Bessere Visualisierung von unbekanntem Gelände für das US-Militär durch 3D-Druck

Sowohl in Friedens- als auch in Konfliktzeiten ist für eine erfolgreiche militärische Operation eine genaue Kenntnis der Geländebeschaffenheit notwendig. Nur wenn dieses Wissen vorhanden ist, ist man vor Überraschungen geschützt. Die Truppen können schnell vorgehen und sicher ihre Ziele verfolgen.

Das U.S. Army Corps of Engineers (USACE) hat eine führende Stellung, wenn es darum geht, genau diese Informationen zu liefern. Es kartiert Ortschaften, Gebirge und andere komplexe Geländearten auf der ganzen Welt, um militärische und zivile Operationen zu unterstützen. Diese Aufgabe wird von ausgewählten Mitgliedern des Corps ausgeführt. Davon sind 34.600 zivile Angestellte und 650 Militärangehörige. Dem Team gehören Biologen, Ingenieure, Geologen, Hydrologen und Natural Resource Manager an.

Das Kartierungsteam des Army Corps spielte eine zentrale Rolle bei den Rettungsmaßnahmen im Zusammenhang mit Hurrikan Katrina im Jahr 2005. Das Team half bei der Kartografierung von New Orleans, als Soldaten und Zivilbehörden darum kämpften, Leben und Eigentum von Menschen zu retten. Die Situation war sehr dynamisch, da sich die Hochwasserstände, Verfügbarkeiten von Krankenhäusern und Hotspots laufend veränderten. Dementsprechend mussten das Gelände, Gebäude, Wasserstände und andere Naturgegebenheiten ständig neu erfasst werden.

Die Herausforderung: Schnelle Herstellung von Karten in 3D

Ein zentraler Teil der Arbeiten im Zusammenhang mit dem Hurrikan war die Herstellung detaillierter 3D-Landschaftsmodelle, die insbesondere die Truppen und Polizei benötigten. 3D-Modelle liefern erheblich mehr Informationen als eine 2D-Karte, die wichtige Merkmale abflacht und nur wenige Hinweise zu Bodenerhebungen bietet. Traditionell werden für die Herstellung von 3D-Landschaftsmodellen so genannte Sandkästen, manuell gefertigte Modelle oder andere Vorgehensweisen eingesetzt, die mühsam und fehleranfällig sind und mehrere Wochen oder länger dauern können. In der Hurrikankatastrophe blieb jedoch keine Zeit für langwierige Verfahren. Jede gewonnene Minute konnte die Rettung eines Lebens bedeuten.

Die Lösung: 3D-Druck 

Das U.S. Army Engineer Research and Development Center (ERDC) des Army Corps fand einen Weg, mit dem Problem umzugehen und schnell, einfach und kostengünstig haltbare 3D-Modelle herzustellen. Das ERDC, das im Jahr 2005 zum Forschungslabor der Army des Jahres ernannt wurde, entschied sich, mit einem 3D-Drucker von Z Corporation 3D-Landschaftsmodelle auf der Grundlage von geografischen Daten zu drucken.

Ein 3D-Drucker ist ein Ausgabegerät für 3D-Geodaten und entspricht im Grunde einem 2D-Drucker, der Textverarbeitungsdaten ausgibt. Der wichtigste Unterschied besteht darin, dass ein 3D-Drucker dreidimensionale Modelle generiert. Die Technologie macht den wochenlangen Bau topografischer Modelle überflüssig. Sie erzeugt eine Detailgenauigkeit, die mit anderen Technologien nicht erreichbar ist. Dank der unübertroffenen Farbqualität der 3D-Drucker von Z Corporation lassen sich Land, Wasser, Gebäude und andere Geländemerkmale deutlich unterscheiden. Dies ist von großer Bedeutung, um die Situation genau zu verstehen und Entscheidungen zu treffen.

″Wenn Sie sich ein topografisches Merkmal ansehen, dann sehen Sie andere Dinge als beim Blick auf die Höhenlinie einer Karte″, erläutert der pensionierte Jeffrey Popp, Chief Warrant Officer 5 vom U.S. EDRC Topographic Engineering Center. ″Mit einem 3D-Modell können Sie das Gelände visualisieren ohne tatsächlich vor Ort zu sein.″

Der 3D-Drucker von Z Corporation produziert in nur zwei Stunden detaillierte 3D-Farbmodelle. Die Modelle sind leicht, können einfach transportiert werden und sie sind haltbar, um wiederholt in Einsätzen verwendet zu werden. Anhand der hochdetaillierten Modelle erhalten Benutzer ein besseres Verständnis komplexer geografischer Merkmale. Sie sind besonders in bebauten Gebieten wertvoll.

3D-Drucker von Z Corporation wenden eine Technologie zum Binden von Pulver an. Diese wurde vom Massachusetts Institute of Technology erfunden und patentiert, um 3D-Karten oder Produktmodelle direkt aus digitalen Daten generieren zu können. Zuerst wird eine dünne Pulverschicht verteilt. Dann druckt ein Tintenstrahldruckkopf ein Bindemittel in den Abschnitt des Objekts, das erstellt wird. Der Bautisch senkt sich und macht Platz für die nächste Schicht. Der Vorgang wird wiederholt. Wenn eine Landschaftsdarstellung fertig ist, ist sie von losem Pulver umgeben, das einfach vom fertigen Produkt abgebürstet wird.

# # #