dreidimensionalen Objekts aus vertikal verlaufenden Materialplatten (vertikale Materialplatten) und horizontal verlaufenden Materialplatten (horizontale Materialplatten) aufgebaut ist, und bei denen die Anpassung der äußeren Erscheinungsform des dreidimensionalen Objekts nur über eine Anpassung der Konturen der vertikal verlaufenden Materialplatten erfolgen soll. In einem solchen Fall würden dann nur die Konturen der vertikal verlaufenden Materialplatten an den Verlauf der formgebenden Fläche angepasst werden, sofern sie in einem Bereich liegen, der von einer Verformung betroffen ist. Die Konturen der horizontal verlaufenden Materialplatten in dem von der Verformung betroffenen Bereich der formgebenden Fläche würden dann hingegen nicht geändert werden. Selbstverständlich ist auch der umgekehrte Fall denkbar, bei dem die Konturen der horizontal verlaufenden Materialplatten angepasst werden sollen, wohingegen die Konturen der vertikal verlaufenden Materialplatten vorgegeben und unveränderbar sind. Die eben in allgemeinen Worten beschriebene Situation kann am Beispiel eines Regals veranschaulicht werden. Bei einem Regal kann es von Vorteil sein, wenn beispielsweise jedes Fach eine rechteckige Grundfläche hat, um die Fachhöhe flexibel zu halten (Verschieben der Böden in vertikaler Richtung ohne nachteilig auf die Form einzuwirken). Hier kann die äußere Erscheinungsform des Regals als dreidimensionales Objekt durch Anpassen der Konturen der vertikal verlaufenden Materialplatten angepasst werden, wohingegen die horizontal verlaufenden Materialplatten von der Vorderseite her gesehen eine gerade Kontur aufweisen, wobei von Fach zu Fach der Rand der Materialplatte variieren kann. Ebenso kann es sein, dass ein Regal gewünscht ist, bei welchem die Konturen der horizontal verlaufenden Materialplatten dessen äußeres Erscheinungsbild prägen und die vertikal verlaufenden Materialplatten als Trägerplatten und ihre Ränder gegenüber den Rändern der horizontal verlaufenden Materialplatten zurückgezogen sind und beispielsweise senkrecht oder mit einer gewissen Neigung nach unten verlaufen. Im Rahmen des Verfahrens können solche Konfigurationen problemlos konstruiert werden, da jeder Materialplatte eine vordefinierte Kontur zugewiesen werden kann (beispielsweise kann einer Materialplatte eine rechtwinklige Kontur zugewiesen werden), welche von einer automatischen Anpassung an den Verlauf der formgebenden Fläche ausgeschlossen werden kann.
  • Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht jedoch auch die Form eines durch die Kontur definierten Randes an die formgebende Fläche anzupassen. Die Kontur kann als makroskopische Beschreibung der Grundfläche einer Materialplatte verstanden werden, wohingegen der Rand, der je nach Dicke der Materialplatte dicker oder dünner ausfallen kann, eine mikroskopische Struktur aufweisen kann, beispielsweise in Form von einer gewellten, angeschrägten (in Bezug zur formgebenden Fläche) oder anders strukturierten Oberfläche. Der Begriff mikroskopische Struktur kann dahingehend verstanden werden, dass die Struktur des Randes einer Materialplatte aus großer Entfernung nicht erkennbar ist im Gegensatz zu seiner äußeren und im Rahmen dieser Beschreibung als makroskopisch bezeichneten Erscheinungsform. So kann der Rand einer Materialplatte im einfachsten Fall eine rechteckige Fläche aufweisen, welche die Materialplatte umschließt und senkrecht zu den die geometrische Form der Materialplatte definierenden Oberflächen angeordnet ist. Der Rand kann jedoch auch unter einem Winkel zu diesen Oberflächen verlaufen, d.h. abgeschrägt sein, so dass er mit der einen Oberfläche einen kleineren und mit der anderen Oberfläche einen größeren Winkel einschließt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Rand einer Materialplatte dem Verlauf der formgebenden Fläche nachgebildet sein. Anders ausgedrückt kann die Kontur der Materialplatte eine Mittellinie darstellen, welche in der Mitte des Randes um eine Materialplatte verläuft. Ist die Kontur der Materialplatte zusätzlich zur Umformung freigegeben, so kann die Randfläche, welche im Computermodell in der formgebenden Fläche enthalten ist oder an dieser anliegt, einen Verlauf annehmen, welcher dem Verlauf der formgebenden Fläche entspricht. Anders ausgedrückt kann die Randfläche einer Materialplatte den mikroskopischen Verlauf der formgebenden Fläche nachbilden. Diese Option kann sich bei besonders dicken oder besonders dicht beieinander angeordneten Materialplatten als vorteilhaft erweisen, weil dadurch eine Steigerung des harmonischen äußeren Erscheinungsbildes des dreidimensionalen Objekts erzeugt werden kann, welches den Eindruck einer geschlossenen Oberfläche verstärkt, die der formgebenden Fläche entspricht, obwohl das dreidimensionale Objekt aus einzelnen Materialplatten aufgebaut ist, deren Ränder diese scheinbar vorhandene geschlossene Oberfläche simulieren.
  • Die Ursache der eben beschriebenen sehr flexiblen Formgestaltung des dreidimensionalen Objekts kann in der Kernidee des Verfahrens gesehen werden, gemäß welcher die Gestaltung der äußeren Form in mindestens einem Teilbereich des dreidimensionalen Objekts über die Verformung der formgebenden Fläche erfolgt. Obwohl im Computermodell im Rahmen des Verfahrens das dreidimensionale Objekt aus Materialplatten aufgebaut dargestellt ist, so ist die Gestaltung der äußeren Form des Objekts zunächst von diesen unabhängig und erfolgt über die Verformung der formgebenden Oberfläche. Die formgebende Oberfläche wird üblicherweise nicht dargestellt, sie ist jedoch intuitiv für den Benutzer wahrnehmbar und manifestiert sich bei jeder Verformung, die am dreidimensionalen Objekt vorgenommen wird. Die Anzahl, Position und Lage der Materialplatten kann die formgebende Fläche dahingehend beeinflussen, dass manche Konfigurationen aus Sicherheitsgründen (Bruchgefahr, Kippgefahr) als ungeeignet markiert werden oder gar nicht erst bei der Verformung der formgebenden Oberfläche zugängig sind. Die Formgestaltung des dreidimensionalen Objekts bei dem hier beschriebenen Verfahren erfolgt jedoch primär über die Anpassung/Verformung der formgebenden Fläche. Ist diese erst einmal bestimmt, können weitere Materialplatten hinzugefügt oder entfernt werden oder aber auch in ihrer Lage (Neigung, Kippung) und/oder Position verändert werden. Im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens kann bei dem dazugehörigen Computermodell eine Materialplatte allgemein hinzugefügt werden, indem eine Linie auf die formgebende Fläche projiziert wird und zu einer Fläche in Projektionsrichtung umgewandelt wird. Die Fläche kann dann schließlich zur Modellierung einer Materialplatte auf eine gewünschte Dicke gebracht werden, indem auf ihrer Grundlage ein Volumenkörper erzeugt wird, wobei die Fläche entweder eine Oberfläche („Wachstum“ nach unten oder nach oben von der Fläche) oder eine Mittelfläche des Volumenkörpers darstellt. Alternativ kann im Computermodell die Mantelfläche des dreidimensionalen Objekts, welche die formgebende Fläche und evtl. weitere begrenzende Oberfläche(n) des Objekts aufweist, mit einer Ebene geschnitten werden, welche eine Materialplatte modelliert. Die Schnittlinie zwischen der Ebene und der formgebenden Fläche bestimmt dann die Kontur der Materialplatte. Anschließend kann wie eben beschrieben die konturierte Fläche in einen Volumenkörper umgewandelt werden. Es kann aber auch statt der Ebene ein beispielsweise quaderförmiger Volumenkörper mit der Mantelfläche oder auch mit dem entsprechenden Volumenkörper geschnitten werden, wobei im letzten Fall die konturierte Materialplatte der bei dieser Operation gebildeten Schnittmenge entspricht. Insgesamt kann basierend auf dem hier vorgestellte Verfahren zum Herstellen eines 3D-Objekts eine entsprechende Computeranwendung implementiert werden, die einem Benutzer, ohne Vorkenntnisse von technischen oder konstruktiven Programmen, ein freies Gestalten von 3D-Objekten auf intuitive Art und Weise ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann beim Erzeugen des Schnittplans und/oder des Konstruktionsdatensatzes die Form des Randes von mindestens einer Materialplatte aus dem der computergestützten dreidimensionalen Darstellung des Objekts zugrundeliegenden Computermodell ermittelt werden und als Information im Schnittplan und/oder Konstruktionsdatensatz enthalten sein. Damit wird die Herstellung von Materialplatten ermöglicht, deren Randfläche nicht eben ist sondern den makroskopischen Verlauf der formgebenden Fläche wiedergibt. Durch eine solche Ausgestaltung der Materialplatten mittels des hier beschriebenen Verfahrens können optisch noch ansprechendere dreidimensionale Objekte mit harmonischen wirkenden Oberflächen hergestellt werden, welche trotz Aufbaus aus in Abständen zueinander angeordneten Materialplatten das Gefühl einer geschlossenen Oberfläche vermitteln können.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Lage und/oder die Position der das dreidimensionale Objekt bildenden Materialplatten frei wählbar sein. Es können sich jedoch Situationen ergeben, in denen die zu berücksichtigenden Randparameter nicht jede beliebige Konfiguration bei einem bestimmten dreidimensionalen Objekt zulassen, wenn solche beispielsweise statisch instabile Konfigurationen ergeben.
  • In weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Computerprogramm mit Programmmitteln bereitgestellt, mit welchen das Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten mit Hilfe einer computergestützten dreidimensionalen Darstellung dieses Objekts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 ausführbar ist. Das Computerprogramm kann in einer zweckmäßigen Sprache programmiert sein und kann auf einer beliebigen digitalen Vorrichtung (Arbeitsplatzrechner, Laptop, Handy, Tablet) ausgeführt werden – lokal oder über eine Netzwerkarchitektur (z.B. Internet).
  • In weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Medium und einem auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Computerprogramm mit Programmmitteln bereitgestellt, mit welchen das Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten mit Hilfe einer computergestützten dreidimensionalen Darstellung dieses Objekts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 ausführbar ist.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen. Die Zeichnungen sowie die nachfolgenden konkreten Ausführungsbeispiele dienen dabei nur einer besseren Veranschaulichung des erfinderischen Gedankens ohne diesen einzuschränken.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm, welches das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
  • 2 zeigt ein Bett, welches als beispielhaftes dreidimensionales Objekt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Materialplatten herstellbar ist.
  • 3A zeigt ein Regal als beispielhaftes dreidimensionales Objekt, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Materialplatten herstellbar ist.
  • 3B zeigt das Regal aus 3A im Aufbaustadium, in dem es aus Materialplatten zusammengesteckt wird, deren Konturen an der Vorderseite und den Seitenbereichen des Regals mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens geformt worden sind.
  • 4A bis 4C zeigen unterschiedliche Ansichten eines Couchtisches, welcher als beispielhaftes dreidimensionales Objekt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Materialplatten herstellbar ist.
  • 5A bis 5C zeigen unterschiedliche Ansichten eines weiteren Tisches, welcher als beispielhaftes dreidimensionales Objekt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Materialplatten herstellbar ist.
  • 6 zeigt eine beispielhafte grafische Benutzeroberfläche einer Computeranwendung, welche zum Ausführen des Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen konfiguriert ist.
  • 7A und 7B zeigen jeweils eine Ansicht vom Computermodell eines Regals als beispielhaftes dreidimensionales Objekt, welche die Anpassung der äußeren Erscheinungsform über die formgebende Fläche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen sollen.
  • 8 zeigt eine weitere beispielhafte grafische Benutzeroberfläche einer Computeranwendung, welche zum Ausführen des Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen konfiguriert ist.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm, welches die industrielle Nutzung des hier vorgestellten Verfahrens verdeutlicht.
  • 10A und 10B zeigen am Beispiel eines Regals als 3D-Objekt den Zusammenhang zwischen dessen Form und der formgebenden Fläche, wobei in 10A einzig die formgebende Fläche gezeigt ist.
  • 11 zeigt ein beispielhaftes multifunktionales dreidimensionales Objekt, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Materialplatten herstellbar ist.
  • Da das hier beschriebene Verfahren rechnerunterstützt abläuft, ist es inhärent mit einer Computeranwendung verknüpft, welche derart programmiert ist, dass darauf das Verfahren ausgeführt werden kann. Im Folgenden wird der Begriff „Computeranwendung“ als Abkürzung für eine Computeranwendung verwendet, welche lokal oder über eine Netzwerkarchitektur (z.B. Internet) auf diversen elektronischen Geräten ausführbar ist und welche Programmittel aufweist, mit welchen das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts ausführbar ist. Insbesondere kann auf Grundlage des hier beschriebenen Verfahrens eine browserbasierte Anwendung implementiert werden welche über das Internet aufrufbar ist und in der 3D-Objekte in Echtzeit frei verformt werden können.
  • In 1 ist ein Flussdiagramm 100 dargestellt, welches das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Das in seiner Form anzupassende dreidimensionale Objekt (nachfolgend wird die Abkürzung 3D-Objekt verwendet) kann zu Beginn in einer vorbereitenden Phase des Verfahrens einer Standardform dieses 3D-Objekts, etwa eines Schrankes oder eines Regals, entsprechen, welche vorausgewählt werden kann. Ebenso kann mindestens ein Teilbereich des 3D-Objekts zur Formanpassung, welche mittels der formgebenden Fläche erfolgt, vorausgewählt sein oder es kann individuell bestimmt werden, welcher Bereich verformt werden soll. Ist der Teilbereich bestimmt, wird in einem ersten Schritt 102 des Verfahrens eine formgebende Fläche für diesen Teilbereich berechnet. Die Form des 3D-Objektes in dem Teilbereich kann dann in einem weiteren Schritt 104 wie bereits ausführlich beschrieben durch Verformen der formgebenden Fläche geändert werden. Auf die Art und Weise, wie dieses erfolgen kann, wird später genauer eingegangen. Es kann selbstverständlich unabhängig von der Formveränderung mittels der formgebenden Fläche auch anderweitig Einfluss auf das äußere Erscheinungsbild des 3D-Objekts genommen werden, indem beispielsweise die globalen Maße, die Farbe oder den Abstand der Materialschichten zueinander geändert werden. Diese Eigenschaften können über ihre Wechselwirkung mit Randparametern, welche bei der Berechnung der formgebenden Fläche berücksichtigt werden, die formgebende Fläche beeinflussen, ihre Bestimmung erfolgt jedoch primär nicht über die formgebende Fläche. Konkret gesprochen kann bei einem Regal eine Erhöhung seiner Höhe die Konsequenz haben, dass eine vor dieser Änderung bestehende formgebende Fläche geändert werden muss, weil beispielsweise obere Regalböden einen zu großen Überhang aufweisen und das Regal instabil machen. Über die Verformung der formgebenden Fläche wird die angedachte Form des 3D-Objekts bestimmt und zwar primär unabhängig von den eben beispielhaft genannten Eigenschaften. In Schritt 106 werden schließlich die Konturen von denjenigen Materialplatten angepasst, die im verformten lokalen Bereich der formgebenden Fläche liegen. Dieses muss nicht notwendigerweise für alle Materialplatten zutreffen, beispielsweise nicht für solche, deren Kontur fest vorgeben ist und nicht geändert werden soll.
  • Obwohl Schritt 106 in dem in 1 gezeigten Flussdiagramm 100 als separater dem Schritt 104 nachfolgender Schritt dargestellt ist, können diese beiden Schritte (beispielsweise in einer softwaremäßigen Umsetzung des Verfahrens) eng miteinander verknüpft sein und beispielsweise parallel ablaufen. Wie bereits erläutert, kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise derart konfiguriert sein, dass das Anpassen von Konturen von Materialplatten an den Verlauf der formgebenden Fläche in Echtzeit erfolgt, also während ein Benutzer die formgebende Fläche ändert. In einem solchen Fall werden der Schritt 104 und der Schritt 106 kontinuierlich parallel nebeneinander ausgeführt.
  • In 2 ist ein beispielhaftes 3D-Objekt in Form eines Bettes 200 dargestellt. In der Mitte des Bettes 200 ist eine Matratze 202 angeordnet, welche vom Bettkasten umgeben ist, der eine Anzahl von Materialplatten 204 aufweist. In diesem Beispiel sind alle Materialplatten 204 parallel zueinander in einem Stapel angeordnet. Durch den geringen Abstand der Materialplatten 204 zueinander entsteht der Eindruck einer durchgehenden Oberfläche. Die Materialplatten 204 weisen jeweils eine Öffnung auf, so dass sie einen Hohlraum ausbilden, in dem die Matratze 202 angeordnet werden kann. Die äußere Form des Bettes 200 kann mittels einer formgebenden Fläche angepasst werden (nicht in 2 dargestellt), welche in diesem Fall rings um das Bett verläuft. Die Ränder der Materialplatten 204, deren grundsätzlichen Verlauf die Kontur einer dazugehörigen Materialplatte 204 wiedergibt, sind bei diesem beispielhaften 3D-Objekt alle parallel zueinander, wobei jeder Rand einer rechteckigen Fläche entspricht, die senkrecht zu den beiden Oberflächen, also der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche, der dazugehörigen Materialplatte 204 angeordnet ist. In alternativen Ausführungsbeispielen können die Ränder jedoch den Verlauf der formgebenden Fläche wiedergeben, so dass die Randflächen dann abgeschrägt sind, also einer Fläche entsprechen, die nicht senkrecht zu den beiden Oberflächen der dazugehörigen Materialplatte 204 angeordnet ist. Anschaulich gesprochen kann man sich dann die Konstruktion der Randflächen so vorstellen, dass man Materialrohlinge in Plattenform im gewünschten Abstand zueinander anordnet und sie mit der formgebenden Oberfläche schneidet. Die Materialrohlinge können dann entlang der Schnittflächen geschnitten werden, wobei die Schnittflächen die Randflächen der dann konturierten Materialplatten 204 bilden. Bei dem in 2 dargestellten beispielhaften 3D-Objekt kann die formgebende Fläche ferner eine begrenzende Fläche sein. In einem solchen Fall kann die begrenzende Fläche die Konturen der Materialplatten 204 so definieren, dass sie bei den oberen Materialplattenplatten 204 im Plattenstapel den oberen Randkanten entsprechen und bei den unteren Materialplatten 204 den unteren Randkanten entsprechen, so dass kein Teil der Randfläche über die formgebende Fläche hinausragt. Ist eine gewünschte formgebende Fläche ermittelt worden, kann anschließend die Anzahl und der Abstand der Materialplatten 204 eingestellt werden, ohne dass die äußere Form des 3D-Objekts verändert wird. Dieses kann sich allgemein als besonders vorteilhaft erweisen, wenn 3D-Objekte konstruiert werden, die mit anderen Objekten zusammengefügt werden sollen und somit eine Abstimmung der äußeren Form unerlässlich ist.
  • In 3A ist ein Regal 300 als ein weiteres beispielhaftes 3D-Objekt dargestellt. Das Regal 300 weist erste Materialplatten 302 und zweite Materialplatten 304 auf. Bei diesem beispielhaften Design des Regals 300 entsprechen die ersten Materialplatten 302 waagerecht angeordneten Materialplatten und die zweiten Materialplatten 304 vertikal angeordneten Materialplatten. Diese Zuordnung ist jedoch weder bindend noch bei jedem mittels des Verfahrens herstellbaren 3D-Objekt vorhanden, da selbstverständlich auch 3D-Objekte herstellbar sind, die aus unregelmäßig angeordneten Materialplatten bestehen. Bei dem in 2 dargestellten Regal 300 können die vertikalen Materialplatten 302 um eine durch sie verlaufende vertikale Achse gedreht werden und in gleicher Weise können die waagerechten Materialplatten 304 um eine durch sie verlaufende Achse 312 gedreht (gekippt) werden. In 2 ist jeweils eine Ausführung dieser Achsen beispielsweise gezeigt: die vertikale Achse 310, welche durch die zweite vertikale Materialplatte 302 von links verläuft und die horizontale Achse 312, welche durch die dritte horizontale Materialplatte 304 von oben verläuft.
  • Aufgrund der regelmäßigen überkreuzten Anordnung der Materialplatten bilden die beiden Achsen ein rechtwinkliges Koordinatensystem. Zusätzlich zur Drehung der Materialplatten um ihre jeweiligen Achsen können bei diesem Ausführungsbeispiel alle Materialplatten in der Ebene, die durch das rechtwinklige Achsensystem aufgespannt wird, gedreht werden. Bei der Konstruktion von 3D-Objekten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich solche Operationen durchführen, ohne dass die Form des 3D-Objekts geändert wird, da Anzahl, Lage und Position der Materialplatten, sofern es die Randbedingungen zulassen, ohne Änderung der formgebenden Fläche angepasst werden können. Bei dem in 3A dargestellten Regal 300 sind die vertikalen Materialplatten 302 gegenüber den horizontalen Materialplatten 304 zurückgezogen. Anders ausgedrückt kreuzt die Randfläche der vertikalen Materialplatten 302 nicht die Randfläche der horizontalen Materialplatten 304, so dass hier die Randfläche der horizontalen Materialplatten 304 durchgängig sichtbar ist, wohingegen die Randfläche der vertikalen Materialplatten 302 durch die in diese eingesetzten horizontalen Materialplatten 304 unterbrochen ist. Es ist erkennbar, dass die Konturen der vertikalen Materialplatten 302 dennoch den Verlauf der formgebenden Fläche der Front des Regals 200 wiedergeben, jedoch in einem gewissen Abstand von dieser in das Regal 200 hinein eingezogen sind. Diese kann bei der Konstruktion erreicht werden, indem z.B. ein Abstandsparameter gesetzt wird, welcher den Abstand eines Randes bzw. einer Randfläche einer oder mehrerer Materialplatten zu der formgebenden Fläche bestimmt.
  • In der Computeranwendung wird in der Standarddarstellung das 3D-Objekt in seiner zusammengesetzten Form gezeigt. Nachdem die gewünschte Konfiguration des 3D-Objekts eingestellt wurde, werden beim Erstellen des Schnittplans und/oder des Konstruktionsdatensatzes zusätzlich die Befestigungsmittel mitberücksichtigt, beispielsweise indem die Nuten in dem Computermodell des 3D-Objekts generiert werden. In 3B ist das Regal 300 im Aufbaustadium gezeigt. Wie dargestellt, werden die vertikalen Materialplatten 302 mit den horizontalen Materialplatten 304 zusammengesteckt (Kreuzüberplattung), wobei die Nuten 306 der Materialplatten ineinandergreifen. Nuten als Halte- bzw. Montagelemente können generell an Kreuzungspunkten von Materialplatten angeordnet sein. Bei Veränderung der Anzahl oder der Lage von Materialplatten im 3D-Objekt werden die Nuten im Computermodell neu erzeugt (berechnet). Insbesondere bei komplexen Anordnungen mit vielen Materialplatten ist eine hohe Präzision bei der Platzierung der Nuten oder anderer Befestigungsmittel von großer Bedeutung, welche durchaus im Bereich von Submillimetern liegen kann. Diese Genauigkeit kann mit dem hier vorgestellten Verfahren erreicht werden, welches von der Konstruktion des 3D-Objekts bis zur Herstellung der Schnittmuster bzw. der Konstruktionsdatensätze ein Computermodell verwendet.
  • Ein weiteres beispielhaftes 3D-Objekt in Form eines Couchtisches 400, auf dem beispielsweise eine Glasplatte platziert werden kann, ist in den 4A und 4B in einer perspektivischen Ansicht und in 4C in einer Seitenansicht gezeigt. Sein Aufbau ist an den des Bettes 200 aus 2 angelehnt, so dass auch hier die formgebende Fläche als eine Mantelfläche den Tisch 400 rings herum umhüllt, welcher in erster Näherung einem deformierten Zylinder entspricht. Bei dem Tisch 400 sind die horizontalen Materialplatten 404, die alle in Form von unterschiedlich geformten Ringplatten vorliegen, in dichtem Abstand zueinander zu einem Stapel angeordnet. Wie in der Seitenansicht in 4C gezeigt, sind die horizontalen Materialplatten 404 alle parallel zueinander angeordnet. Die vertikalen Materialplatten 402 fungieren als Halte- und Stabilisierungselemente, wobei sie beim Zusammensetzen des Möbelstücks von Innen an vordefinierten Stellen – beispielsweise da, wo Nuten angeordnet sind – auf die horizontalen Materialplatten 404 draufgeschoben werden können. Es ist ersichtlich, dass mittels des Verfahrens die Position und Lage der Materialplatten flexibel angepasst werden kann. So können beispielsweise die Abstände der einzelnen Materialplatten zueinander verändert werden oder die horizontalen Materialplatten 404 und/oder die vertikalen Materialplatten 402 können geneigt werden, um ein dynamisches Aussehen des Tisches 400 zu erreichen. Bis auf die Einhaltung von Randbedingungen kann die Anordnung der Materialplatten unabhängig von der äußeren Form des Tisches 400 angepasst werden, welche von der formgebenden Fläche bestimmt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine zweite formgebende Fläche verwendet werden, um die Form des Innenraumes des Tisches 400 anzupassen.
  • Ein weiteres beispielhaftes 3D-Objekt in Form eines Tisches 500 ist in den 5A bis 5C in jeweils einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Tisch 500 weist eine Anordnung von quadratisch geformten horizontalen Materialplatten 504 auf, wobei jede horizontale Materialplatte in Bezug auf jede ihrer benachbarten Materialplatten parallel angeordnet ist und gegenüber diesen um einen gewissen Winkel verdreht ist. Im Inneren des Tisches 500 können vertikale Materialplatten (in den 5A bis 5C nicht dargestellt) verwendet werden, um eine Haltestruktur aufzubauen. Beispielsweise kann ein Materialstab mit Nuten ausgebildet werden, auf denen die einzelnen Materialplatten in vorgegebener Reinfolge aufgesetzt und in entsprechende Nuten eingesetzt werden. In 5B ist eine Ecklinie 506 angedeutet, welche die Ecke (Kante) des Tisches 500 beschreibt. Bei einer quaderförmigen Ausgestaltung der horizontalen Materialplatten 504 weist der Tisch 500 somit 4 gleichen Ecken auf. Im Computermodell des Tisches 500 können vier – in diesem Fall gleiche – formgebende Flächen an den vier Ecken stetig zusammengesetzt werden. Jede der formgebenden Flächen ist dabei seitlich von zwei der Ecklinien 506 (wovon in 5B nur eine dargestellt ist) sowie oben und unten jeweils von einer geraden Linie begrenzt. Die formgebende Fläche hat dann die Form einer Ebene, welche durch eine Torsionswirkung verformt wurde. Falls die Modellierung der formgebenden Flächen auf Formkurven basiert, müssen ebenfalls die Formkurven an den Kanten bzw. entlang der Ecklinien stetig zusammengesetzt werden. Die Richtungsableitung der formgebenden Flächen entlang der Kanten kann zweifach stetig differenzierbar sein. Bei dem in 5A gezeigten beispielhaften 3D-Objekt entsprechen die Formkurven den Kanten von gegeneinander verdreht angeordnete Quadraten. Allgemein können auch Fünfecke oder beliebige Vielecke oder eine Kombination aus verschiedenen Vielecken verwendet werden, ebenso eine Kombination aus Vielecken und geschlossenen Spline-Kurven/geschwungenen Kurven.
  • Wie bereits erwähnt ist das erfindungsgemäße Verfahren eng mit einer Computeranwendung verknüpft. In 6 ist eine beispielhafte grafische Benutzeroberfläche 600 (nachfolgend abkürzend mit der englischsprachigen Abkürzung GUI (graphical user interface) bezeichnet) einer dazugehörigen Computeranwendung dargestellt, mittels welcher das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ausführbar ist. Die GUI 600 kann einen ersten Bereich 610 und einen zweiten Bereich 620 aufweisen, deren Anordnungen und Abmessungen an eine verwendete Anzeigefläche angepasst werden können. Im ersten Bereich 610 ist eine computergestützte dreidimensionale Darstellung des Objekts gezeigt, in diesem Beispiel eines Regals 300. Im zweiten Bereich 620 können diverse Funktionsfelder 622, 624, 626, 628 angeordnet sein, mittels welchen das 3D-Objekt angepasst werden kann. In diesem Beispiel ist das erste Funktionsfeld 622 ein Bedienfeld zur Anpassung der Formkurven. Das zweite Funktionsfeld 624 ist ein Bedienfeld zur Anpassung diverser weiterer geometrischer Eigenschaften des 3D-Objekts, etwa der globalen Abmessungen, der Anzahl, dem Abstand der Materialplatten. Das dritte Funktionsfeld 626 ist ein Bedienfeld zur Anpassung der Materialeigenschaften der Materialplatten sowie ihrer Farbe und der Dicke der Materialplatten. Das vierte Funktionsfeld ist 628 ein Navigationsfeld, mit welchem durch ausgeführte Anpassungsschritte navigiert werden kann oder Änderungen aktualisiert werden können. Die Funktionsfelder 622, 624, 626, 628 können durch Anwählen aktiviert werden, wobei das ausgewählte Funktionsfeld interaktiv geöffnet werden kann, so dass seine Unterfunktionen für den Benutzer auswählbar sind. Bei der in 6 dargestellten Situation ist das erste Funktionsfeld 622 aktiviert, so dass der zweite Bereich 620 zur Anpassung der Form des 3D-Objekts eingerichtet ist. Hierbei sei betont, dass die Anordnung und Aufteilung der Funktionsfelder 622, 624, 626, 628 beliebig sein kann und an eine aktuell verwendete Anzeigevorrichtung (beispielsweise kleines Handydisplay oder großer Computerbildschirm) angepasst werden kann.
  • Am Beispiel der in 6 dargestellten Situation wird nachfolgend die menügesteuerte Anpassung der formgebenden Fläche mittels Anpassung der Formkurven erläutert. Im Bedienfeldfeld 622 zur Anpassung der Formkurven sind vier Flächen dargestellt (die zweite Fläche von oben ist mit dem Bezugszeichen 632 versehen). Jede dieser Flächen weist im Bereich, welcher der Vorderseite des Regals 300 entspricht, eine Umrisslinie auf, welche einer Formkurve entspricht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist jede der Formkurven, welche zur Anpassung der Form des Regals 300 verformt werden können, mit einen Pfad korreliert, wobei der Pfad Kontrollpunkte 634 aufweist, die untereinander mit geraden Linien verbunden sein können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur einer der Kontrollpunkte mit einem Bezugszeichen versehen. Bei der mittleren Fläche 632 sind sieben Kontrollpunkte 634 eingezeichnet, die eine Kette bilden. Die Anzahl der Kontrollpunkte 634 kann beliebig sein und zunächst einem vordefinierten Wert entsprechen. Jede der dargestellten Flächen, beispielsweise die Fläche 632, dient als Hilfsfläche, und entspricht einem horizontalen Querschnitt durch das Regal 300 als Volumenkörper auf der Höhe der dazugehörigen Formkurve. Der hier gemeinte Volumenkörper hat dabei eine Mantelfläche, welche von der formgebenden Fläche, also einer das Regal 300 an der Vorderseite begrenzende Fläche, und einer geraden Fläche gebildet wird, welche die ebene Rückseite des Regals 300 begrenzt. Bei dem in 6 dargestellten Szenario soll nur die Vorderfläche des Regals 300 angepasst werden. Es sei nochmals betont, dass die dargestellten Flächen keinen Materialplatten, also in diesem speziellen Beispiel tatsächlichen Regalböden, entsprechen müssen. Die Formkurven (samt der dazugehörigen Flächen) können vielmehr als abstrakte Hilfsmittel betrachtet werden zur Anpassung der Form des Regals 300. Es können jedoch Fälle auftreten, in denen mindestens eine der Flächen, deren Umrisslinie einer Formkurve entspricht, auf Ebene einer Materialplatte angeordnet ist und damit die entsprechende Formkurve unmittelbar die Kontur einer Materialplatte beschreibt. Die Anzahl und Position der Formkurven bzw. der zu ihrer Darstellung verwendeten Flächen sind frei wählbar und können zunächst einer voreingestellten Konfiguration entsprechen. Zur Anpassung der äußeren Form des Regals 300 können die Kontrollpunkte 634 in der Pfadkette aus ihren Positionen verschoben werden. Dadurch wird der Pfad geändert, wodurch die damit korrelierte Umrisslinie und letztendlich die Formkurve angepasst werden. Die Verformung der Formkurve bewirkt eine Verformung der formgebenden Fläche, die wiederum die Form des Regals 300 bestimmt. Auf Basis der verformten Formkurve (und der zu anderen im Funktionsfeld 622 dargestellten Flächen zugehörigen Formkurven) kann die neue formgebende Fläche berechnet werden, beispielsweise in Echtzeit, und dem Benutzer kann im ersten Bereich 610 das aktualisierte computergestützte dreidimensionale Abbild des Regals 300, ebenfalls in Echtzeit, dargestellt werden. Die Berechnung und Darstellung in Echtzeit bedeutet, dass das Abbild des Regals 300 kontinuierlich verändert wird, während der Benutzer irgendeinen der Kontrollpunkte 634 verschiebt. Im Umkehrschluss heißt das das also, dass der Benutzer nicht erst einen Kontrollpunkt aus seiner Anfangsposition in eine Endposition verschoben haben muss (z.B. durch Draufklicken, Halten, Verschieben und Loslassen), um erst danach den Einfluss dieser Aktion auf die Form des Regals 300 im ersten Bereich 610 angezeigt zu bekommen. Zur besseren Übersicht ist die Darstellung des Regals 300 im ersten Bereich durch Drehen und Skalieren anpassbar.
  • In Abwandlung dazu kann die äußere Form des Regals 300 im ersten Bereich 610 interaktiv verformt werden, was nachfolgend auf Basis der 7A und 7B erläutert wird. In diesen ist das Regal 300 ohne die Umgebende GUI 600 dargestellt. Wie in 7A dargestellt, kann mit einem Auswahlelement 702, beispielsweise einem Cursor, eine beliebige Stelle ausgewählt werden. Durch Bewegen des Auswahlelements 702 kann die Form des Regals 300 angepasst werden, indem eine Umgebung 702 der Stelle bzw. des Veränderungsortes verformt wird. In 7B ist ein beispielhaftes Endszenario dargestellt, bei dem durch Herausziehen der ausgewählten Stelle nach vorne aus dem Regal 300 heraus die lokale Umgebung 704 dieser Stelle eine Deformation in Form einer Ausbeulung erfahren hat.
  • Technisch kann die in den 7A und 7B gezeigte freie Verformbarkeit des 3D-Objekts realisiert werden, indem beispielsweise bezüglich der Stelle, die ein Benutzer ausgewählt hat, die nächstliegende vordefinierte Formkurve geändert wird. Liegt die ausgewählte Stelle zwischen zwei Formkurven, so kann die Änderung auch die beiden benachbarten vordefinierten Formkurven in einem Verhältnis betreffen, welches dem Verhältnis der Abstände der ausgewählten Stelle zu den beiden benachbarten Formkurven entspricht. Beim Verschieben der ausgewählten Stelle kann dann die mindestens eine dadurch veränderte Formkurve neu berechnet werden und für die Neuberechnung der formgebenden Fläche zugrunde gelegt werden. Die Anpassung der formgebenden Fläche kann im Hintergrund erfolgen. Zur Implementierung der freien Verformbarkeit kann auch ein Raster aus Kontrollpunkten zu der formgebenden Fläche als Ausgangspunkt dienen und die vom Benutzer ausgewählte Stelle kann eine Lokale Verformung durch eine adäquate Auswahl der nächstliegenden Kontrollpunkte erzeugen. Diese Art der Verformung ist direkt und greift nicht mehr auf die Formkurven zurück.
  • In beiden Fällen kann die Form des Regals 300 mit einfachen Mitteln sehr intuitiv geändert werden. Durch die Anpassung der äußeren Form des Regals 300 mittels der formgebenden Fläche, welche zunächst von den Materialplatten – in diesem Fall Regalböden – unabhängig ist, werden die vertikalen Materialplatten 302 und die horizontalen Materialplatten 304 selbst nicht abweichend von ihrer ebenen Form verformt bzw. verbogen, sondern anschaulich gesprochen soweit verlängert oder gekürzt, dass ihre Kontur gemäß der formgebenden Fläche verläuft, beispielsweise indem ihre Konturlinien in der formgebenden Fläche liegen. Die formgebende Fläche ist dabei nicht explizit dargestellt sondern wird intuitiv vom Benutzer mehr oder weniger stark wahrgenommen – je nach dem, wie dicht die einzelnen Materialplatten beieinanderliegen und den Eindruck einer geschlossenen Oberfläche vermitteln.
  • In 8 ist eine weitere beispielhafte GUI 800 einer dazugehörigen Computeranwendung dargestellt, mittels welcher das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ausführbar ist. Die GUI 800 weist ebenfalls einen ersten Bereich 810 sowie einen zweiten Bereich auf, welcher weitere Funktionsfelder 822, 824, 828 umfasst. Im ersten Bereich 810 ist eine computergestützte dreidimensionale Darstellung des Objekts gezeigt, in diesem Beispiel eines Bettes 200. Das erste Funktionsfeld 822 ein Bedienfeldfeld zur Anpassung der Formkurven. Das zweite Funktionsfeld 824 ist ein Bedienfeld zur Anpassung diverser weiterer geometrischer Eigenschaften des 3D-Objekts, etwa der globalen Abmessungen, der Anzahl, dem Abstand und der Dicke der Materialplatten. Das dritte Funktionsfeld 828 ist ein Navigationsfeld, mit welchem durch ausgeführte Anpassungsschritte navigiert werden kann oder Änderungen aktualisiert werden können.
  • Die Darstellung der Formkurven im Bedienfeld 822 zur Anpassung der Formkurven ist derart, dass die Flächen, deren Umrisslinien die Formkurven definieren, alle übereinander angeordnet sind und in einer Draufsicht dargestellt sind. Im Bedienfeld 822 kann eine der Flächen ausgewählt, beispielsweise die untere, mittlere oder obere, und die dazugehörige Formkurve kann angepasst werden. In 8 ist beispielhaft die oberste Fläche ausgewählt, deren Umrisslinie die formgebende Fläche des Bettes 200 in seinem oberen Bereich bestimmt. Die dazugehörige Formkurve 836 ist ebenfalls dargestellt sowie eine Anzahl vorausgewählter Formkurvenpunkte 834. Durch Anpassen der Position der Formkurvenpunkte 834 kann die entsprechende Formkurve verformt werden. Im Unterschied zu dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist hier kein Pfad mit der Formkurve korreliert, sondern es sind direkt Formkurvenpunkte 834 auswählbar und verschiebbar. Die Vorgabe von vordefinierten Formkurvenpunkten 834 ist nicht zwingend erforderlich. In alternativen Ausführungsbeispielen kann eine Formkurve direkt an jeder beliebigen Stelle verformt werden (z.B. durch Draufklicken oder Drauftippen und Verschieben).
  • Obgleich sich die hier vorgestellten Beispiele auf Möbel als 3D-Objekte beziehen, sind mittels des hier vorgestellten Verfahrens verschiedenste 3D-Objekte aus Materialplatten konstruierbar und herstellbar.
  • Mit dem hier vorgestellten Verfahren lassen sich 3D-Objekte aus Materialplatten konstruieren und herstellen, deren Form intuitiv gestaltet werden kann, wobei schon während des Verfahrens überprüft wird, ob die Wünsche des Benutzers zu einem brauchbaren 3D-Objekt führen und ob das 3D-Objekt maschinellen sowie weiteren herstellungsbedingten Randbedingungen genügt, so dass es ohne größere Verzögerungen von einem Betrieb hergestellt werden kann. Durch die Verwendung der formgebenden Fläche ist die äußere Erscheinungsform des 3D-Objekts von der Anordnung und Anzahl der das Objekt ausbildenden Materialschichten unabhängig.
  • In 9 ist ein Flussdiagramm 900 gezeigt, welches die industrielle Nutzung des hier vorgestellten Verfahrens sowie daraus resultierende Vorteile innerhalb der gesamten Wertschöpfungskette aufzeigt.
  • Die Beschreibung beginnt bei einem Kunden 902, welcher das Verfahren zum Herstellen ein 3D-Objekts 904 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet, um ein 3D-Objekt nach seinen Vorstellungen zu konstruieren. Dabei kann der Kunde 902, beispielsweise von einem standardmäßigen 3D-Objekt ausgehend, dessen Computermodell-Daten von einer Server-Anwendung 932 bezogen werden können und einer Client-Anwendung 930 zur Verfügung gestellt werden können, dessen Form nach seinen Vorstellungen mittels Anpassen der formgebenden Fläche frei gestalten. Das von ihm verwendete Verfahren zum Herstellen eines 3D-Objekts 904 ist im Flussdiagramm 900 anschaulich dargestellt. Die Ausführung des Verfahrens 904 kann mit Hilfe der Client-Anwendung 930 erfolgen, beispielsweise über eine Web-Applikation, welche auf der Internetseite des entsprechenden Anbieters aufrufbar ist oder über ein Terminal, welches in den Geschäftsräumen des Anbieters oder anderorts aufgestellt ist und auf dem die Client-Anwendung 930 ausgeführt werden kann. Wie bereits dargelegt, ist in der Client-Anwendung 930 ein interaktives 3D-Modell des zu konstruierenden 3D-Objekts in einer gerenderten Ansicht dargestellt, welches von der Serveranwendung 932 an die Client-Anwendung 930 über einen Datenaustausch 934, 936 übermittelt wird. Die Serveranwendung 932 kann beispielsweise auf einem lokalen Rechner laufen, auf welchem auch die Client-Anwendung 930 ausgeführt wird, oder aber auch auf einer Server-Hardware, auf welche der Kunde mittels der Client-Anwendung 930 über Internet zugreifen kann. Der Kunde 902 kann auf die Form des 3D-Objekts Einfluss nehmen und sie individuell verändern. Die Anpassung des 3D-Objekts erfolgt über Anpassung der es beschreibenden Parameter 934 in der Client-Anwendung 930, die an die Server-Anwendung 932 übermittelt werden. Die Client-Anwendung 930 kann für die Generierung des 3D-Modells sowie für die mathematische Modellierung und Optimierung zuständig sein, welche in Echtzeit berechnet werden können. Die Berechnung kann beispielsweise über WebGL (WebGL: Web Graphics Library – Web-Grafik-Bibliothek) erfolgen, mit deren Hilfe die hardwarebeschleunigte 3D-Darstellung des 3D-Objekts unmittelbar in einem Webbrowser dargestellt werden kann. Auf Basis der Parameter 934, welche der Server-Anwendung 932 übermittelt werden, kann ein Datensatz 912, beispielsweise der Schnittplan oder der Konstruktionsdatensatz 912, berechnet werden. Wie bereits die Darstellung der beiden Ebenen (Client-Anwendung 930 und die Serveranwendung 932 sowie der zwischen diesen stattfindende Datenaustausch 934, 936) innerhalb des Verfahrens zum Herstellen ein 3D-Objekts 904 anmuten lässt, sind diese zwei Ebenen inhärent miteinander gekoppelt und können von außen als eine Funktionseinheit betrachtet werden.
  • Als ein besonderes Merkmal des Verfahrens 904 zum Herstellen eines 3D-Objekts kann gesehen werden, dass die Server-Anwendung 932 beim berechnen des 3D-Computermodells des Objektes sowohl Materialspezifikationen 916 wie auch Maschinenspezifikationen 914 berücksichtigen kann. Der Server-Anwendung 932 können Daten aus einem Lager eines Herstellungsbetriebes vorliegen bezüglich der für die Herstellung des 3D-Objekts vorhandenen Materialrohlingen 906 sowie ihren materialspezifischen Eigenschaften. Der Server-Anwendung 932 können ferner Daten aus einem Herstellungsbetrieb vorliegen, welche die zu Herstellung des 3D-Objekts verwendeten Maschinen 908 spezifizieren/charakterisieren. So kann sich beispielsweise ergeben, dass von der aktuell für die Herstellung ausgewählten Maschinen 908 nur Materialrohplatten bis zu einer bestimmten Dicke verarbeitet werden können oder Krümmungen bei Materialplatten nur bis zu einem gewissen Grad gefräst werden können. Sowohl die Materialspezifikationen 916 wie auch Maschinenspezifikationen 914 können in Form von Randparametern bei der Berechnung Computermodells des herzustellenden 3D-Objekts berücksichtigt werden.
  • Nachdem der Kunde 902 die Konstruktion des von ihm gewünschten 3D-Objekts abgeschlossen hat, wird ein Datensatz 912 an mindestens einen Herstellungsbetrieb übermittelt, auf dessen Grundlage die das 3D-Objekt ausbildenden Materialplatten aus Materialrohplatten 906, welche den Maschinen 908 zugeführt werden (repräsentiert durch Pfeil 918), herausgeschnitten/herausgefräst werden. Bei dem Datensatz 912 kann es sich um den Konstruktionsdatensatz oder um den Schnittplan handeln. In diesem Stadium des hier vorgestellten Verfahrens ist gewährleistet, dass das 3D-Objekt auch tatsächlich herstellbar ist, da die Materialspezifikationen 916 und die Maschinenspezifikationen 914 bereits bei der Konstruktion berücksichtigt werden konnten. Dadurch lassen sich teure Nachbesserungen oder schlimmstenfalls sogar erforderliche Umgestaltungen vermeiden, so dass sowohl die für die Herstellung ausgewählten Maschinen 908 wie auch das Material 906 optimal eingesetzt werden. Bei den Maschinen 908 kann es sich um diverse Material verarbeitende Maschinen handeln wie Sägen, Fräsen (z.B. CNC-Fräsen) oder etwa Schleifmaschinen. Abschließend werden die das mittels des Verfahrens 904 konstruierte 3D-Objekt ausbildenden Materialplatten mittels der Maschinen 908 gefertigt und an den Kunden 902 zur Auslieferung bereitgestellt (Lieferung ist durch den Pfeil 920 repräsentiert).
  • Durch die Darstellung des Verfahrens zum Herstellen von individuell gestalteten 3D-Objekten 904 in einen industriellen Prozess eingebettet wird sein besonderer Vorzug deutlich, dass nämlich Unikate in Serienproduktion hergestellt werden können. Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht im übertragenden Sinne einem nicht technisch vorgebildeten Kunden die Bedienung beispielsweise einer CNC-Fräse, da auf Basis der intuitiven Eingaben des Benutzers ein Konstruktionsdatensatz bzw. ein Schnittplan erstellt wird, welcher zu Ansteuerung der CNC-Fräse (oder auch anderer die Materialplatten herstellenden Maschinen) dient. Nachdem der Kunde 902 sein 3D-Objekt nach seinen Vorstellungen konstruiert hat, müssen zu dessen tatsächlicher Herstellung nicht die Maschinen 908 beim Herstellungsbetreib erst individuell eingestellt werden (wobei dann möglicherweise festgestellt wird, dass ein Designaspekt mit den vorliegenden Maschinen gar nicht herstellbar ist). Durch das Einbinden der Materialspezifikationen 916 und der Maschinenspezifikationen 914 als Randparameter in einem frühen Stadium des Herstellungsverfahrens, nämlich bereits bei der Konstruktion des 3D-Objekts können die 3D-Objekte effizient und mit Herstellungsgarantie hergestellt werden. Das Verfahren kann sogar so eingerichtet sein, dass der Kunde 902 im Vorfeld einen von ihm finanzierbaren Materialverbrauch festlegen kann, auf dessen Grundlage er sein 3D-Objekt konstruieren und unterbringen kann. Durch die mit den Änderungen des 3D-Objekts, vornehmlich durch Anpassen der formgebenden Fläche, einhergehende Aktualisierung des Computermodels in Echtzeit kann stets eine optimale Anordnung der Materialplatten im Schnittmuster berechnet werden, wobei die Größe der Materialgrundplatte(n) als Randparameter dienen kann. Damit kann gewährleistet werden, dass das 3D-Objekt trotz individueller Gestaltung nicht den vorbestimmten Materialverbrauch überschreitet und somit in dem vom Kunden 902 vorgegebenen preislichen Rahmen bleibt. In einer weiteren Ausführungsform können beispielsweise dem Kunden 902 unmittelbar Restbestände von Materialrohlingen angeboten werden, aus denen er sein 3D-Objekt herstellen lassen kann. Bei teuren Holzsorten kann so eine optimale und ressourcenschonende Herstellung gewährleistet werden.
  • Ein weiter vorteilhafter Effekt kann darin gesehen werden, dass die Anpassung der Form des 3D-Objektes mittels der formgebenden Fläche erfolgt. Im Falle, dass es sich bei der formgebenden Fläche um eine zweifach stetig differenzierbare Fläche handelt, welche den Konturverlauf von Materialplatten bestimmen kann, können so Richtungswechsel eines Fräskopfes beim Bearbeiten eines Materialplattenrohlings entlang von Konturlinien minimiert werden. Anders ausgedrückt kann durch die Verwendung der Formkurven, beispielsweise von zweimal stetig differenzierbaren Splines, ein Fräsweg mit minimalen Richtungswechseln bestimmt werden. Da jeder Richtungswechsel eine erhöhte Beschleunigung erfährt, kann durch die Vermeidung scharfer Richtungsänderungen eine konstantere Fräsgeschwindigkeit erreicht werden, was zu einer geringeren Belastung der Maschine, Werkzeug und Material sowie zu einem geringeren Energieverbrauch führt und zudem die Fräszeiten verkürzen kann. Der Mehrverbrauch hinsichtlich der eben genannten Eigenschaften kann bei der Herstellung einer einzelnen Materialplatte minimal sein, jedoch über eine Lebenszeit einer entsprechenden Maschine aufsummiert, welche rund um die Uhr in Betrieb sein kann, kann sich ein erhebliches Einsparpotenzial ergeben. Zusätzlich können Randparameter bei der Konstruktion des 3D-Objekts die maschinelle Umgebung derart wiederspiegeln, dass der gesamte Herstellungsvorgang mit nur einem Werkzeug möglich ist, also beispielsweise Kanten und Nuten mit nur einem Fräskopf herstellbar sind. Dadurch lassen sich Umrüstzeiten des verwendeten Werkszeugs reduzieren oder sogar gänzlich einsparen, was den Herstellungsprozess deutlich beschleunigen kann.
  • In 10A ist das Regal 300 aus 3A zusammen mit der dazugehörigen formgebenden Fläche 1000 dargestellt. Die formgebende Fläche 1000 ist hierbei als eine die Vorderseite des Regals 300 begrenzende Fläche eingerichtet und nur in einem Teilbereich des Regals 300 gezeigt, um den Zusammenhang zwischen dieser und der Form des Regals zu verdeutlichen. Im dazugehörigen Computermodell erstreckt sich die formgebende Fläche 1000 über den ganzen Bereich des 3D-Objekts. Die volle, zum Regal 300 zugehörige formgebende Fläche 1000 ist in 10B dargestellt. Man erkennt, dass die formgebende Fläche 1000 tatsächlich einem über die Vorderseite des Regals 300 aufgespannten Tuch entspricht und damit seine äußere Form wiedergibt. Bei dem dargestellten beispielhaften Regal 300 sieht man auch, dass die formgebende Fläche 1000 die Konturen der horizontal angeordneten Materialplatten 304 unmittelbar festlegt, so dass die Konturlinien dieser Materialplatten im Computermodell in der formgebenden Fläche 1000 liegen können. Die vertikal angeordneten Materialplatten 302 liegen etwas zurückgezogen, so dass ihre Kanten keine Kreuzungspunkte mit den Kanten der horizontal angeordneten Materialplatten 304 aufweisen. Anders ausgedrückt verlaufen die Kanten bzw. Ränder der vertikal angeordneten Materialplatten 302 durch die horizontal angeordneten Materialplatten 304 in einem Abstand zu den Kanten der horizontal angeordneten Materialplatten 304. Dieser Abstand kann auf jeder Ebene einer horizontal angeordneten Materialplatte 304 gleich sein, er kann jedoch auch in einer bestimmten Art und Weise variieren, um einen bestimmten optischen Effekt zu erzielen. Obgleich die formgebende Fläche 1000 ein rechteckiges Muster aufweist, so dient dieses nur der besseren Darstellung. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Berechnung der formgebenden Fläche durch Interpolation von Formkurven 632, wovon in beiden Figuren jeweils vier dargestellt sind (nicht alle sind mit dem entsprechenden Bezugszeichen 632 versehen). Prinzipiell kann jede der auf der formgebenden Fläche dargestellten horizontalen oder vertikalen Linien eine Formkurve darstellen. Insbesondere wird hier deutlich, dass im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens die Formkurven nicht unbedingt Konturlinien von Materialplatten entsprechen müssen, sondern als abstrakte Generatoren der formgebenden Fläche betrachtet werden können. Üblicherweise kann die Interpolation auf Basis von im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Formkurven erfolgen, also etwa auf Basis von horizontal verlaufenden Formkurven oder auf Basis von vertikal verlaufenden Formkurven. Des Weiteren sind in beiden 10A und 10B in Anlehnung an 6 Kontrollpunkte 634 eingezeichnet, mittels welchen die entsprechende Formkurve angepasst werden kann. Die Kontrollpunkte 634 sind vorgegebene Stellen (deren Anzahl und Lage jedoch frei eingestellt werden kann), an denen der Benutzer die dazugehörige Formkurve verändern kann (vgl. auch 6). Zur besseren Darstellung sind die zu einer Formkurve 632 gehörenden Kontrollpunkte 634 mit geraden Linien miteinander verbunden, um ihre Reihenfolge unmittelbar sichtbar zu machen. Allgemein kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Benutzer über ein Verschieben der Kontrollpunkte 634 die Form einer dazugehörigen Formkurve 634 verändern, welche auf Basis der Kontrollpunkte 634 interpoliert wird. In einem zweiten Schritt kann dann auf Basis der Formkurven 632, wie bereits mehrfach erwähnt, die formgebende Fläche berechnet (interpoliert) werden. Bei dem in 10A gezeigten Beispiel entspricht die unterste Formkurve der Konturlinie der untersten Materialplatte und die oberste Formkurve entspricht der Konturlinie der obersten Materialplatte. Damit können die unterste Formkurve und die oberste Formkurve als parametrisierte Randbedingungen der formgebenden Fläche betrachtet werden, wobei als eine die Form der Aufstandsfläche einer ersten Randbedingung und die Form der Deckfläche des Regals 300 einer weiteren Randbedingung entsprechen kann.
  • In 11 ist ein Abbild eines 3D-Objekts 1100, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Materialplatten 1104 herstellbar ist. Bei dem 3D-Objekt 1100 kann es sich beispielsweise um eine Skulptur oder eine tragende Säule handeln. Genauso gut kann es sich jedoch bei dem 3D-Objekt 1100 um eine Lampe handeln, wobei einige der Materialplatten 1104 beispielsweise aus Plexiglas gefertigt und damit lichtdurchlässig sein können, so dass sie von einem Leuchtmittel, welches im Inneren der Lampe angeordnet sein kann, bestrahlt und Licht nach außen Leiten können. Es können aber auch Leuchtmittel (z.B. LEDs, OLEDs) direkt in den Materialschichten 1104 enthalten sein und selbst Licht abstrahlen. Durch die Wahl der Anzahl und der Lage der Licht streuenden bzw. leuchtenden Materialschichten kann die Lichtwirkung des als Lampe eingerichteten 3D-Objekts 1100 eingestellt werden. Im Falle, dass es sich bei dem 3D-Objekt 1100 um eine tragende Säule handelt, welche eine gewisse statische Belastbarkeit aufweisen muss, können je nach Lage einer Materialplatte 1104 innerhalb des 3D-Objekts manche Materialplatten aus einem stärkeren Material gewählt werden, um an statisch stärker belasteten Stellen der Gesamtstruktur mehr halt zu verleihen. Die konturierten Materialplatten 1104 können beispielsweise auch als Verkleidung eines Stahlträgers verwendet werden, um ihn so optisch ansprechender zu gestalten.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten mit Hilfe einer computergestützten dreidimensionalen Darstellung dieses Objekts, bei welcher das Objekt aus den Materialplatten aufgebaut in seiner endgültigen Form dargestellt ist und bei welcher der Verlauf einer Kontur von mindestens einer der Materialplatten durch eine formgebende Fläche vorgegeben ist, welche die Form des dreidimensionalen Objekts in mindestens einem Teilbereich bestimmt, wobei die formgebende Fläche verformbar ist durch Anpassen mindestens eines sie beschreibenden Parameters und dadurch die Kontur von mindestens einer von denjenigen Materialplatten, die in dem von der Anpassung der formgebenden Fläche betroffenen Bereich liegen, an den geänderten Verlauf der formgebenden Fläche angepasst wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die formgebende Fläche zumindest intervallweise eine zweifach stetig differenzierbare Fläche ist.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die formgebende Fläche durch Interpolation einer Anzahl von zumindest intervallweise zweimal stetig differenzierbaren Formkurven unter Berücksichtigung von Randparametern gebildet wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die formgebende Fläche durch Anpassen mindestens einer Formkurve verformt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Randparameter durch konstruktive Bedingungen des dreidimensionalen Objekts bestimmt sind und ihr Einfluss auf die formgebende Fläche in Echtzeit berechnet wird.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine durch die Änderung der formgebenden Fläche hervorgerufene Änderung der Form des Objekts in der computergestützten Darstellung in Echtzeit dargestellt wird.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei basierend auf dem der computergestützten dreidimensionalen Darstellung des Objekts zugrundeliegenden Computermodell ein Schnittplan bereitgestellt wird.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Konstruktionsdatensatz bereitgestellt wird, welcher maschinenlesbare Anweisungen enthält zur Fertigung der Materialplatten.
  9. Computerprogramm mit Programmmitteln, mit welchen das Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten mit Hilfe einer computergestützten dreidimensionalen Darstellung dieses Objekts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführbar ist.
  10. Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Medium und einem auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Computerprogramm mit Programmmitteln, mit welchen das Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mittels Materialplatten mit Hilfe einer computergestützten dreidimensionalen Darstellung dieses Objekts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführbar ist.
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Freeform surface modelling. In Wikipedia Online Enzyklopädie, Version vom 10.04.2014, abgerufen am 19.08.2015, S. 1 - 4, animierte Bilder nur in Online Version erkennbar, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Freeform_surface_modelling&oldid=603569513
Freeform surface modelling. In Wikipedia Online Enzyklopädie, Version vom 10.04.2014, abgerufen am 19.08.2015, S. 1 - 4, animierte Bilder nur in Online Version erkennbar, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Freeform_surface_modelling&oldid=603569513 *
Jordanova-Duda: Designerstücke aus der CNC-Fräse. In VDI Nachrichten, 9. Mai 2014, Ausgabe 19, S. 1 - 3. http://www.vdi-nachrichten.com/Technik-Finanzen/Designerstuecke-CNC-Fraese *
OKINLAB: Labor für Möbel nach Maß. In: Gründerwettbewerb IKT Innovativ, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), August 2014, S. 1. *

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