Auf Basis dieser Anforderungsbeschreibung widmete sich ein Schwerpunkt der Charakterisierung der Szenenumgebung (Environment Map), die mittels Hochdynamikerfassung (HDR) realisiert wurde, sowie der datengetriebenen und modellbasierten Beschreibung der winkelabhängigen Reflexionseigenschaften (BRDF) der 3D-Drucke. Konkret kamen die 3D-Vollfarbdrucker von Stratasys, Mimaki (beide Polyjet-Printing) und HP (Multijet-Fusion-Verfahren) zum Einsatz.

In einem zweiten Schwerpunkt wurde eine Software zur Bildschirmdarstellung von 3D-Drucken entwickelt, die diesen Anforderungen genügt. So konnte die beispielhafte Umsetzung mittels technischer und bildhafter Testobjekte sowohl an frei verfügbaren Visualisierungsprogrammen, wie dem etablierten Mitsuba-Renderer, als auch mit dem eigens entwickelten Renderer („Cuttlefish Proof“) untersucht werden.

Im drittem Schwerpunkt wurde eine Bewertung der Bildschirmdarstellung der 3D-Drucke vorgenommen. Hierbei wurde ein neuer Ansatz verfolgt, bei dem das 3D-Objekt physikalisch und farbmetrisch korrekt in eine 2D-Szene überführt wird. Im Anschluss wurde dies mit der Bildschirmdarstellung durch einen Probanden verglichen und bewertet. Dieser Ansatz wurde zunächst messtechnisch umgesetzt und mittels psychovisueller Experimente überprüft und optimiert. Damit können viele störende Einflussparameter, die beim „3D-2D-Vergleich“ auftreten, eliminiert und die Bewertung der Visualisierungsgüte deutlich beschleunigt werden. Die erreichte visuelle Qualität der Bildschirmdarstellung ähnelt bereits denen des international  etablierten Validation Prints, d.h. einer Vorstufe zum farbverbindlichen Proof.

Ein elementarer Prozessschritt im 3D-Druck ist die visuelle Vorhersage des Datenmodells am Monitor (3DSoftproof) im Rahmen der Datenaufbereitung. Die Anforderungen hinsichtlich Farbtreue und geometrischer Genauigkeit an diese Vorhersagbarkeit sind dabei stark anwendungsfall- und prozessabhängig. So spielt in vielen Segmenten des 3D-Drucks die farbgetreue Wiedergabe gegenwärtig noch eine untergeordnete Rolle. Dies ändert sich allerdings rapide. Kontinuierlich steigende Qualitätsanforderungen der Kunden, zusätzliche Materialien in den bereits etablierten 3D-Druckverfahren sowie die Vorstellung gänzlich neuer 3D-Druckverfahren führen bei mangelhafter Vorhersage zunehmend zu Reklamationen und zusätzlichen Kosten durch Testdrucke und Neuproduktionen. Dies gilt insbesondere für den grafischen 3D-Druck, bei dem Druckobjekte vollfarbig, also im Vier- oder Mehrfarbdruck erzeugt werden. Diese Unterkategorie des 3D-Druck-Marktes wird derzeit von den neuen Vollfarb-Maschinen der Polyjet- oder der Multijet-Fusion-Technologien dominiert. Deshalb sind diese aussichtsreichen Nachfolger des 3D-P-Verfahrens (Pulverdruck) Gegenstand des Forschungsvorhabens. Zusätzlich sind 3D-Drucke derzeit sehr zeit- und kostenintensiv, was KMU vor weitere Schwierigkeiten bei der Beschaffung der Farbmuster stellt.

Eine Farbvorhersage dieser Art ist nur für Modelle sinnvoll anwendbar, die im CAD-Verfahren (rechnerunterstütztes Konstruieren) erstellt werden sollen. Deshalb wurde im Rahmen des Forschungsprojekts ein Verfahren für einen 3D-Softproof entwickelt, welcher eine verbindliche Farbvorhersage von 3D-Drucken am Computerbildschirm realisiert.

Der ausführliche Forschungsbericht ist unter der Fogra-Nr. 12.017 „Grafischer 3D-Druck - Farbgetreue Monitordarstellung für im Polyjet- und Multijet-Fusion-Verfahren hergestellte 3D-Objekte“ digital als PDF-Datei oder auf besonderen Wunsch gedruckt (Printing-on-Demand) erhältlich. Die Zusammenfassung haben wir für Sie unter http://www.druckspiegel.de/Content/Documents/Others/Fogra-Forschungsbericht-12017K.pdf bereitgestellt.