Die dritte Dimension erobert nicht nur die Kinos

Präzise Messtechniken finden neue Anwendungsgebiete - 06.02.2013 10:00 Uhr

Nürnberg  - Licht spielt eine ausschlaggebende Rolle. Bei einer angewandten Messmethode wird ein gleichmäßiges Licht-Gitterraster auf das zu vermessende Objekt projiziert. Das Lichtgitter passt sich den Konturen des Untersuchungsgegenstandes genau an und Sensoren liefern dem Computer die nötigen Daten, um ein dreidimensionales Modell zu berechnen.

Mit Hilfe einer kleinen Handkamera, die problemlos auch im Mund des Patienten Platz findet, werden Aufnahmen gemacht und zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt.

Foto: Franziska Baur

Mit Hilfe einer kleinen Handkamera, die problemlos auch im Mund des Patienten Platz findet, werden Aufnahmen gemacht und zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt.

Foto: Franziska Baur

Je nachdem wie fein und genau eine Messung sein muss, werden unterschiedliche Licht-Sensoren eingesetzt, erklärt der Physik-Professor Dr. Gerd Häusler vom Lehrstuhl für Optik, an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).

Um beispielsweise die Oberfläche einer Gleitsichtbrille auf Risse oder Wellen hin zu überprüfen, werden sehr sensible Sensoren eingesetzt. Die Vorteile der 3D-Messtechnik hat der Physikprofessor bereits vor 30 Jahren erkannt – und war damit einer der Pioniere auf diesem Gebiet. Seitdem forscht der heute 68-Jährige in diesem Bereich. Einen Boom erfahre das Verfahren jedoch erst seit circa fünf bis zehn Jahren, so Häusler.

Auch in Zahnarztpraxen werden zunehmend 3D-Messverfahren eingesetzt. Zahnarzt Tobias Wicklein nutzt seit vier Jahren eine solche Methode, um optische Zahnabdrücke anzufertigen und danach beispielsweise Teilkronen anzufertigen. Vorläufermodelle lernte er bereits vor über zehn Jahren während seines Zahnmedizinstudiums kennen, aber erst nach dem Besuch einer Fachmesse in Köln entschied er sich 2009, die Methode auch in der eigenen Praxis einzuführen.

Mit einer Handkamera – nicht viel größer als ein Stift – werden im Mund Aufnahmen gemacht. Diese werden direkt auf den Computer übertragen und zu einem plastischen 3D-Modell zusammengefügt. Das Ergebnis ist unverzüglich auf dem Computermonitor sicht- und kontrollierbar. Um mögliche Reflektionen zu verhindern, werden die Zähne vorher mit einem mattierenden Puder bedeckt. Erst wenn der Patient seinen Kopf ruhig und

der Zahnarzt seine Hand stabil hält, löst die Kamera aus und macht Fotos. So wird verhindert, dass Aufnahmen durch Atem- oder Wackelbewegungen unscharf werden. Bereits nach zwei bis drei Minuten sind alle nötigen Aufnahmen angefertigt und die Computersoftware kann virtuell den passenden Zahnersatz modellieren.

„Die Patienten reagieren sehr gut auf die Methode“, sagt Wicklein. „Die meisten finden es spannend, denn sie können zusehen, wie die Aufnahmen entstehen.“ Das von vielen Patienten als lästig empfundene Abnehmen von Zahnabdrücken hat damit ein Ende. Und auch der Zeitaufwand beim Zahnarzt kann verringert werden. Mit entsprechenden Geräten kann der Zahnarzt direkt in der Praxis aus den 3D-Daten den passenden Zahnersatz herstellen. Innerhalb einer Sitzung können so der Abdruck genommen und der neue Zahnersatz eingepasst werden. Einen kleinen Nachteil hat Wicklein bei der Methode allerdings entdeckt: „Manchmal will der Computer nicht so, wie ich das will.“

Dank der 3D-Technik kann das Ergebnis direkt auf dem Bildschirm in Augenschein genommen werden.

Dank der 3D-Technik kann das Ergebnis direkt auf dem Bildschirm in Augenschein genommen werden.

Da die 3D-Messaufnahmen nicht mit Laser, sondern nur mit ungefährlichen Leuchtdioden (LEDs) durchgeführt werden, brauchen Patienten keine Bedenken zu haben, wenn sie von einer 3D-Kamera Zähne, Kopf oder sogar den ganzen Körper optisch vermessen lassen, sagt Häusler. Die 3D-Messtechnik sei „so ungefährlich wie ein Foto“ versichert der Physiker.

Neben der Methode, die auf einzelnen Aufnahmen basiert, gibt es auch Messmethoden, die mittels einer Filmaufnahme Daten generieren. Ein Beispiel dafür sind die Flying Triangulation Sensoren, die am Lehrstuhl für Optik an der FAU derzeit entwickelt werden. Ihr Vorteil: Sie vermessen die Objekte noch vollständiger und können dadurch noch genauere Modelle anfertigen. Denn beim Filmen werden wesentlich mehr Daten gesammelt als bei Einzelaufnahmen. Darüber hinaus können die Flying Triangulation Sensoren bereits die Farbgebung des Objekts erkennen. Durch eine eingebaute Farbkamera wird nicht nur die Form, sondern auch die Textur erkannt und auf das virtuelle Modell übertragen.

Gesichtsaufnahmen sehen dadurch wesentlich plastischer aus und dem Original deutlich ähnlicher als schwarz-weiße Modelle. Von kunsthistorischen Skulpturen bis hin zu Bauteilen in der Autoindustrie können

so die unterschiedlichsten Objekte

vermessen und modelliert werden. „Unsere Sensoren sind so gut, wie die Physik es erlaubt“, sagt Häusler.