Hinweise zur Herstellung von Lithophanien mit 3D-Druck

    Eine interessante Sache beim 3D-Druck ist die Herstellung von sogn. Lithophanien. Ausgangspunkt sind Bilder von Portraits nach Familienmitgliedern oder beliebige andere Bilder. Verschiedene Programme, meist online, wandeln diese Bilder nach dem Upload in 3D-Drucke verschiedener Form um. Als Beispiel gibt es da flache,gebogene,runde,vasenförmige und viele andere Druckkörper , die nach neueren Anleitungen auch farbig sein können. Das Prinzip dabei ist die Umsetzung der Helligkeit der Bildpixel in Dicken der entsprechenden Lithophaniestelle. Dünne Körperstellen lassen mehr Licht hindurch als dicke Stellen. Durch die variable Schichtdicke wird die Lichtdurchlässigkeit der Lithophanie bestimmt, sodaß ein Leuchtbild entsteht. Im allgemeinen verwendet man weißes Filament.Für beondere Effekte kann aber auch andersfarbiges Filament verwendet werden.Es muß aber wenigstens teilweise transluzent sein. Direkt farbloses transparentes Filament eignet sich nicht. In den Onlineprogrammen können zahllosen Einstellungen zu der Umsetzung in Lithophnien gemacht werden. Eine wichtige Sache ist dabei die Dicke der Lithophanie minimal und maximal. Im Programm sind Vorgaben eingetragen,die ihre Berechtigung haben. Insbesondere die minimalste Stelle kann nicht ohne weiteres verkleinert werden. Der spätere 3D-Druck stößt technisch an seine Grenzen. Bei zu kleiner Schichtdicke ist der Druck möglicherweise mit Löchern versehen, der Druck ist dadurch unbrauchbar. Eine weitere Sache betrifft die Eignung des Filaments. Nicht jedes weiße Filament ist in der Lichtdichte gleich. Ich rate deshalb dazu, einen Vorversuch zu machen. Ich habe dazu einen Graustufenkeil in eine Lithophanie verwandelt, mit den Programmeinstellungen, die später beim Bild verwendet werden sollen. Diese schmale gedruckte Graustufenlithophanie kann nun untersucht werden, ob sich die Graustufen gut unterscheiden und ob das weiße Feld genug lichtdurchlässig ist. Dieser Versuch dauert vielleicht eine halbe Stunde Druckzeit. Man kann nun noch auf verschiedene Parameter des Lithophaniedruckes Einfluß nehmen, der oft 10 Stunden oder länger dauert. Schade, wenn nach etlichen Stunden zu erkennen ist, daß die Lithophanie mit einem ungünstigen Filament oder nicht den richtigen und angepassten Parametern erstellt wurde. Was ich noch nicht erwähnt habe ist auch die Qualität des Bildes, das der Lithophanie zugrunde liegt. Bilder mit geringem Kontrast werden auch flaue Lithophanien erzeugen. Die Bilder sollten daraufhin beurteilt und in einem Bildbearbeitungsprogramm verbessert werden. Die Onlineprogramme erzeugen für den 3D-Druck sogn. STL-Dateien, die heruntergeladen werden können. In der Druckvorbereitung im Slicer steht die Lithophanie meist aufrecht, und muß auf dem Druckbett deshalb gut haften. Der Füllgrad soll/muß 100% sein. Die Schichtdicke (bei 0.4mm Düse) war bei mir 0.15mm (Dauer etwa 10 Stunden) bei geringerer Schichtdicke dauert es natürlich länger. In solch langen Zeiten kann aber auch viel passieren. Bei besonder hohen Drucken und der damit verbundenen Labilität und geringen Steifigkeit  kann allein schon durch die Düse mit ihrem austretenden Filament durch die Klebkraft die Lithophanie zur Seite gebogen werden. Im ungünstigen Fall ist ein Hindernis für die Düse entstanden, die dann das Druckteil zur Seite biegt oder vom Bett wegbricht. Wie es dann nach 10 Stunden ohne Überwachung auf dem Drucker aussieht, kann sich jeder vorstellen. Noch ein abschliessender Hinweis.In einer Lithophanie wird Hell und Dunkel, Licht und Schatten eines digitalen Bildes in eine dünne oder dicke Schicht Material umgesetzt. In früheren Zeiten wurde dazu z.B. Porzellanmasse verwendet. Porzellan ist nach dem Brennen in dünnen Schichten durchscheinend. Was aber nicht entsteht ist ein sogn. Relief im engeren Sinn, da durch den Bildkontrast die Materialstellen zu schroff (hoch neben tief) aneinander stehen. Reliefs, wie auf Münzen o.ä. müssen und werden anders modelliert. Hier kommt es auf die räumliche Tiefenstaffelung an. Inzwischen ist es möglich, diese Tiefenstaffelung aus einem Mono-(Einzel)-bild zu errechnen und diese Tiefeninformation in einem sogn. Depthmap-Image darzustellen. Diese Depthmapbilder sind im Allgemeinen Grauwertbilder und umfassen in der Regel 256 Grauwerte. Im Zusammenhang mit dem Original-Mono-Ausgangsbild kann damit ein Stereobildpaar erstellt werden. Ein mögliches Ergebnis ist dabei ein Seite-an-Seite (SBS) -Stereobild. Aus einer einfachen Aufnahme wird also ein Stereobild erstellt. Die Berechnung des zweiten Bildes geht dabei vom Depthmapbild aus, dessen Vorausetzungen, Annahmen zum Ausgangsbild usw. aber im Dunkeln liegen. Immerhin ist das Ergebnis meist ansprechend. In Ermangelung eines anderen Ergebnisses ist die Einschätzung, ob ein wirklich durch eine Stereokamera aufgenommenes Stereobild diesem entspricht, nicht möglich. Es ist eben eine Stereobildberechnung, ohne die wahre Disparation im Original zu kennen. Ein solches Programm befindet sich zum Beispiel zur Zeit Online unter "https://app.immersity.ai/". Ein weiteres Programm zur Depthmaperstellung ist zu finden unter "Tiled Zoedepth" bzw." https://colab.research.google.com/drive/1Wi-1Ji_fhcoGpK-drT4dVrl5AjfVUQ5M#scrollTo=cQclg8UkclFu". Die entstehenden Depthmaps sind durchaus verschieden und entsprechend für den späteren Einsatz einsetzbar. Denn es gibt noch mindestens eine Anwendung dieser Depthmaps - die Erstellung von räumlichen (3D)- Netzen, d.h. Dateien zum Beispiel im STL-Format. Mit diesen können dann räumliche Gegenstände 3D-gedruckt, gefräst oder gelasert werden. Ähnlich wie oben bei den Lithophanien wird der Grauwert der Depthmapdatei in Höhen und Tiefen umgesetzt. Weiß liegt meist vorn, schwarz bildet den Hintergrund. So entsteht ein Relief, aber anders als bei den Lithophanien, das in einen räumlichen Gegenstand umgesetzt werden kann.