Katzen zum Leben erwecken mit CAD

Dies ist die Übersetzung des englischsprachigen Blogbeitrags von Sara Zuckerman, Content Marketing Specialist in Brand Offer Marketing für SOLIDWORKS und 3DEXPERIENCE WORKS.

In der nordischen Mythologie wird die Göttin Freyja auf einem wunderschönen Wagen von zwei Katzen gezogen. Wie es der Zufall will, liebt Prinzessin Freyja, die im Jahr 2021 den SOLIDWORKS Magic Wheelchair erhalten hat, Katzen mehr als alles andere auf der Welt.

Magic Wheelchair in Form eines Schlosses, das von einer schwarzen und einer weißen Katze gezogen wird

Als das SOLIDWORKS Team Freyja zum ersten Mal getroffen hat, erzählte sie von all ihren Wünschen und Träumen. Das Team wollte Freyjas Träume wahr werden lassen. Schnell entstand die Idee, ein Prinzessinnenschloss zu konstruieren. Aber wie lässt sich die Idee mit den Katzen umsetzen? Chinloo Lama hatte von der Göttin Freyja berichtet und Rob Jost, SOLIDWORKS Product Definition Senior Manager und bekannter Katzenliebhaber, griff genau diese Idee auf. Prinzessin Freyja sollte auf einem Schloss in den Wolken sitzen, das von zwei Katzen gezogen wird – genau wie ihre Namensvetterin.

Für Rob war das nicht nur die Chance, etwas komplett Neues zu entwickeln, sondern auch die perfekte Gelegenheit, um die Grenzen der Sub-D-Modellierungslösung xShape in 3D Sculptor zu testen. Rob ist ein erfahrener SOLIDWORKS Anwender. Er war sich allerdings sicher, dass das browserbasierte Werkzeug xShape die richtige Wahl war, um die Idee umzusetzen. Der Konstruktionsprozess wäre langwierig und umständlich, wenn ein organischer Körper in Form einer Katze mit einem parametrischen Modellierungswerkzeug wie SOLIDWORKS modelliert werden soll.

Rob sagte: „Ich benötigte etwas, mit dem ich die Form grob modellieren konnte, anstatt sie anhand von Zeichnungen zu erstellen. xShape war für mich die einzig naheliegende Option. Und für jemanden, der mit xShape arbeitet, war es eine großartige Gelegenheit, die Grenzen der Software zu testen und zu erweitern.“

Erstellung des Katzenmodells mit xShape in 3D Sculptor anhand eines Fotos einer laufenden Katze im Hintergrund

Rob hat vorher noch nie darüber nachgedacht, eine Katze mit einer CAD-Software zu konstruieren. Durch das Sub-D-Werkzeug konnte er die Konstruktion anders angehen als mit parametrischen Werkzeugen. „Sobald ich mich darauf fokussiert habe, eine Katze zu konstruieren, standen alle benötigten Werkzeuge in xShape zur Verfügung“, sagte er. „Offen gesagt – es war hauptsächlich Schieben, Ziehen, Modellieren und dann ein wenig Modifizieren. Ich habe nur etwa 20 Prozent aller xShape Werkzeuge verwendet und es hat wunderbar funktioniert.“

Für die Katzenkörper hat Rob im Internet Bilder von Katzen herausgesucht. Er fügte die Bilder in xShape im Hintergrund ein und modellierte die Katzen mithilfe der Vorlage. Als es an die Details ging, z. B. die Augen und Nasen der Katzen, hat sich Rob zu Hause zwei reale Modelle genauer angeschaut: Milo und Fonzy.

Links: Robs Katzen Milo und Fonzy; rechts: Milo vor einem Bildschirm, auf dem das Modell des Katzenkopfes in 3D Sculptor geöffnet ist

Eine sitzende oder stehende Katze zu erstellen, ist die eine Sache. Aber die Katzen, die Freyjas Schloss ziehen sollten, mussten in Bewegung sein. Dafür waren einige Versuche nötig. Mit dem ersten Modell testete Rob seine Fähigkeiten. Er wollte sehen, ob er überhaupt eine realistische Katze erstellen konnte. Das Modell sah allerdings eher aus wie ein Zylinder. Das Team war sich einig, dass es dynamischer werden musste. Rob überarbeitete das Modell, schaute sich Videos auf YouTube an und beobachtete, wie seine eigenen Katzen umherschlichen und dem Licht eines Laserpointers hinterher jagten.

Nach dem nächsten Versuch in xShape hatte Rob zwei Katzen erstellt, die einen dynamischen Sprung nach vorne machen. Sie sehen extrem realistisch aus und ähneln Freyjas Katze (und natürlich Robs Katzen).

Fertige Katzenmodelle in xShape

Sobald die Konstruktionen fertig waren, stand die nächste Herausforderung an: die Fertigung. Die ursprüngliche Idee war, die Katzen aus Schaumstoff zu fertigen und sie mit Drähten an der Vorderseite des Schlosses zu befestigen (ähnlich wie bei einem Ausleger). Die Drähte sollten mit Stoff überzogen werden und wie Geschirre oder Zügel aussehen.

Rob schickte das Katzenmodell an Santiago Laverde in Texas, um das Konzept zu testen. Santiago Laverde ist Experte im Schaumstofffräsen und hat zu Hause eine CNC-Maschine. Er konnte zwar den Katzenkopf aus Schaumstoff herstellen, aber für den Körper waren weitere Überlegungen notwendig. Dünne Schaumstoffteile können leicht kaputtgehen. Rob befürchtete, dass die Schwänze und Beine der Katzen abbrechen könnten. Fräsen bedeutet auch weniger genaue Schnitte und viel mehr Schleif- und Handarbeit für das Team in Waltham. Rob wollte, dass die Katzen genauso echt aussehen wie in der CAD-Ansicht und dass sie robust sind. Also hat er seine Katzenkonstruktion in einzelne Teile zerlegt und sich dem 3D-Druck zugewandt.

Zerlegung der Katzenmodelle in einzelne Teile als Vorbereitung für den 3D-Druck

Der 3D-Druck ermöglicht eine präzisere und realistischere Darstellung der Katzen. Die Teile entsprachen genau Robs Konstruktionen. Er aktivierte die Drucker aller Beteiligten. In den zwei Wochen, die er für den 3D-Druck aller Katzenteile benötigte, nutzte Rob alle verfügbaren 3D-Drucker im 3DEXPERIENCE Lab und die privaten 3D-Drucker von Annie Cheung, Gabe Enright und Sal Lama. Als alle Teile fertig gedruckt waren, klebte Rob sie zusammen. Anschließend musste er sie kaum noch nachbearbeiten – nur ein wenig abschleifen und kleine Risse auffüllen.

Links: Rob mit seinem Modell des Katzenkopfes; rechts: alle Teile (Körper mit Kopf, Beine, Schwanz) des Katzenmodells

Katzenaugen sind unverwechselbar. Anstatt sie selbst herzustellen oder sie zu bemalen, kaufte Projektleiterin Annie Cheung verschiedenfarbige Katzenaugen im Internet. Rob musste einen Weg finden, sie in sein Modell einzubauen. Er hat die Plastikaugen abgemessen und in seinem CAD-Programm sichergestellt, dass sie ins Modell integriert werden können.

Rob hat die Katzenköpfe mithilfe der CAD-Anwendung in Einzelteile zerlegt. Er trennte das Gesicht direkt hinter den Augen ab. Für jedes Auge wurde ein Loch ausgeschnitten, sodass die Augen nach dem 3D-Druck von hinten eingesetzt werden konnten und vorne etwas herausschauten. Dann klebte er das Gesicht mit dem anderen Teil des Kopfes zusammen. Rob wollte ursprünglich, dass die Augen orange und gelb sind. Das Team entschied sich letztendlich jedoch für lila und blau, damit die Katzen nicht gruselig wirken und zum Farbkonzept passen.

Modell und Umsetzung des Katzenkopfes

Zwei Wochen lang hat Rob beobachtet, wie seine Katzenkonstruktionen zum Leben erwachten. Nachdem alle Teile gedruckt und zusammengeklebt waren, konnte er die Katzen streicheln – genau wie Milo und Fonzy zu Hause. Sie sahen fast genauso aus wie seine eigenen, echten Katzen.

Eine echte Hauskatze wiegt zwischen 3 und 6 Kilogramm. Die 3D-gedruckten Katzen haben jedoch über 12,5 Kilogramm gewogen. Die Idee, sie an Drähten vor dem Schloss zu befestigen? Nicht mehr umsetzbar.

Rob mit dem schwarzen Katzenmodell

„So kamen wir auf den ‚Schlitten'“, sagte Rob. Der Schlitten ist eine Plattform aus Holz, die an der Vorderseite des Schlosses befestigt wurde. Die Katzen wurden mithilfe von zwei Stäben an der Plattform angebracht. Sal Lama kümmerte sich um die Befestigung des Schlittens am Schloss. Der Schlitten ist so konstruiert, dass er zusammengeklappt und kompakt gelagert werden kann. Freyjas Familie kann die Katzen, das Schloss und die Stäbe entfernen, um den Platzbedarf zu minimieren.

Um den Schlitten zu bauen, hat Rob zwei gefräste Holzteile verwendet, passende Stäbe an der Oberseite und Rollen an der Unterseite befestigt. Anschließend wurden passende Löcher für die Stäbe in die Katzenkörper gebohrt. Rob erstellte außerdem die 3D-gedruckten Halterungen, die die Katzen am richtigen Platz fixieren.

Schlitten des Magic Wheelchair zur Montage der Katzen

Nachdem die Logistik der Katzen gesichert war, gab es nur noch eine Aufgabe: sie mussten bemalt werden. Dafür kamen Meaghan Murphy und Vincent Liu ins Team. Sie sind selbst Katzenliebhaber und hatten sehr viel Spaß daran, die Katzen in unterschiedlichen Farben zu gestalten. Eine Katze war schwarz und weiß – sie sah fast aus, als hätte sie einen Smoking an. Die andere Katze war etwas phantasievoller – weiß mit rosafarbenen Tigerstreifen auf dem Rücken.

Jetzt fehlte nur noch der letzte Schliff. Rob kaufte im Internet künstliche Schnurrhaare, bohrte winzige Löcher in die Gesichter und klebte die Schnurrhaare mit Sekundenkleber an, um die Katzen noch realistischer wirken zu lassen. „Das war einer der Momente, in denen man sich zurücklehnen konnte, denn man dachte: Das sieht so echt aus!“. Bemalt und mit Schnurrhaaren sahen die Katzen genauso aus wie seine CAD-Modelle. Chinloo stellte Halsbänder mit passender Stoffverkleidung her und vollendete so die Katzenmodelle. Am Ende sahen die Katzen wirklich so aus, als würden sie das Schloss ziehen – genau wie bei Göttin Freyja.

Fertiggestellte Katzen mit Details wie Bemalung, Augen und Halsbändern

Als die Katzen endlich fertig waren, war Rob begeistert. „Ich weiß noch, wie ich dachte: Wow! Ich kann nicht glauben, dass wir die Katzen tatsächlich mit CAD-Software konstruiert und umgesetzt haben.“ Rob ist ständig bei SOLIDWORKS Anwendern vor Ort und hat alle Arten von Maschinen und Produkten gesehen, darunter auch organisch geformte Konstruktionen wie Badewannen und Kaffeemaschinen. Er hatte aber noch nie etwas gesehen, das so organisch, glatt und lebensecht war wie die Katzen. Er hätte nie gedacht, dass das möglich ist! Es war wirklich cool zu sehen, wie sie zum Leben erweckt wurden.

Und was noch cooler war? Freyjas Reaktion! Als das Team den Magic Wheelchair präsentierte, lief Freyja sofort zu den Katzen.

Prinzessin Freyja erhält ihren Magic Wheelchair und ist begeistert von den Katzen

„Es hat uns wirklich bestätigt, dass wir die richtigen Entscheidungen getroffen haben“, sagte Rob. „Als wir gemerkt haben, wie schwer die Katzen sind, mussten wir umdenken und einige schwierige Entscheidungen treffen. Eine davon war die Frage: Nehmen wir die Katzen ins Modell auf oder lassen wir sie weg? Wir hatten einen engen Zeitplan und konnten den Tag der Enthüllung nicht hinauszögern. Wir sind drangeblieben, haben uns rechtzeitig zusammengerauft und die Katzen umgesetzt.“

Für Rob hat sich alles gelohnt, als er Freyjas Reaktion gesehen hat. Er ist vom Konstruktionsprozess der Katzen begeistert. „Magic Wheelchair ist eine sehr lohnenswerte Erfahrung“, sagte er. „So etwas für ein Kind zu tun, ist wirklich eine tolle Sache für alle Beteiligten, das Kind selbst und das Team.“

Robs Katze Fonzy sitzt auf einem Laptop

Darüber hinaus schätzt Rob die Möglichkeit, SOLIDWORKS Produkte so einzusetzen, wie es ein Kunde tun würde. „Wir sind dafür zuständig, die Software zu verbessern“, erklärt er. „Es ist eine Lernerfahrung. Millionen von Menschen – unsere Kunden – profitieren davon, dass wir diese Projekte umsetzen, denn wir können so großartige Möglichkeiten zur Verbesserung der Software entwickeln. Magic Wheelchair ist großartig.“

In liebevoller Erinnerung an Fonzy Jost, der 2022 verstorben ist.

Links: Freyja und ihre Katze; rechts: Freyja in ihrem Rollstuhl

Unterstützen Sie Magic Wheelchair und tolle Kinder wie Freyja!

SOLIDWORKS ist stolz, die gemeinnützige Organisation Magic Wheelchair zu unterstützen und so Kindern in Rollstühlen epische Kostüme und Erlebnisse zu ermöglichen. SOLIDWORKS und das 3DEXPERIENCE Lab haben die Umsetzung von Freyjas Kostüm vollständig finanziert. Wir laden unsere Leser an dieser Stelle dazu ein, Magic Wheelchair in Freyjas Namen zu unterstützen! Sie können hier direkt an Magic Wheelchair spenden und so dabei helfen, weitere großartige Projekte umzusetzen.

Jedes Jahr verbringt Freyja eine magische Zeit in den Bergen auf der Double H Ranch, einem Camp in den Adirondacks für Kinder mit schweren Erkrankungen. Freyja und ihrer Familie liegt Inklusion sehr am Herzen. Wie Magic Wheelchair fördert auch die Double H Ranch die Inklusion. Entdecken und unterstützen Sie die Double H Ranch und ermöglichen Sie so Kindern wie Freyja unvergessliche Erlebnisse im Sommercamp.

Hier können Sie noch mehr über Freyja erfahren. Weitere Informationen zu Magic Wheelchair erhalten Sie hier.

Dassault Systèmes bietet mit SOLIDWORKS und den cloudbasierten 3DEXPERIENCE Works Lösungen komplette 3D-Softwarewerkzeuge zum Erstellen, Simulieren, Publizieren und Verwalten Ihrer Daten im Produktentwicklungsprozess und bietet zudem die notwendigen Tools zur Fertigung und Prüfung. Die Softwarelösungen sind leicht erlernbar und anwendbar und lassen sich zusammen einsetzen, damit Sie Ihre Produkte besser, schneller und kostengünstiger entwickeln können. Ein Fokus liegt nach wie vor auf der Benutzerfreundlichkeit, was immer mehr Ingenieuren, Konstrukteuren und anderen Technikern die Möglichkeit gibt, die Vorteile von 3D zur praktischen Umsetzung ihrer Konstruktionen zu nutzen.