Wissenschaftsminister Timon Gremmels zu Besuch am Fraunhofer IGD
Posted by PM-Ersteller - 05/09/24 at 02:09:28 p.m.Augenprothesen aus dem 3D-Drucker, Schutz vor Cyberangriffen und die Bewahrung von Kulturerbe
Am 4. September 2024 besuchte Wissenschaftsminister Timon Gremmels das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt. Bei seinem Besuch erhielt er umfassende Einblicke in die aktuellen Forschungs- und Entwicklungsprojekte des Instituts im Bereich der angewandten Forschung, die für verschiedene Schlüsselbranchen von großer Bedeutung sind.
Das Fraunhofer IGD präsentierte dem Gast wegweisende Technologien aus dem Bereich Automotive und Manufacturing, die die Effizienz im Engineering und die Qualität in der Produktion durch visuell-interaktive Lösungen erheblich steigern. Im Geoinformationsmanagement wurde gezeigt wie KI und Urbane Digitale Zwillinge dazu beitragen, Planungen im kommunalen Umfeld zu beschleunigen. Auch im Bereich Gesundheit und Pflege gibt es eine Weltneuheit: Augenprothesen aus dem 3D-Drucker werden die bisherige, rein manuelle Herstellung individueller Prothesen ablösen und damit eine ganze Branche revolutionieren.
Ein weiterer Schwerpunkt des Besuchs lag auf ATHENE, dem nationalen Forschungszentrum für angewandte Cybersicherheit und größten und erfolgreichsten Forschungszentrum für Cybersicherheit in Europa. Hier wurden Technologien zur visuellen Analyse von Cyberangriffen und sichere biometrische Systeme präsentiert, die sowohl in hoheitlichen als auch in kommerziellen Anwendungen eine Schlüsselrolle spielen.
Daneben wurde das Zentrum für angewandtes Quantencomputing vorgestellt sowie die neuesten Entwicklungen in diesem Bereich, die das Potential haben, Fragestellungen und Probleme an denen selbst die leistungsstärksten Computer scheitern, einer Lösung und praktischen Anwendung näher zu bringen. ATHENE wie auch das Zentrum für angewandtes Quantencomputing werden vom Land Hessen gefördert.
Abschließend nahm Minister Gremmels an einer beeindruckenden Vorführung zur Digitalisierung von Kulturerbe und 3D-Drucktechnologie teil. Unter dem Motto „Von der Realität in die virtuelle Welt und wieder zurück“ wurde demonstriert, wie Kulturgüter digital erfasst und mithilfe modernster 3D-Drucktechniken originalgetreu reproduziert werden können, was neue Möglichkeiten für die Bewahrung und Wiederherstellung kultureller Artefakte eröffnet. „Für mich als Wissenschaftsminister, der ebenso für Kunst und Kultur zuständig ist, zeigt dieses Beispiel eindrucksvoll die Vielzahl von Möglichkeiten auf, die angewandte Forschung in unterschiedlichen Themenbereichen des Lebens eröffnet“, so der Minister.
Weitere Informationen unter: https://www.igd.fraunhofer.de
Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Deutschland
fon ..: +49 6151 155-146
web ..: https://www.igd.fraunhofer.de
email : presse@igd.fraunhofer.de
Über das Fraunhofer IGD:
Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD setzt seit über 30 Jahren Standards im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Die rund 210 Mitarbeitenden des Fraunhofer IGD unterstützten Unternehmen und Institutionen der Branchen Automotive, Gesundheit und Pflege, Bioökonomie und Infrastruktur, Software- und IT-Wirtschaft, Maritime Wirtschaft sowie Kultur- und Kreativwirtschaft. Das Fraunhofer IGD bietet konkrete technologische Lösungen und hilft bei der strategischen Entwicklung. Die Forscherinnen und Forscher betreiben Datenanalyse, konzipieren Soft- und Hardwaresysteme, entwickeln Prototypen und realisieren und implementieren visuell-interaktive Systeme. Schwerpunkte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Das Fraunhofer IGD betreibt seit 1987 Spitzenforschung und begleitet an seinen drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Wandel mit anwendungsorientierten Lösungen. Internationale Relevanz entfalten seine Produkte durch die Zusammenarbeit mit dem österreichischen Schwesterinstitut an den Standorten Graz und Klagenfurt sowie die Beteiligung an verschiedensten EU-Projekten.
Pressekontakt:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
fon ..: +49 6151 155-146
web ..: https://www.igd.fraunhofer.de
email : presse@igd.fraunhofer.de
Durchbruch: Perfektes Computergenerierte Augenprothesen aus dem 3D-Drucker überzeugen in der Praxis
Posted by PM-Ersteller - 27/02/24 at 05:02:40 p.m.Einsatz der Lösung des Fraunhofer IGD am Moorfields Eye Hospital
Hoffnung für hunderttausende Menschen in Europa: In reproduzierbar hoher Qualität und außerdem mit weniger Aufwand als bisher lassen sich Augenprothesen im 3D-Druckverfahren herstellen. Das Fraunhofer IGD unterstützt Okularistinnen und Okularisten mit einer Software sowie einem Druckertreiber bei der Arbeit. Mehr als 200 Patientinnen und Patienten profitieren bereits von der neuen Technologie. Ihre Methodik sowie aktuelle Ergebnisse präsentieren die Forschenden in einer Publikation, die in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature Communications erschienen ist und nun allen Interessierten zur Verfügung steht.
2021 stellten die Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD ihre Technologien erstmals vor – seitdem revolutioniert der 3D-Druck die Herstellung von Augenprothesen am renommierten Moorfields Eye Hospital in London. „Mit optimal angepassten künstlichen Augen erhöht sich die Lebensqualität der Betroffenen enorm“, erklärt Johann Reinhard, stellvertretender Abteilungsleiter des Kompetenzzentrums 3D-Drucktechnologie. Dass die Prothese nicht nur optisch ideal zum zweiten vorhandenen Auge passt, sondern sich auch bestmöglich in die Augenhöhle einfügt, gewährleisten die Forschenden mit ihrem Verfahren aus Scan und 3D-Druck. Mit der Software Cuttlefish:Eye sowie dem Druckertreiber Cuttlefish® unterstützt das Fraunhofer IGD Okularistinnen und Okularisten. Die Software ist bislang in Großbritannien als Medizinprodukt zugelassen und soll künftig auch auf dem europäischen Festland zum Einsatz kommen.
Augenprothesen überzeugen Patienten und Okularisten
Die Publikation beschreibt die Technologie hinter der Cuttlefish:Eye Software und die Qualität der damit erstellten Augenprothesen. Dafür haben die Forschenden anhand von zehn Patientinnen und Patienten zwei Aspekte untersucht: Erscheinung und Form der Augenprothesen. Unter ersterem Begriff fassen sie etwa die Größe und Farbe von Iris und Pupille sowie die Texturierung der Sklera zusammen. Die befragten Okularistinnen und Okularisten bewerteten diese Punkte durchgängig hervorragend. „Patientinnen und Patienten beschreiben die 3D-gedruckten Augenprothesen als lebensverändernd“, fügt Reinhard hinzu. Hinsichtlich der Form kristallisierte sich in der Betrachtung der zehn Fälle heraus, für welche Patiententypen die Augenprothesen besser und für welche weniger geeignet sind. Dabei wurden unter anderem die notwendigen Anpassungen sowie die finale Blickrichtung und Beweglichkeit der Prothese untersucht.
Neben der durch die Automatisierung gleichbleibend hohen Qualität bringt der 3D-Druck einen weiteren Vorteil mit sich: die verkürzte Produktionszeit. Indem der Zeitaufwand für die Okularistinnen und Okularisten bis zu fünf Mal geringer ausfällt, lassen sich – je nach Stückzahl – auch die Kosten deutlich senken. „Viel wichtiger jedoch ist, dass mehr Patientinnen und Patienten behandelt werden können und sich deren Wartezeit auf eine neue Prothese verkürzen lässt“, erklärt Reinhard. Notwendig sind Augenprothesen meist nach schweren Verletzungen oder Erkrankungen – etwa 750.000 Menschen in Europa sind davon betroffen.
Schonendes Verfahren
Das digitale Verfahren des Ausmessens sowie der Produktion ist außerdem besonders schonend für die Patientinnen und Patienten: Mittels einer optischen Kohärenztomographie OCT (Optical Coherence Tomography) wird sowohl ein Scan der Augenhöhle als auch des gesunden Auges erstellt, eine integrierte Kamera liefert ein farbkalibriertes Bild. Der zuvor übliche Alginat-Abdruck der Augenhöhle ist nicht mehr notwendig. Cuttlefish:Eye verwendet ein statistisches Formmodell, um trotz unvollständiger Oberflächeninformationen der Augenhöhle die am besten passende Prothesenform vorherzusagen. So wird aus den OCT-Daten in wenigen Minuten ein passgenaues 3D-Modell der Augenprothese berechnet, das visuell mit dem gesunden Auge übereinstimmt. Die Produktion erfolgt auf einem Multimaterial 3D-Drucker, der über den 3D-Druckertreiber Cuttlefish® angesteuert wird. Hergestellt und vertrieben werden die Prothesen von Ocupeye Ltd.
Ihre Expertise aus dem Bereich 3D-Druck in Farbe sowie die Erfahrungen mit Cuttlefish:Eye übertragen die Forschenden außerdem in andere Themenfelder: Zahnrestaurationen und Epithesen sollen in Zukunft ebenfalls mittels Software gestaltet und mit dem erprobten Druckertreiber Cuttlefish® hergestellt werden.
Weiterführende Informationen:
Mehr über die Forschung des Fraunhofer IGD in der Augenheilkunde: https://www.igd.fraunhofer.de/de/branchen/gesundheit/augenheilkunde.html
Das Paper ist zu finden auf: https://www.nature.com/articles/s41467-024-45345-5
Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Deutschland
fon ..: +49 6151 155-146
web ..: https://www.igd.fraunhofer.de
email : presse@igd.fraunhofer.de
Über das Fraunhofer IGD:
Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD setzt seit über 30 Jahren Standards im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Die rund 210 Mitarbeitenden des Fraunhofer IGD unterstützten Unternehmen und Institutionen der Branchen Automotive, Gesundheit und Pflege, Bioökonomie und Infrastruktur, Software- und IT-Wirtschaft, Maritime Wirtschaft sowie Kultur- und Kreativwirtschaft. Das Fraunhofer IGD bietet konkrete technologische Lösungen und hilft bei der strategischen Entwicklung. Die Forscherinnen und Forscher betreiben Datenanalyse, konzipieren Soft- und Hardwaresysteme, entwickeln Prototypen und realisieren und implementieren visuell-interaktive Systeme. Schwerpunkte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Das Fraunhofer IGD betreibt seit 1987 Spitzenforschung und begleitet an seinen drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel den gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Wandel mit anwendungsorientierten Lösungen. Internationale Relevanz entfalten seine Produkte durch die Zusammenarbeit mit dem österreichischen Schwesterinstitut an den Standorten Graz und Klagenfurt sowie die Beteiligung an verschiedensten EU-Projekten.
Pressekontakt:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
fon ..: +49 6151 155-146
web ..: https://www.igd.fraunhofer.de
email : presse@igd.fraunhofer.de
SIGGRAPH 2021 – Rapid Prototyping im 3D-Druck: Gesteigerte Effizienz und Robustheit durch neue Scan-Pipeline
Posted by PM-Ersteller - 13/08/21 at 08:08:10 a.m.Die neue Methode im Detail
Eine neue Herangehensweise erhöht die Effizienz des 3D-Druckens bei nativer Geräteauflösung, besonders bei Nutzung des Multi Material Jetting-Verfahrens und somit bei Polyjet-Druckern: Selbst feinste Texturen gelingen mit dem 3D-Druckertreiber „Cuttlefish“® effizient und robust bei verringerter Dateigröße – ein entscheidender Faktor für große Druckaufträge. Die Ergebnisse werden auf der SIGGRAPH 2021 präsentiert.
Die Hardware der aktuellen 3D-Drucker erlaubt immer realistischere Reproduktionen der Oberflächen dank zunehmender Auflösung und Genauigkeit. Gleichzeitig steigen jedoch Faktoren wie Dateigröße, Übertragungs- und Verarbeitungszeit, was die Druckaufgabe erschwert. Grund hierfür ist die höhere Dichte an Polygonen, welche zur Approximation der gewünschten Oberfläche benötigt werden, besonders bei größeren Drucken.
Wissenschaftler der Einheit 3D-Druck-Technologie des Fraunhofer IGD stellen in ihrem Paper „Displaced Signed Distance Fields for Additive Manufacturing“ ihre Lösung für dieses Dilemma vor. Der Clou: Eine geschickte Kombination aus der Erfassung makroskopischer und mesoskopischer Informationen bei der Oberflächendarstellung, wobei letztere genutzt werden, um sowohl feine Oberflächendetails als auch sanft gekrümmte Oberflächen zu reproduzieren. Hierdurch ergibt sich gerade bei großen Druckaufträgen gegenüber einer einheitlichen Tesselierung durch Flächenprimitive ein mit der Skalierung steigender Effizienzvorteil. Das Paper wurde zur Präsentation auf der SIGGRAPH 2021, der wichtigsten Veranstaltung für Computergraphik, akzeptiert. Die Konferenz findet virtuell vom 9. bis 13. August statt. Das Paper wird am 13. August von 12:00 h bis 13:00 h Pazifischer Sommerzeit (PDT) präsentiert. Die im Paper vorgestellten Lösungen kommen im 3D-Druckertreiber „Cuttlefish“ bereits zum Einsatz.
Die neue Methode im Detail
Im Mittelpunkt der beschriebenen Algorithmen stehen sogenannte Displaced Signed Distance Fields, die die nahezu allgegenwärtige Signed Distance Field-Darstellung um den Faktor eines Versatzfelds vergrößern, das den Versatz zwischen der Eingabeapproximation und der tatsächlichen Oberfläche angibt. Dieses kodiert implizit sanft gekrümmte oder feindetaillierte Oberflächen in Bezug auf eine Grobtesselierung. Für den 3D-Druck müssen die von menschlichen Bedienern oder einer Scan-Pipeline erzeugten Modelle in Polygonnetze umgewandelt werden. Bei einer festgelegten Druckgröße reicht eine festgelegte Anzahl von Polygonen aus, um das Objekt mit der Präzision des Druckers zu drucken, doch bei größeren Druckgrößen müssen diese feiner tesseliert werden, ggf. mit einer viel höheren Anzahl von Polygonen.
Am Beispiel einer schlichten Kugel wird das Problem deutlich: Das Objekt mag bei einer gewissen Anzahl an Polygenen rund erscheinen, wird das Objekt jedoch bei demselben Polygonnetz größer gedruckt, erscheint die Kugel nicht mehr rund. Die Displaced Signed Distance Fields kodieren die Differenz zwischen dem stückweise flachen Eingabenetz und der tatsächlichen Oberfläche der Kugel mit der Präzision des 3D-Druckers.
Displaced Signed Distance Fields stellen die Oberfläche der Form implizit dar, was eine volumetrische Regularisierung der impliziten Funktion und eine robuste Berechnung aus unvollständigen oder sich selbst überlappenden Oberflächendaten ermöglicht. Das ist im Speziellen im 3D-Druck relevant, da in-Situ verarbeitete Informationen nicht korrigiert werden können. Das profunde Konzept mit den neuen Algorithmen des 3D-Druckertreibers Cuttlefish® erlaubt damit eine Berechnung hochdetaillierter und glatter Oberflächen aus Streaming-kompatiblen niedrigpolygonalen Netzen.
Für weitere Informationen:
Das gesamte Paper und ergänzende Materialien (Supplemental Material) finden Sie unter: https://www.cuttlefish.de/publications
—
Fraunhofer IGD auf der SIGGRAPH 2021:
– 13. August 2021 / 12:00 bis 13:00 Uhr Pazifischer Sommerzeit
– Die Konferenz findet virtuell statt: https://s2021.siggraph.org/presentation/?id=papers_356&sess=sess144
Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Deutschland
fon ..: +49 6151 155-146
web ..: https://www.igd.fraunhofer.de
email : presse@igd.fraunhofer.de
Über das Fraunhofer IGD:
Das 1987 gegründete Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing, der bild- und modellbasierten Informatik. Wir verwandeln Informationen in Bilder und Bilder in Informationen. Stichworte sind Mensch-Maschine-Interaktion, Virtual und Augmented Reality, künstliche Intelligenz, interaktive Simulation, Modellbildung sowie 3D-Druck und 3D-Scanning. Rund 180 Forscherinnen und Forscher entwickeln an den drei Standorten Darmstadt, Rostock und Kiel neue technologische Anwendungslösungen und Prototypen für die Industrie 4.0, das digitale Gesundheitswesen und die »Smart City«. Durch die Zusammenarbeit mit den Schwester-Instituten in Graz und Singapur entfalten diese auch internationale Relevanz. Mit einem jährlichen Forschungsvolumen von 21 Mio. Euro unterstützen wir durch angewandte Forschung die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft.
Pressekontakt:
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Frau Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
fon ..: +49 6151 155-146
web ..: https://www.igd.fraunhofer.de
email : presse@igd.fraunhofer.de
Search
