3D-Druck in den Geowissenschaften : Anwendungsbereiche und Qualitätsanforderungen an generative Fertigungsverfahren in den Geowissenschaften

Florian Hofer

doi:10.25365/thesis.47265

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Title (deu)

3D-Druck in den Geowissenschaften

Anwendungsbereiche und Qualitätsanforderungen an generative Fertigungsverfahren in den Geowissenschaften

Author

Florian Hofer

Advisor

Andreas Riedl

Assessor

Andreas Riedl

Abstract (deu)

Visualisierungen in geowissenschaftlichen Disziplinen haben einen hohen Stellenwert. Von klassischen Karten und Abbildungen, über digitale und multimediale Anwendungen in unterschiedlichsten Ausprägungen wie Hyperglobes, virtual-, od. augmented reality. Diese Visualisierungen sind essentielle Bestandteile der wissenschaftlichen Arbeit und Kommunikation, innerhalb der wissenschaftlichen Community sowie auch in Richtung der Öffentlichkeit, der politischen Entscheidungsträger, oder auch des Bildungswesens auf allen Ebenen. 3-dimensionale Visualisierungen gehören mittlerweile zum Standard des wissenschaftlichen Arbeitens. Durch sie ist man in der Lage komplizierte räumliche Sachverhalte direkt und sehr realistisch zu visualisieren. Etwas, dass gerade in geowissenschaftlichen Disziplinen zum Kern der Forschung zählt. Echte, also physische, 3-dimensionale Visualisierungen sind im Bereich der Geowissenschaften durchaus zu finden doch sind sie, verglichen mit digitalen und analogen Formen der Visualisierung klar in der Minderheit. In den letzten Jahren hat sich eine Technologie sehr stark weiterentwickelt die die Möglichkeit schafft, echte 3-dimensonale Abbildungen zu produzieren ohne dabei auf spezialisierte Bereiche wie den des professionellen Modellbaus angewiesen zu sein. Die Rede ist hier von 3D Druck. Die Technologie des 3D Druckes ist keine neue. Bereits 1983 entwickelt und seitdem einer ständigen Weiterentwicklung unterzogen, ist der 3D-Druck in der Mitte unserer Gesellschaft angekommen. Die Bandbreite reicht von einfachen Fertigungsanlagen für den privaten Bereich bis hin zu hochkomplexen Fertigungsverfahren in der Industrie. Diese Arbeit setzt sich zum Ziel diese beiden Bereiche miteinander zu verknüpfen. Hauptaugenmerk liegt darauf, dass Potential physischer Visualisierungen für die geowissenschaftliche Kommunikation mit den Möglichkeiten der Technologie des 3D-Drucks zu verknüpfen. Durch die Technologie der generativen Fertigung (3D-Druck), welche die Produktion von physischen Bauteilen, von spezialisierten Betrieben hin zu den Endanwendern / Endanwenderinnen verlagert, ergeben sich neue Möglichkeiten physische Modelle in einen wissenschaftlichen Diskurs zu integrieren. Die Arbeit beinhaltet eine theoretische Aufarbeitung der Grundlagen des 3D-Druckes, sowie des Bereiches der 3-dimensionalen Informationsdarstellungen im Kontext der Geowissenschaften. Zusätzlich dazu, erfolgt eine ausführliche Analyse eines, generativ gefertigten, Modells aus dem Feld der Geologie im praktischen Teil der Arbeit.

Abstract (eng)

Visualizations in geoscientific disciplines are of great importance and value, from classic maps and general illustrations to digital and multimedia-based applications in various forms such as hyperglobes, virtual- or augmented reality. These visualizations are a key component in the scientific communication, within the scientific community or towards the public, official decisionmakers or in the area of education on all levels. 3-dimensional visualizations can be considered as standard in the scientific work by now. Through those, we are able to visualize complicated spatial relations in a very natural way, something that is a core component of every scientific research, especially in geoscientific disciplines. Real, physical 3-dimesnional visualizations can also be found in the field of geosciences, but they are clearly in the minority compared with digital and analog forms of visualizations. In recent years, a technology has developed very fast which creates the possibility to produce real 3-dimensional objects without relying on specialized professionals such as modelmakers: the technology of 3D-printing. The technology itself is not new. Already developed in 1983, it is undergoing a constant development since, and has meanwhile arrived in the middle of society. The range of additive manufacturing devices extends from simple production units for households to highly complex machines used in industrial manufacturing processes. The main goal of the thesis is to create a linkage between those two areas. The main focus is to combine the potential of 3D-models within the scientific communication, with the prospects of the technology of 3D-printing. Through the technology of additive manufacturing (3D-printing), which shifts the production of physical components, from specialized companies and production facilities to the end user, new possibilities arise to integrate physical models into a scientific discourse. The thesis includes a theoretical review on the fundamentals of the 3D-Printing technology, as well as the area of 3-dimensional information representations in the context of geoscience. In addition to the theoretical review, a detailed analysis of a 3D-printed object is carried out in the practical part of this thesis.

Keywords (eng)

3D-PrintingAdditive ManufacturingGeoscienceDeviationanalysisLaserscanCartographieGeoinformation

Keywords (deu)

3D-Druckgenerative Fertigungphysischer ModellbauDeviationsanalyseLaserscanKartographieGeoinformation

Subject (deu)

Geowissenschaften: Allgemeines

Type (deu)

Masterarbeit

Persistent identifier

https://phaidra.univie.ac.at/o:1335344

DOI

10.25365/thesis.47265