Biokompatible Pulver-Binder-Systeme für das 3D-Drucken von ImplantatenBiokompatible Pulver-Binder-Systeme für das 3D-Drucken von Implantaten

Calciumphosphate werden auf Grund ihrer chemischen und strukturellen Ähnlichkeit mit der mineralischen Phase des humanen Knochens und ihrer osteokonduktiven Eigenschaften seit langem als Implantatmaterialien eingesetzt. Auf Basis dieser Stoffklasse war es unser Ziel, patientenspezifische Implantate mit individuell angepasster, komplexer Geometrie und Strukturierung zu entwickeln, die sich möglichst exakt in den Knochendefekt einpassen lassen und damit zu einer Stabilisierung des Knochenlagers beitragen.

SD300 – 3D Drucken wie es sein soll

Rapid Technologien haben sich im Laufe der letzten Jahre fest im Produktentstehungsprozess der BMW Group etabliert und bilden in den meisten Fällen bei der Prototypenherstellung eine zeit- und kostengünstige Alternative zu konventionellen Herstellungsmethoden. Neben der geometrischen Absicherung werden generative Verfahren vermehrt zur so genannten „Funktionalen Erprobung“ herangezogen.

Oberflaechenverbesserung im 3D-Druck mittels hoeherer Aufloesung

Mit pulvergestützten 3D-Druckprozessen verbindet der Anwender bislang vor allem eine hohe Prozessgeschwindigkeiten bei mäßiger Genauigkeit und Oberflächenqualität. Dass das auch anders geht zeigt der vorliegende Artikel.

Evaluation of Binocular Eye Trackers and Algorithms for 3D Gaze Interaction in Virtual Reality Environments

Tracking user’s visual attention is a fundamental aspect in novel human-computer interaction paradigms found in Virtual Reality. For example, multimodal interfaces or dialogue-based communications with virtual and real agents greatly benefit from the analysis of the user’s visual attention as a vital source for deictic references or turn-taking signals. Current approaches to determine visual attention rely primarily on monocular eye trackers. Hence they are restricted to the interpretation of two-dimensional fixations relative to a defined area of projection. The study presented in this article compares precision, accuracy and application performance of two binocular eye tracking devices. Two algorithms are compared which derive depth information as required for visual attention-based 3D interfaces. This information is further applied to an improved VR selection task in which a binocular eye tracker and an adaptive neural network algorithm is used during the disambiguation of partly occluded objects.

Von der Idee bis zum fertigen Produkt - 3D-Drucken mit der PolyJetTM -Technologie von OBJECT

Um mit den immer kürzer werdenden Produkteinführungszeiten Schritt halten zu können, die der harte Wettbewerb heute vorgibt, setzt die produzierende Industrie mehr und mehr auf das 3D-Drucken von Prototypen. Mit dieser Produktionsmethode lassen sich technische Probleme schon in der frühen Entwicklungsphase lösen. Dies spart Kosten und beschleunigt die Entwicklungsschritte. Die innovative PolyJetTM-Technologie von Objet setzt neue Maßstäbe im 3D-Drucken. 
Die Besonderheit: Modelle aus hauchdünnen Materialschichten. So können mit der 
PolyJetTM-Technologie detailgetreue Modelle extrem schnell, einfach und sauber realisiert werden – und das mit hervorragender Oberflächenqualität

An Empirical Study of Non-Rigid Surface Feature Matching of Human from 3D Video

This paper presents an empirical study of affine invariant feature detectors to perform matching on video sequences of people with non-rigid surface deformation. Recent advances in feature detection and wide baseline matching have focused on static scenes. Video frames of human movement capture highly non-rigid deformation such as loose hair, cloth creases, skin stretching and free flowing clothing. This study evaluates the performance of six widely used feature detectors for sparse temporal correspondence on single view and multiple view video sequences. Quantitative evaluation is performed of both the number of features detected and their temporal matching against and without ground truth correspondence. Recall-accuracy analysis of feature matching is reported for temporal correspondence on single view and multiple view sequences of people with variation in clothing and movement. This analysis identifies that existing feature detection and matching algorithms are unreliable for fast movement with common clothing.

Algorithms For Automatic And Robust Registration Of 3D Head Scans

wo methods for registering laser-scans of human heads and transforming them to a new semantically consistent topology defined by a user-provided template mesh are described. Both algorithms are stated within the Iterative Closest Point framework. The first method is based on finding landmark correspondences by iteratively registering the vicinity of a landmark with a re-weighted error function. Thin-plate spline interpolation is then used to deform the template mesh and finally the scan is resampled in the topology of the deformed template. The second algorithm employs a morphable shape model, which can be computed from a database of laser-scans using the first algorithm. It directly optimizes pose and shape of the morphable model. The use of the algorithm with PCA mixture models, where the shape is split up into regions each described by an individual subspace, is addressed. Mixture models require either blending or regularization strategies, both of which are described in detail. For both algorithms, strategies for filling in missing geometry for incomplete laser-scans are described. While an interpolation-based approach can be used to fill in small or smooth regions, the model-driven algorithm is capable of fitting a plausible complete head mesh to arbitrarily small geometry, which is known as "shape completion". The importance of regularization in the case of extreme shape completion is shown.

Visual Fixation for 3D Video Stabilization

Visual fixation is employed by humans and some animals to keep a specific 3D location at the center of the visual gaze. Inspired by this phenomenon in nature, this paper explores the idea to transfer this mechanism to the context of video stabilization for a handheld video camera. A novel approach is presented that stabilizes a video by fixating on automatically extracted 3D target points. This approach is different from existing automatic solutions that stabilize the video by smoothing. To determine the 3D target points, the recorded scene is analyzed with a stateof- the-art structure-from-motion algorithm, which estimates camera motion and reconstructs a 3D point cloud of the static scene objects. Special algorithms are presented that search either virtual or real 3D target points, which back-project close to the center of the image for as long a period of time as possible. The stabilization algorithm then transforms the original images of the sequence so that these 3D target points are kept exactly in the center of the image, which, in case of real 3D target points, produces a perfectly stable result at the image center. Furthermore, different methods of additional user interaction are investigated. It is shown that the stabilization process can easily be controlled and that it can be combined with state-of-theart tracking techniques in order to obtain a powerful image stabilization tool. The approach is evaluated on a variety of videos taken with a hand-held camera in natural scenes.

Language Learning in 3D Virtual World

Second Life (SL) is an ideal platform for language learning. It is called a Multi-User Virtual Environment, where users can have varieties of learning experiences in life-like environments. Numerous attempts have been made to use SL as a platform for language teaching and the possibility of SL as a means to promote conversational interactions has been reported. However, the research so far has largely focused on simply using SL without further augmentations for communication between learners or between teachers and learners in a school-like environment. Conversely, not enough attention has been paid to its controllability which builds on the embedded functions in SL. This study, based on the latest theories of second language acquisition, especially on the Task Based Language Teaching and the Interaction Hypothesis, proposes to design and implement an automatized interactive task space (AITS) where robotic agents work as interlocutors of learners. This paper presents a design that incorporates the SLA theories into SL and the implementation method of the design to construct AITS, fulfilling the controllability of SL. It also presents the result of the evaluation experiment conducted on the constructed AITS.

Efficient Bimanual Symmetric 3D Manipulation for Bare-Handed Interaction

Recently, stable markerless 6 DOF video based handtracking devices became available. These devices simultaneously track the positions and orientations of both user hands in different postures with at least 25 frames per second. Such hand-tracking allows for using the human hands as natural input devices. However, the absence of physical buttons for performing click actions and state changes poses severe challenges in designing an efficient and easy to use 3D interface on top of such a device. In particular, for coupling and decoupling a virtual object’s movements to the user’s hand (i.e. grabbing and releasing) a solution has to be found. In this paper, we introduce a novel technique for efficient two-handed grabbing and releasing objects and intuitively manipulating them in the virtual space. This technique is integrated in a novel 3D interface for virtual manipulations. A user experiment shows the superior applicability of this new technique. Last but not least, we describe how this technique can be exploited in practice to improve interaction by integrating it with RTT DeltaGen, a professional CAD/CAS visualization and editing tool.

3D-Druck von Kunststoff-Medizinprodukten

Das Additive Manufacturing gewinnt im Bereich der Medizintechnik zur Herstellung von Prototypen bis hin zu Endprodukten zunehmend an Bedeutung. Ein großes Hemmnis stellen allerdings die relativ hohen Fertigungskosten dar. Hier bietet der verstärkte Einsatz der 3D-Drucktechnologie (3D Printing) ein erhebliches Potential zur Reduktion der Kosten. Aus dieser Motivation heraus wurde ein 3D-Druckverfahren zur Herstellung biokompatibler, sterilisierbarer Kunststoffmodelle entwickelt. Beim 3D-Druck-Verfahren handelt es sich um einen pulverbasierten Prozess zur schichtweisen Herstellung von Modellen direkt aus Computerdaten. Dabei werden dünne Schichten eines Pulvers auf eine Grundplatte aufgebracht, die dann durch gezielte Binderzugabe entsprechend des aktuellen Bauteilquerschnitts verfestigt werden. Ausgangsmaterial für diesen Prozess ist ein Granulatgemisch auf Basis von PMMA (Polymethylmethacrylat). Als Binderflüssigkeit wird ein Lösungsmittel eingesetzt. Die 3D gedruckten Modelle werden nach einer entsprechenden Trocknungszeit im Pulverbett entpackt und warmgelagert, um das Abdampfen des Lösungsmittels zu beschleunigen. Der Nachweis der Biokompatibilität der hergestellten Modelle erfolgte durch einen Test nach DIN EN ISO 10993-5. In Kooperation mit Anwendern wurden verschiedene Anwendungsbeispiele wie Bohrschablonen, Otoplastiken, Gebissmodelle und Modelle für die präoperative Planung realisiert und charakterisiert.

3D printing and its applications

Eine zunehmende Anzahl von Artikeln in Publikumszeitschriften und Journalen rückt die direkte Herstellung von Bauteilen und Figuren immer mehr in das Bewusstsein einer breiten Öffentlichkeit. Leider ergibt sich nur selten ein einigermaßen vollständiges Bild davon, wie und in welchen Lebensbereichen diese Techniken unseren Alltag verändern werden. Das liegt auch daran, dass die meisten Artikel sehr technisch geprägt sind und sich nur punktuell auf Beispiele stützen. Dieser Beitrag geht von den Bedürfnissen der Menschen aus, wie sie z.B. in der Maslow’schen Bedürfnispyramide strukturiert dargestellt sind und unterstreicht dadurch, dass 3D Printing (oder Additive Manufacturing resp. Rapid Prototyping) bereits alle Lebensbereiche erfasst hat und im Begriff ist, viele davon zu revolutionieren.

Integration von 3D-Kamerasystemen am Gabelstapler

Dieser Beitrag beschreibt die Integration von laufzeitmessenden 3D Kamerasystemen in die Gabelzinkenspitzen eines Flurförderzeugs. Mit Hilfe der integrierten Kameras und deren ausgewerteter Aufnahmen wurde ein Assistenzsystem für die Handhabung von Ladungsträgern realisiert, das dem Fahrer des Flurförderzeugs Verfahrempfehlungen für die Optimierung der Relativposition zwischen Gabelzinken und Ladungsträger bzw. Lagerplatz ausgibt. Neben der Vorstellung der verwendeten Kamera-Hardware und der Integration am Fahrzeug wird auch der Ablauf der Bildverarbeitung beschrieben.

A Video Database for the Development of Stereo-3D Post-Production Algorithms

This paper introduces a database of freely available stereo-3D content designed to facilitate research in stereo post-production. It describes the structure and content of the database and provides some details about how the material was gathered. The database includes examples of many of the scenarios characteristic to broadcast footage. Material was gathered at different locations including a studio with controlled lighting and both indoor and outdoor on-location sites with more restricted lighting control. The database also includes video sequences with accompanying 3D audio data recorded in an Ambisonics format. An intended consequence of gathering the material is that the database contains examples of degradations that would be commonly present in real-world scenarios. This paper describes one such artefact caused by uneven exposure in the stereo views, causing saturation in the over-exposed view. An algorithm for the restoration of this artefact is proposed in order to highlight the usefuiness of the database.