Workshop: 3D-Modelle mithilfe von KI konstruieren - so geht's!

Ob Prototypenbau, Kunstobjekte oder passgenaue Ersatzteile: Der 3D-Druck hat sich längst als Innovationstreiber in unterschiedlichsten Branchen etabliert. Doch jetzt steht ein weiterer Durchbruch bevor – angetrieben durch künstliche Intelligenz (KI).

Die führenden Hersteller Elegoo (www.elegoo.com), Bambu Lab (bambulab.com/de), Anycubic (de.anycubic.com), Creality (www.creality.com) und Prusa (www.prusa3d.com/de) liefern immer mehr Drucker bereits mit smarten Funktionen aus, damit sie zum Beispiel Fehler beim Drucken erkennen.

KI-gestützte Software kann Fehler in Entwürfen automatisch aufspüren, Vorschläge zur Optimierung machen oder sogar aus einfachen Skizzen komplette Modelle generieren. Damit verkürzt sich die Entwicklungszeit enorm, während die Einstiegshürden sinken.

Selbst Anwendern mit wenig Erfahrung im 3D-Design eröffnen sich neue Wege: Wer eine Idee grob skizzieren oder in wenigen Worten beschreiben kann, erhält mit KI-Tools in kurzer Zeit ein druckfertiges Modell. Dieser Artikel taucht ein in die Welt KI-gestützter 3D-Konstruktionen, stellt wegweisende Anwendungen und Tools vor und gibt praktische Tipps für den Einstieg in das intelligente 3D-Design.

Das kann ChatGPT: einfache Modelle mit wenigen Prompts

Eine erste gute Adresse für 3D-Konstrukteure ist die KI von ChatGPT unter chatgpt.com in Kombination mit der Software OpenSCAD (kostenlos unter openscad.org) : Das Open-Source-3D-Programm verwendet Skripte, um Modelle zu definieren, sodass man nicht selbst alles Relevante in einer grafischen Benutzeroberfläche zusammenklicken muss.

Das klingt ambitioniert, ist aber recht einfach umzusetzen, wie ein bei Reddit veröffentlichtes Beispiel zeigt: Hier hat ein Nutzer einen Adapter konstruiert, um eine Exzenterschleifmaschine an einen Industriestaubsauger anzuschließen. In ChatGPT lautet der erste Prompt: „Ich möchte einen Adapter, um meine Exzenterschleifmaschine an meinen Industriestaubsauger anzuschließen. Der Staubabsauganschluss der Schleifmaschine hat einen Außendurchmesser von 34 mm und der Schlauch des Industriestaubsaugers einen Außendurchmesser von 44,5 mm.“

Das Ergebnis war zunächst der Hinweis auf fertige Adapter aus dem Handel und die Option, eine STL-Datei für den 3D-Druck zu erzeugen (siehe weiter unten "Knowhow – Dateiformate für 3D-Druck“). Wir entscheiden uns aus technischen Gründen für ein OpenSCAD-Skript. Dessen Code übernehmen Sie in das Editorfenster einer neuen OpenSCAD-Datei. Drücken Sie die Taste [F5] für eine Vorschau, erhalten Sie Fehlermeldungen.

Die Software kann nicht mit Umlauten und dem ß umgehen, Höhe muss zu Hoehe und Außen zu Aussen geändert werden. Das klappt am schnellsten mit der Tastenkombination [Strg]+[Umschalt]+[F] und der Suchen-Ersetzen-Funktion. Danach zeigt [F5] die Vorschau an. Mit der Taste [F6] wird das Modell gerendert und kann danach exportiert oder einer Slicer-Software wie Bambu Studio oder Elegoo Slicer übergeben werden. Hier sind Anpassungen von Material und Druckoptionen möglich.

Anschließend wird der 3D-Druck auf einem Filament- oder Resin-Drucker gestartet. Wir haben es mit den Modellen Saturn 4 Ultra 16K von Elegoo und Bambu Lab X1 Carbon ausprobiert und waren vom Ergebnis überzeugt. Der Adapter hat mit knapp 21 Gramm Filament weniger als 25 Cent gekostet – im Handel sind entsprechende Varianten für 5 bis 10 Euro zu haben.

Die besten KI-Designer-Seiten

Es gibt diverse interessante KI-Designer-Seiten. Die Webseite www.kaedim3d.com präsentiert sich als Pionier im Bereich der automatisierten 3D-Modellierung. Der britische Tech-Anbieter Kaedim stellt künstliche Intelligenz ins Zentrum seines Angebots und verspricht, aus 2D-Bildern innerhalb von Minuten realistische 3DModelle zu generieren. Wenige Mausklicks genügen, um aus Skizzen und Konzeptgrafiken fertige editierbare 3D-Assets zu erschaffen.

Bei www.meshy.ai/de wird schon auf der Startseite klar: Der Dienst will kreative 3D-Workflows vereinfachen und beschleunigen. Im Mittelpunkt steht der KI-gestützte Konverter, der es erlaubt, mittels Texteingaben (Text to 3D) in kurzer Zeit ansehnliche 3D-Modelle zu generieren.

Ergänzend bietet Meshy.ai Funktionen zum Umwandeln von 2D-Bildern in 3D-Objekte (Image to 3D) an. In der Community-Sektion werden Tutorials, Tipps und Inspirationen für Einsteiger wie Fortgeschrittene geteilt.

Das Angebot von Spline (spline.design) präsentiert sich als Plattform für das Erstellen und Bearbeiten von 3D-Inhalten im Browser. Im Zentrum steht dabei eine benutzerfreundliche und interaktive Oberfläche, mit der auch Anfänger komplexe ohne detaillierte technische Vorkenntnisse 3D-Objekte gestalten können. Die Seite bietet Tools für das Importieren und Exportieren verschiedener Dateiformate an. Beispielgalerien und eine Dokumentation erleichtern den Einstieg.

Checkliste: 3D-Modelle mit KI erstellen

Die KI kann Sie beim Konstruieren von 3D-Modellen unterstützen – zaubern kann sie (noch) nicht. Deshalb sollten Sie einige Punkte beachten, bevor Sie loslegen.

• Zieldefinition und Einsatzgebiet festlegen: Bevor Sie mit der Generierung beginnen, sollten Sie klar definieren, in welchem Kontext das 3D-Modell eingesetzt werden soll – von Produktdesign über Architektur bis hin zu Gaming oder virtueller Realität.
• Passende KI-Tools auswählen: Es existiert eine Vielzahl spezialisierter Softwarelösungen und Webdienste wie Meshy. Ein Vergleich des Funktionsumfangs hilft dabei, das beste Tool für das anvisierte Projekt auszuwählen.
• Datenmaterial und Referenzen sammeln: Je mehr gute Referenzbilder, Skizzen oder Textbeschreibungen vorliegen, desto präziser kann die KI das gewünschte Modell erzeugen. Die Qualität des Inputs beeinflusst maßgeblich das spätere Ergebnis.
• Parameter und Vorgaben definieren: Materialeigenschaften, Texturen, Maßstab und spezifische Gestaltungswünsche sollten im Vorfeld detailliert als Anleitung für die KI formuliert werden – sei es in Form von Prompts oder durch direkte Eingabe in das Tool. Das optimiert die Ergebnisse und vermeidet in vielen Fällen eine spätere Nachbearbeitung.
• Modell optimieren: Nach der automatischen Generierung ist eine manuelle Nachbearbeitung meist unverzichtbar. Prüfen Sie das Ergebnis auf Details, Verbesserungspotenzial und technische Tauglichkeit für den geplanten Einsatz. Empfehlenswerte Programme für das Nachbearbeiten von 3D-Modellen am PC: Tinker-CAD, Blender und FreeCAD.

Info: Know-how – Dateiformate für den 3D-Druck

Bevor ein Werkstück konstruiert und anschließend Schicht für Schicht im 3D-Drucker aufgebaut werden kann, steht etwas Grundlegendes auf dem Plan: die Wahl des passenden Dateiformats. Tatsächlich existieren zahlreiche Formate für den 3D-Druck, die sich hinsichtlich Funktionalität, Kompatibilität und Detailtiefe unterscheiden. Die zu Ihrem 3D-Drucker passende Software kann in der Regel mit einer Vielzahl von Formaten umgehen.

• STL: Am bekanntesten und auch am weitesten verbreitet ist das STL-Format (Stereolithografie). Bereits seit den späten 1980er-Jahren dient es als Standard-Schnittstelle. STL-Dateien speichern 3D-Objekte als eine Oberfläche aus miteinander verbundenen Dreiecken. Die Einfachheit des Formats garantiert breite Kompatibilität mit nahezu allen 3D-Druckern und Slicer- Programmen. Allerdings kennt STL keine Farbinformationen oder Materialzuweisungen – ein Nachteil, wenn komplexere Modelle gefragt sind.

• OBJ: Weitaus vielseitiger als STL präsentiert sich das OBJ-Format. Neben der reinen Geometrie erlaubt OBJ die Speicherung von Farb- sowie Texturinformationen und ist damit vor allem für anspruchsvolle Projekte interessant. Häufig werden OBJ-Dateien mit zugehörigen MTL-Dateien (Materialdefinitionen) eingesetzt. Die breite Softwarekompatibilität macht dieses Format sowohl für den 3D-Druck als auch für Animation und Visualisierung attraktiv.

• 3MF: Das 3MF-Format (3D Manufacturing Format) entstand als Antwort auf die Limitierungen älterer Formate wie STL und OBJ. 3MF speichert nicht nur Geometrie, sondern auch Farb-, Material-, Schicht- und Druckeinstellungen in einer einzigen Datei. Seine offene Struktur fördert den Informationsaustausch und reduziert Übertragungsfehler. Unterstützt wird 3MF inzwischen von vielen modernen 3D-Druckern und Softwarelösungen.
• Weitere Formate: Für spezielle Anwendungen kommen weitere Formate wie AMF (Additive Manufacturing File Format) oder PLY (Polygon File Format) zum Einsatz. Während AMF als XML-basiertes Format zahlreiche Zusatzinformationen speichert, unter anderem zu Materialien und Baugruppen, findet PLY vor allem bei der Erfassung von 3D-Scans Verwendung, weil es eine Vielzahl an Punktdaten mitsamt Farbinformationen speichern kann.

Wer die Möglichkeiten des 3D-Drucks voll ausschöpfen will, sollte sich also nicht nur mit den technischen Eigenschaften, sondern auch mit den jeweiligen Stärken und Schwächen der Dateiformate auseinandersetzen.

Info: Prompt-Tuning für 3D-Konstruktionen mit KI

Das Generieren von 3D-Modellen mit KI eröffnet in den Bereichen Design und Konstruktion viele neue Möglichkeiten. Wie gelingt es, von einer KI wirklich hochwertige, realistische oder kreative 3D-Konstruktionen zu erhalten? Die Antwort liegt in der geeigneten Formulierung der Prompts – also jenen Anweisungen, mit denen der Nutzer die KI füttert.

• Klare und präzise Beschreibung: Je spezifischer der Prompt, desto besser wird das Ergebnis. Statt einfach 3D-Modell eines Autos zu schreiben, empfiehlt es sich, Details einzubauen: detailliertes 3D-Modell eines sportlichen Elektroautos mit einem aerodynamischem Design, blauer Lackierung und markanter LED-Beleuchtung, Ansicht von vorn.

• Stilistische und technische Vorgaben: Es lohnt sich, den gewünschten Stil oder die Inspirationsquelle im Detail zu definieren. Ein praktisches Beispiel: „Erstelle ein 3D-Modell eines futuristischen Actionhelden: Pose:
  • Kampfpose, ein Bein vor, eine Hand mit Plasma-Kanone ausgestreckt
  • Kopf: offenes Gesicht mit Tech-Visor (halbhoher Scanner, futuristisch)
  • Stil: Rüstung im Avengers-Futurismus, muskulös, detailliert
  • Größe: maximal 150 mm hoch, perfekt für FDM-Druck
  • Ausrüstung: Arm-Plasma-Kanone + sichtbare Rüstungsdetails
  • Gesicht sichtbar, mit klarer Visor- Technologie und stelle eine STL-Datei zum Download bereit.“

• Materialien und Texturen angeben: Die Materialwahl beeinflusst das Endprodukt maßgeblich: „3D-Modell eines Hockers aus poliertem Metall mit Sitzfläche aus hellem Eichenholz und realistischen Texturen.“

• Nutzungskontext hinzufügen: Soll das Modell animierbar oder für den 3D-Druck optimiert sein? Ein Beispiel: „Funktionsfähiges 3D-Modell einer Zahnradmechanik, vorbereitet für eine 3D-Druckproduktion, inklusive passender Toleranzen.“

• Komplexität und Detaillierungsgrad definieren: KI kann sowohl sehr einfache als auch komplexe Strukturen erstellen. Die Vorgabe Low-Poly-3DModell eines Porsche 911 ergibt ein anderes Resultat als High-Poly-3D-Modell einer historischen Dampflokomotive.
• Visuelle Referenzen einbinden: Die Design-Plattformen erlauben zunehmend das Hochladen von Bildern als Referenz. Diese lassen sich dann mit einem passgenauen Prompt wie „Basierend auf diesem Foto: Erstelle ein realistisch texturiertes 3D-Modell einer Art-Déco-Vase“ kombinieren. Das bewirkt, dass die Ergebnisse oft noch überzeugender werden.