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{{Navigation_Digitaler_Workflow|Schnittstelle_zwischen_Digitalisierung_und_CAD_(Projekt_Digitaler_Workflow)|CAD_(Projekt_Digitaler_Workflow)}}
===Selbstlernen===

Bitte '''lese zuerst''' in Ruhe die folgenden '''Informationstexte'''. Du wirst sie bei der Bearbeitung der dann folgenden '''Jobs to do''' benötigen!



====Einleitung====

[[Bild:Punktewolke_Kugel.png|thumb|right|Punktewolke einer gescannten Kugel]]Von der '''Digitalisierung''' zur '''CAD'''-Software müssen die 3D-Daten der digitalisierten Zähne "transportiert" werden. Das kann "offen" oder "geschlossen" geschehen. 

Bei der Digitalisierung entsteht aus dem realen Objekt eine '''Punktewolke'''. Das Objekt wird durch sehr viele Punkte (Voxel) mit jeweils drei Koordinaten (x,y,z) im Computer dargestellt. Das kennst du schon aus der '''Digitalisierung'''. Wie es mit dieser Punktewolke dann weiter zur '''Konstruktion''' geht, hängt davon ab, ob es sich um ein '''offenes''' oder ein '''geschlossenes''' System handelt.



===="Geschlossenes" System====

Von der Digitalisierung zur Konstruktion (CAD) werden die in '''verschlüsselten''' Dateien  weitergeleitet. Damit können die Daten aber nur in diesem jeweiligen System weiter verwendet werden.

*'''Vorteil''': Der Hersteller hat so eine bessere Kontrolle über die Arbeitsschritte und kann Fehlerquellen minimieren.
*'''Nachteil''': Der Anwender kann ausschließlich Geräte des Herstellers verwenden. Ein Datenaustausch mit anderen Systemen ist nicht möglich!

Zur Zeit werden viele geschlossene Systeme von den Herstellern geöffnet, weil Zahntechniker gemerkt haben, dass sie so viel mehr Möglichkeiten haben, die Vorteile verschiedener Systeme und Anbieter (z.B. Fertigungszentren) nutzen zu können. Sie kaufen daher bevorzugt offene Systeme.



===="Abgestimmtes" System====

Bei dieser Schnittstelle handelt es sich um ein offenes Dateiformat, das mit zusätzlichen Informationen wie Präparationsgrenze, Patientendaten und Einschubrichtung verschickt werden (STL-Datei plus Zusatzdateien). Diese Zusatzdateien sind nur auf bestimmte Systeme spezieller Hersteller abgestimmt und von ihnen verwendbar. Die dabei übermittelten STL-Daten sind allerdings offen verwendbar.



===="Offenes" System====

[[Bild:Stump_21.png|thumb|right|Digitalisierter Stumpf im STL-Format]]Der Laborscanner oder der Intraoralscanner leitet die Daten im offenen [http://de.wikipedia.org/wiki/STL-Format STL-Dateiformat] an die CAD-Software weiter. Es werden reine STL-Daten ohne zusätzliche Information weitergeleitet. Der Benutzer kann die Daten mit beliebiger offener CAD-Software verarbeiten.



====STL-Format====

Beim '''STL-Dateiformat''' ('''S'''urface '''T'''esselation '''L'''anguage, Beschreibung der Oberfläche durch Dreiecke) es sich um eine standardisierte Schnittstelle vieler CAD-Systeme für 3D-Daten. 

Ein '''dreidimensionales Objekt''' wird beim '''STL-Dateiformat''' mit Hilfe vieler '''Dreiecke''' dargestellt. Ein Dreieck besteht dabei aus drei Eckpunkten (engl. Vertex, Vertices) und drei Kanten (engl. Edge, Edges). Diese bilden zusammen eine '''dreieckige Fläche''' (engl. Face, Faces).

[[Bild:Stl_format_level_1.png|thumb|right|3 Punkte definieren ein Dreieck in einer STL-Datei]]Man benötigt ''' je drei Koordinaten''' im dreidimensionalen Koordinatensystem (x,y,z) für die '''Eckpunkte'''. Die Ecken müssen von außen gesehen gegen den Uhrzeigersinn aufgeschrieben werden. Damit wird festgelegt, wo die Außen- und wo die Innenseite der Fläche ist. 

Das sieht dann in einer STL-Datei z.B. so aus:


 solid ''name''
  facet normal
   outer loop
    vertex ''x y z''
    vertex ''x y z''
    vertex ''x y z''
   endloop
  endfacet
 endsolid ''name''


''Name'' ist der frei wählbare Name des Objektes. Jeder vertex ''x y z'' legt jeweils die Koordinaten des ersten, zweiten und dritten Eckpunktes fest. Die Ecken müssen von außen gesehen gegen den Uhrzeigersinn aufgeschrieben werden!



====Manifold====

Ein '''Dreiecksnetz''' muss bestimmte Bedingungen erfüllen, damit es von CAD-Software fehlerfrei verarbeitet werden kann. Man sagt, das Netz muss '''manifold'''" (wohlgeformt) und sein. Das bedeutet unter Anderem, dass

*jede Kante (edge) Teil von höchstens zwei Dreiecken ist.
*keine Kante (edge) eine andere überlappt .
*keine Kante eine andere unterbricht.



====Punkt- und Flächennormalen====

Lasse dir in Blender sowohl die '''Flächen-''' als auch die '''Punktnormalen''' deiner STL-Datei '''darstellen'''. Erarbeite dir mit dessen Hilfe, wie Punkt- aus Flächennormalen erzeugt werden.

Dieser Screencast erklärt den Zusammenhang zwischen Flächen- und Punktnormalen:

[[file:cad_cam_screencast_normalen_ls2.webm]]


Video zur Darstellung der Normalen mit Blender 2.8 (im obigen Video wird noch Blender 2.7 verwendet)!

[[file:dw_blender_normalen_i720.mp4]]


====Job to do====


{{Vorlage:Lernwerkstatt_Farbe_Auftrag|'''"Job to do" Level 3'''

Die Punktewolke deines eckigen Stumpfes muss nun in das STL-Format exportiert werden. (Solltest du in der Lernsituation 1 im Level 1 einen Quader digitalisiert haben, dann sprich bitte unbedingt jetzt deine Lehrerin bzw. deinen Lehre an!

Du sollst alle '''Dreiecks-Flächen''' (Faces) der Punktewolke '''ins STL-Format "exportieren"'''.

Der '''Screencast''' unten zeigt dir, wie du vorgehen musst. Sollten die '''Normalen''' bei der Kontrolle nicht nach außen''' zeigen, dann hast du deine Eckpunkte von außen gesehen nicht gegen sondern im Uhrzeigersinn geschrieben. Korrigiere deine STL-Datei entsprechend.

[[Datei:Blender vertex edge face select select non manifold.png|mini|Editmode, Edge-Select, Select, Select all by Trait, Select non manifold]]

'''Kontrolliere''' anschließend sorgfältig, ob dein Netz nach den oben genannten Bedingungen '''wohlgeformt (manifold)''' ist: In Blender machst du das auch im Editiermodus und eingeschaltetem Kanten- oder Eckenmodus (oben links neben der Taste "Bearbeitungsmodus" der Strich; bzw. im Editiermodus Shortcut 2) mit dem Befehl Auswählen (engl. Select) - nicht mehrfach (engl. non manifold), die du rechts neben dem Kantenmodus findest. Dir werden dann alle Kanten orange angezeigt, die nicht "manifold" sind. Die Übersetzung "nicht mehrfach" in Blender ist leider falsch ;-). Korrigiere deine STL-Datei, falls bei der Kontrolle noch Kanten orange (also als "nicht manifold") angezeigt werden. Achtung, die vier unteren Kanten sind immer "nicht manifold", da sie ja an das Loch im "Boden" des Stumpfes grenzen und damit kein Nachbardreieck an dieser Kante haben. 


Wenn du fertig bist, '''speichere''' die fertige STL-Datei an '''geeigneter Stelle''' (Beachte das Datenmanagement!) in deinem Home-Verzeichnis.

Drucke deine STL-Datei aus und füge sie deinen Unterlagen hinzu. 

Fertige ein '''Bildschirmfoto''' mit den richtigen '''Kontrollinien''' in Blender an. Drucke es aus und füge es deinen Unterlagen hinzu.

'''Drucke''' dir ein '''Bildschirmfoto''' von der Darstellung der '''Punkt- und Flächennormalen''' deiner STL-Datei in Blender aus. Beschreibe auf dem Ausdruck kurz, wie die Punktnormalen aus den Flächennormalen erzeugt werden.


Screencast zum Erstellen einer STL-Datei: ('''Achtung''', der Screencast enthält einen '''Fehler'''!! Der erläuterte Normalvektor hat den Endpunkt (0,-1,0) und nicht wie gezeigt (0,0,-1)! Sorry ;-).

[[file:cad_cam_screencast_stl_ls2.webm]]


Video zur Darstellung der Normalen mit Blender 2.8 (im obigen Video wird noch Blender 2.7 verwendet)!

[[file:dw_blender_normalen_i720.mp4]]}}



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[[:file:dw_loesung_ls2_level_3.pdf | Lösung]] zum Job to do im Level 3.

[[Kategorie:Projekt Digitaler Workflow]]