geändert am 25. Februar 2024
Das Unternehmen OpenAI, Entwickler von ChatGPT, veröffentlichte kürzlich eine wegweisende wissenschaftliche Arbeit zu Shap-E. Das KI-Tool ist ein Text-zu-3D-Modell-Werkzeug, das die Erstellung von 3D-Modellen anhand von Textbeschreibungen ermöglicht. 3D-Druck hinkt beim Einsatz von KI-basierten Anwendungen anderen Bereichen noch hinterher, befindet sich aber langsam auf dem Vormarsch, dies gilt es insbesondere beim Kauf eines 3D-Druckers zu berücksichtigen.
Welcher 3D-Drucker für Shap-E & Co.?
Sie sind dabei sich einen 3D-Drucker zuzulegen? Mit die besten 3D-Drucker derzeit am Markt sind der Bambu Lab X1 Carbon* , der Bambu X1 Carbon Combo und der neue Bambu Lab X1E*, den Sie momentan vorbestellen können. Mit diesen Druckern sind Sie für die Zukunft gerüstet. Durch die Nutzung von KI-gestützter Fehlererkennung, die auf Lidar und Computer Vision basiert, identifiziert der X1E Probleme bereits in der ersten Schicht und unterbricht den Druck automatisch. Dies spart wertvolles Filament und reduziert die Ausfallzeiten auf ein Minimum.
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Shap-E liefert die 3D-Modelle im GLB-Format. Um sie im Bambu Lab Studio verwenden zu können, müssen Sie es zunächst in ein für den Druck geeignetes Format konvertieren. Es gibt zahlreiche kostenlos Online-Konverter, um GLB-Dateien in STL-Dateien zu konvertieren. Einige der besten Konverter sind ImageToStl und Aspose. Nachdem Sie die Datei konvertiert haben, können Sie sie im Bambu Lab Studio öffnen und auf Ihrem 3D-Drucker ausdrucken.
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Wer steht hinter Shap-E?
Das Tool stammt vom Unternehmen OpenAI. Am 3. Mai 2023 veröffentlichten Heewoo Jun und Alex Nichol von OpenAI ein Papier, in dem sie ausführlich die Herangehens- und Funktionsweise des Shap-E-Modells erläuterten. Bereits im Dezember 2022 präsentierte OpenAI das Modell Point-E, welches in der Lage ist, komplexe Eingabeaufforderungen in 3D-Punktwolken umzuwandeln. Shap-E setzt allerdings neue Maßstäbe, indem es nicht nur schneller agiert, sondern auch qualitativ hochwertigere Ergebnisse erzielt. Die Forscher veröffentlichten Beispielsätze und Modelle auf GitHub.
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Was ist Shap-E?
Shap-E ist ein innovatives KI-Modell, das OpenAI entwickelte, um die Lücke zwischen Textbeschreibungen und 3D-Modellierung zu schließen. Es ermöglicht die Umwandlung von textbasierten Beschreibungen in realistische 3D-Modelle.
Das Modell basiert auf modernen Ansätzen im Bereich des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz, insbesondere im Bereich der generativen Modelle. Shap-E kann ausführliche Textbeschreibungen in visuell ansprechende 3D-Modelle umzuwandeln.
Welche Vorteile bringt Shap-E?
Shap-E eröffnet für die 3D-Druckindustrie und das Designwesen bedeutende Möglichkeiten. Das KI-Tool vereinfacht und beschleunigt die 3D-Modellierung und erlaubt Experten wie Einsteigern diese Technologie breiter zu nutzen. Dies trägt zu einer beschleunigten Prototypenentwicklung, effizienteren Produktionen und einer insgesamt kreativeren Anwendung des 3D-Drucks bei. Kontinuierliche Weiterentwicklung und Verbreitung dieses Tools sorgen künftig zweifellos für weitere Fortschritte.
Wie schnell und benutzerfreundlich ist das Text-zu-3D-Tool?
Eine herausragende Eigenschaft von Shap-E ist die Geschwindigkeit beim Erstellen von 3D-Modellen. Während 3D-Konstruktionen mit herkömmlichen Methoden oft Stunden oder sogar Tage in Anspruch nehmen können, benötigt Shap-E lediglich einige Minuten, um ein Modell zu generieren.
Ferner punktet das Text-zu-3D-Tool mit seiner Benutzerfreundlichkeit. Im Gegensatz zu herkömmlichen 3D-Modellierungswerkzeugen, die meist ein umfassendes Verständnis der 3D-Modellierung erfordern, zeigt sich Shap-E intuitiv und minimale Kenntnisse reichen aus.
Wer profitiert von Shap-E?
Es erlaubt Designern, Ingenieuren sowie Spieleentwicklern, 3D-Modelle allein auf Grundlage von Textbeschreibungen zu erstellen. Aber auch Architekten und Stadtplaner profitieren von diesem KI-Tool, indem es ihnen ermöglicht, rasch und präzise 3D-Modelle von Gebäuden oder städtischen Gebieten zu entwerfen. Ebenso erleichtert es Einsteigern, 3D-Modelle zu generieren und 3D-Druck zu nutzen. Das KI-Tool erleichtert den gesamten Prozess der 3D-Modellierung, macht ihn zugänglicher und effizienter.
Wo kann ich das KI-Tool austesten?
Interessierte finden eine Demo von Shap-E auf Huggingface.co, das die Funktionsweise dieses aufregenden neuen Tools zeigt und ein Testen ermöglicht. Dort finden sich auch Beispiele. Shap-E versteht derzeit nur Englisch. Das erstellte Modell lässt sich im GLB-Format herunterladen und anschließend mit einem kostenlosen Viewer wie von Apose online ansehen.
Zukunftsaussichten für den Text-to-3D-Druck
Da OpenAI kontinuierlich daran arbeitet, innovative KI-Modelle wie Shap-E zu entwickeln und der Öffentlichkeit zugänglich zu machen, werden solche Technologien in Zukunft eine breite Anwendung finden und die Art und Weise, der 3D-Modellierung grundlegend verändern.
Alternativen zu Shap-E
Auch die Konkurrenz schläft nicht. Die Ergebnisse der jährlichen Umfrage unter Führungskräften der 3D-Druckindustrie zeigen, dass die automatische Erstellung von 3D-Modellen mithilfe von KI ein heißes Thema ist. Hier aktuelle Alternativen:
- Magic3D von Nvidia
- DreamFusion von Google
- Physna
Magic3D und DreamFusion
Nvidia, der Hersteller von Grafikprozessoren, kündigte Magic3D an, eine generative KI, die 3D-Modelle aus Texteingabe erstellen kann. Die Forscher erläutern in dem Papier, wie diese Technologie es jedem ermöglichen wird, 3D-Modelle zu erstellen, ohne dass eine spezielle Ausbildung erforderlich ist.
Magic3D ist die Reaktion auf DreamFusion, ein Text-zu-3D-Modell, das Google-Forscher im September 2022 veröffentlichten. Magic3D verwendet ein zweistufiges Verfahren, bei dem ein grobes, in niedriger Auflösung erstelltes Modell auf eine höhere Auflösung optimiert wird. Ähnlich wie bei DreamFusion wird ein Text-Bild-Modell verwendet, um ein 2D-Bild zu erzeugen, das dann in volumetrische NeRF-Daten (Neural radiance field) optimiert wird. Nach Angaben der Autoren des Papiers kann die resultierende Magic3D-Technik 3D-Objekte doppelt so schnell wie DreamFusion erzeugen.
Magic3D führt auch prompt-basierte 3D-Netzbearbeitung durch. Wird ein Basisprompt und ein niedrig aufgelöstes 3D-Modell bereitgestellt, lässt sich der Text anpassen, um das resultierende Modell zu verändern. Darüber hinaus zeigten die Autoren von Magic3D, wie man dasselbe Motiv über mehrere Generationen hinweg beibehält (ein Konzept, das als Kohärenz bekannt ist) und wie man den Stil eines 2D-Bildes (z. B. eines kubistischen Gemäldes) in ein 3D-Modell implementiert.
Physna
Physna Inc. erstellte in zwei Wochen einen generativen KI-Prototyp für 3D-Modelle und -Szenen mit 8.000 Modellen. Paul Powers, Gründer und CEO von Physna Inc., betont, dass generative KI im Jahr 2022 stark in den Fokus rückte. Daher beschloss das Unternehmen, eine Verbindung zwischen 3D-Druck und generativer KI einzugehen. Trotzdem ist die 3D-Druck-Branche in Bezug auf generative KI noch im Rückstand. Das liegt hauptsächlich an komplexen 3D-Modellen und einem Mangel an beschrifteten 3D-Daten. Die Erstellung von 3D-Modellen gestaltet sich oft schwierig, da sie in verschiedenen, inkompatiblen Formaten vorliegen und im Vergleich zu 2D-Modellen weniger Aufmerksamkeit erhalten. Nur wenige Unternehmen konnten sich bisher auf die Analyse von 3D-Modellen konzentrieren, da dies ein bisher ungelöstes Problem auf analytischer Ebene darstellt.
Zudem gibt es weniger 3D-Daten im Vergleich zu 2D-Daten, wie das DreamFusion-Team von Google bereits feststellte. Obwohl das Training an sogenannten NeRFs (Neural Radiance Fields) hilfreicher sein kann als das Training an 2D-Modellen, sind NeRFs kein guter Ersatz für echte, beschriftete 3D-Modelle. Das zeigt, dass generative KI in 3D-Bereichen ohne geeignete Lösung nicht so effizient funktionieren wird wie in anderen Anwendungsgebieten. Das Unternehmen hat außerdem Experimente durchgeführt, um die Kompatibilität der generativen KI mit dem 3D-Druck zu testen.
Welches sind die besten 3D-Drucker?
Die Stiftung Warentest nahm im November 2020 insgesamt acht 3D-Drucker unter die Lupe und kam zu dem Schluss, dass bereits Drucker unter 300 Euro gute Dienste leisten. Im Test waren der:
- XYZprinting da Vinci mini W+ (rund € 275)
- XYZprinting da Vinci Junior (rund € 465)
- Anycubic i3 Mega S
- Creality CR-10 V2
- Flashforge Adventurer 3
- Monoprice MP10
- Prusa i3 MK3S
- Renkforce (Conrad) RF100 XL
Testsieger Stiftung Warentest 2020
- Prusa i3 MK3S
- Renkforce RF100 XL V2 (nicht mehr erhältlich)
- XYZprinting da Vinci Mini w+ (derzeit ausverkauft)
Der Testsieger Prusa i3 MK3S war das teuerste Modell. Das Gerät ist einfach zu bedienen und flüsterleise. Der Renkforce RF100 XL verbraucht am wenigsten Strom, knapp dahinter der XYZprinting da Vinci Mini w+ auf Platz 3.
Gute Modelle unter 300 Euro
Selbst die preisgünstigsten Modelle unter 300 Euro erzielten immerhin ein „befriedigend“ im Qualitätsurteil. Der XYZprinting da Vinci mini w+ und der Anycubic Mega-S erhalten sogar beeindruckende Bewertungen von 2,1 beziehungsweise 2,2 für ihre Druckqualität und Druckdauer. In ähnlicher Weise können auch der Creality CR-10 V2 und der Flashforge Adventurer 3 aus dem mittleren Preissegment mit ähnlichen Ergebnissen mithalten.
Beste 3D-Drucker für Shap-E & Co. – welche Faktoren?
Der beste 3D-Drucker für Shap-E ist der, der die Anforderungen des jeweiligen Projekts erfüllt. Die Qualität der gedruckten Teile hängt von der Auflösung des 3D-Druckers, dem Material und dem Druckverfahren ab.
Faktoren für die Auswahl
Für die meisten Shap-E-Anwendungen ist ein 3D-Drucker mit einer Auflösung von mindestens 0,1 mm ausreichend. Für Anwendungen, die eine hohe Detailtreue erfordern, ist ein Drucker mit einer Auflösung von 0,05 mm oder weniger erforderlich.
Die Wahl des Materials hängt von den Eigenschaften des gedruckten Teils ab. Für Anwendungen, die eine hohe Festigkeit oder Haltbarkeit erfordern, eignen sich Materialien wie ABS oder PLA. Für eine hohe Biokompatibilität, empfehlen sich Materialien wie TPU oder PLA-HTM.
Das Druckverfahren hängt von den Anforderungen des jeweiligen Projekts ab. Für die meisten Shap-E-Anwendungen ist ein FDM-Drucker ausreichend. Für Anwendungen mit einer hohen Auflösung oder Detailtreue sind SLA-Drucker oder SLS-Drucker besser geeignet.
Basierend auf den Faktoren, einige der besten 3D-Drucker für Shap-E:
- Bambu Lab X1: Dieser Drucker bietet ein großes Druckvolumen, eine hohe Auflösung und eine breite Palette an Materialien. Er ist ein guter Allround-Drucker für Shap-E-Anwendungen.
- Prusa i3 MK3S+: Dieser Drucker ist zuverlässig und erschwinglich. Er bietet eine gute Auflösung und eine breite Palette an Materialien. Er ist eine gute Wahl für Shap-E-Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern.
- Formlabs Form 3L: Dieser Drucker bietet eine sehr hohe Auflösung und eine große Auswahl an biokompatiblen Materialien. Er ist eine gute Wahl für Shap-E-Anwendungen, die eine hohe Detailtreue oder Biokompatibilität erfordern.
- EOS P 770: Dieser Drucker ist für industrielle Anwendungen konzipiert. Er bietet eine sehr hohe Auflösung und eine breite Palette an Materialien mit besonderen Eigenschaften. Er ist eine gute Wahl für Shap-E-Anwendungen, die eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit erfordern.
Es gibt aber weitere 3D-Drucker, die für den Druck von Shap-E-Modellen geeignet sind. Einige der besten 3D-Drucker am Markt sind:
- Creality Ender 3 V2: Dieser 3D-Drucker ist preisgünstig und bietet eine hohe Druckqualität. Er ist einfach zu bedienen und hat eine große Community, die bei Fragen und Problemen helfen kann.
- Anycubic Photon Mono: Dieser 3D-Drucker ist ein Resin-Drucker und bietet eine sehr hohe Druckqualität. Er ist ideal für den Druck von kleinen Modellen und feinen Details.
- Anycubic Vyper: Dieser 3D-Drucker ist ein FDM-Drucker und bietet eine sehr hohe Druckqualität. Er ist ideal für den Druck von größeren Modellen und hat eine schnelle Druckgeschwindigkeit.
Weitere Faktoren, die beim Kauf eines 3D-Druckers für Shap-E zu berücksichtigen sind:
- Automatisierung: Einige 3D-Drucker bieten Funktionen zur Automatisierung des Druckprozesses, wie z. B. automatische Nivellierung des Druckbetts oder automatische Erkennung von Fehlern. Diese Funktionen sind für Shap-E-Anwendungen hilfreich, da sie den Benutzer entlasten und die Qualität der gedruckten Teile verbessern.
- Software: Einige 3D-Drucker werden mit proprietärer Software geliefert, die für Shap-E-Anwendungen optimiert ist. Diese Software kann Funktionen wie KI-gestütztes Design oder KI-gestützte Qualitätskontrolle bieten.
Zusätzliche Tipps für die Auswahl eines 3D-Druckers für Shap-E:
Bei der Auswahl eines 3D-Druckers für Shap-E ist es wichtig, die individuellen Anforderungen zu berücksichtigen, um die beste Qualität und Leistung für ihre Shap-E-Anwendungen zu erzielen. Darüber hinaus ein paar hilfreiche Tipps:
- Überlegen Sie, wie oft Sie den Drucker verwenden. Bei häufigem Einsatz ist ein zuverlässiger Drucker mit einer langen Lebensdauer zu wählen.
- Wie viel Platz haben Sie? Einige 3D-Drucker sind größer als andere. Stellen Sie sicher, dass Sie genügend Platz haben, um den Drucker zu verwenden und zu lagern.
- Welche Lautstärke? 3D-Drucker sind nicht immer flüsterleise. Am besten in einem separaten Raum aufstellen und per W-LAN vom Desktop oder Handy-App ansteuern.
- Lesen Sie Bewertungen von anderen Benutzern. Bewertungen können Ihnen helfen, einen Drucker zu finden, der Ihren Anforderungen entspricht.
Wie funktioniert ein 3D-Drucker?
Ein 3D-Drucker ist ein Gerät, das dreidimensionale Objekte schichtweise erstellt, indem es Materialien wie Kunststoff, Metall oder sogar Lebensmittel aufträgt und diese Schichten nach und nach aufbaut. Die Eingabe erfolgt in der Regel über eine digitale 3D-Modelldatei, die in einem bestimmten Dateiformat wie STL (Stereolithography) vorliegt. Hier ist eine grundlegende Erklärung des 3D-Druckprozesses und der Eingabe:
- Erstellung des 3D-Modells: Zuerst muss das gewünschte Objekt als digitales 3D-Modell entworfen werden. Dies kann mit verschiedenen 3D-Modellierungssoftwareprogrammen geschehen, die von professionellen CAD-Programmen bis zu benutzerfreundlicheren Tools reichen. Das erstellte Modell wird dann in einem kompatiblen Dateiformat wie STL gespeichert.
- Dateiformate GLB (GLTF Binary) und STL
GLB (GLTF Binary): Dieses Format ist eine Binärdatei, die auf dem offenen GLTF (Graphics Library Transmission Format) basiert. GLTF ist ein Format zum Speichern von 3D-Modellen und Szenen mit Fokus auf Effizienz und Interoperabilität. GLB ist die binäre Variante von GLTF und kombiniert alle erforderlichen Informationen wie Geometrie, Materialien, Texturen und Animationen in einer einzigen Datei. Es ist effizient in Bezug auf Speicherplatz und Ladezeiten und wird häufig für die Verwendung in 3D-Anwendungen, Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) verwendet.
STL (Stereolithography): STL ist ein älteres Dateiformat, das hauptsächlich für die Darstellung von 3D-Modellen von Oberflächen in Form von Dreiecksmeshes verwendet wird. Es wurde ursprünglich für den Einsatz in 3D-Druckern entwickelt, ist aber eher grundlegend im Vergleich zu moderneren Formaten wie GLTF. STL speichert nur die Geometrie von 3D-Modellen und enthält normalerweise keine Informationen über Materialien, Texturen oder andere Eigenschaften.
Wenn es um die Wahl zwischen GLB und STL geht, hängt die Entscheidung von Ihren spezifischen Anforderungen ab. Wenn Sie detaillierte 3D-Modelle mit Materialien, Texturen und möglicherweise Animationen speichern und verwenden möchten, ist GLB definitiv die bessere Wahl. Wenn Sie hingegen nur einfache Geometrien für 3D-Druckzwecke darstellen möchten, könnte STL ausreichen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass STL im Vergleich zu moderneren Formaten wie GLB begrenzte Funktionen bietet.
- Vorbereitung des Modells: Die 3D-Modelldatei wird in eine sogenannte Slicer-Software geladen. Der Slicer teilt das 3D-Modell in dünnere horizontale Schichten auf und generiert Anweisungen, wie der 3D-Drucker jede dieser Schichten drucken soll. Dabei werden Aspekte wie Druckgeschwindigkeit, Materialfluss und Druckkopfbewegungen berücksichtigt.
- Einstellungen anpassen: Der Benutzer kann verschiedene Einstellungen im Slicer vornehmen, wie z. B. Druckqualität, Füllungsdichte (bei hohlen Objekten), Schichthöhe (die Dicke jeder Schicht) und Stützstrukturen, die für überhängende Teile benötigt werden könnten.
- Übertragung an den Drucker: Die vorbereiteten Druckanweisungen werden entweder über USB, SD-Karte, WLAN oder eine andere Verbindungsmethode an den 3D-Drucker gesendet.
- Druckvorgang: Der 3D-Drucker erhitzt das gewählte Druckmaterial (z. B. Kunststoff) auf eine schmelzbare Temperatur und extrudiert es dann Schicht für Schicht. Der Druckkopf (Extruder) bewegt sich gemäß den Anweisungen des Slicers in präzisen Bewegungen über das Druckbett und legt das Material ab. Dabei härtet oder kühlt das Material aus und bildet die Schicht.
- Schicht für Schicht: Dieser Vorgang wird für jede Schicht wiederholt, bis das gesamte 3D-Modell gedruckt ist. Die Schichten fügen sich zusammen, um das endgültige dreidimensionale Objekt zu bilden.
- Fertigstellung: Nach Abschluss des Druckvorgangs wird das fertige Objekt vorsichtig aus dem Drucker entfernt. Je nach Druckmaterial und gewünschtem Endprodukt können noch weitere Nachbearbeitungsschritte wie Schleifen, Malen oder Montieren erforderlich sein.
Die Eingabe in den 3D-Drucker erfolgt also durch die digitale 3D-Modelldatei, die in einer Slicer-Software vorbereitet wird und die Anweisungen für den Druckprozess enthält. Dieser Prozess ermöglicht es, komplexe dreidimensionale Objekte aus digitalen Modellen zu erstellen.
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