Ratgeber, Daten und Maßstab
Amtliche Geodaten sind für Analyse gemacht, nicht für den Druck. Deshalb scheitert der erste Versuch fast immer. Dieser Artikel zeigt die Wege aus IFC, Revit, ArchiCAD, CityGML und Geländedaten ins druckfertige Modell, die acht Fehler, an denen es typischerweise hängt, und die Rechnung, die vorher klärt, welches Detail im gewählten Maßstab überhaupt existieren kann.
Weg 1
Revit: kostenloses STL-Exporter-Add-in von Autodesk (nicht in Revit LT). In der Praxis eine eigene 3D-Ansicht nur für den Export anlegen, Detailgrad fein, alles Nicht-Druckbare ausschalten.
ArchiCAD: exportiert nativ nach STL und OBJ. Einheiten vorher auf Millimeter stellen.
Rhino, SketchUp: über STL oder OBJ.
Weg 2
Ein Raster-Geländemodell (GeoTIFF) in QGIS laden, auf das Gebiet zuschneiden, reprojizieren, Maßstab und Höhenüberhöhung festlegen. Dann DEMto3D: das Plugin erzeugt daraus direkt ein STL, inklusive Sockel, also mit geschlossenen Seitenwänden und Boden. Der offizielle Plugin-Text nennt es „the first tool that links GIS and 3D printing“.
Weg 3
BlenderGIS importiert Shapefile, GeoTIFF, OSM-XML und georeferenzierte Raster. Danach die Kernwerkzeuge: der Displace-Modifier verschiebt die Punkte anhand der Höhenkarte, der Solidify-Modifier macht daraus einen geschlossenen Körper mit gleichmäßiger Wandstärke.
Korrektur eines weit verbreiteten Irrtums: QGIS2threejs kann kein STL mehr
Der Export nach STL, OBJ und COLLADA existierte in Version 1.4 und wurde in Version 2.0 entfernt. Heute exportiert das Plugin glTF. Zahlreiche Blogposts und Universitäts-Kursseiten empfehlen bis heute QGIS2threejs für den 3D-Druck. Das ist veraltet. Der Beleg steht im Changelog des Projekts. Für Gelände zu STL ist DEMto3D das richtige Werkzeug.
Das ist keine Vermutung, sondern gemessen. Biljecki, Ledoux, Du, Stoter, Soon und Khoo haben 2016 in der Studie „The most common geometric and semantic errors in CityGML datasets“ 37 Datensätze aus 9 Ländern mit 3,6 Millionen Gebäuden und 40 Millionen Polygonen geprüft.
0
fehlerfreie Datensätze
Wörtlich: keiner der geprüften Datensätze war perfekt
85,5 %
der häufigsten Fehler sind unsichtbar
Planaritäts-Abweichungen unter 5 cm. Optisch egal, für den Slicer tödlich
92 %
kaputte Volumenkörper im Extremfall
In einem Datensatz, verursacht durch eine einzige Modellierungskonvention
Nicht-planare Polygone
Der mit Abstand häufigste Fehler. Die Eckpunkte einer Fläche liegen nicht exakt in einer Ebene. 85,5 Prozent dieser Abweichungen liegen unter 5 cm, sind also unsichtbar, brechen aber die Volumenlogik.
Nicht geschlossene Volumenkörper
Löcher in der Hülle. Der Klassiker: die Grundfläche fehlt, das Gebäude ist nach unten offen.
Non-manifold-Kanten
Eine Kante gehört zu mehr oder weniger als zwei Flächen. Der Slicer kann innen und außen nicht mehr unterscheiden.
Invertierte Normalen
Flächen zeigen nach innen statt nach außen. Das Modell wirkt korrekt, wird aber falsch oder gar nicht gefüllt.
Selbstverschneidungen
Flächen durchdringen einander. Häufig bei zusammengesetzten Gebäudeteilen.
Duplikate
Dieselbe Fläche oder derselbe Punkt mehrfach vorhanden.
MultiSurface statt Solid
Die Datei enthält nur eine Sammlung von Flächen, kein Volumen. Formal gültig, aber ohne Volumen gibt es nichts zu drucken.
Gemeinsame Grundfläche über mehrere Gebäudeteile
Eine einzige Modellierungskonvention. In einem geprüften Datensatz hat genau sie 92 Prozent aller Volumenkörper unbrauchbar gemacht.
Prüfen, bevor Sie drucken: val3dity
val3dity (TU Delft, Open Source) validiert 3D-Primitive gegen ISO 19107 und findet genau diese Fehler: nicht geschlossene Volumenkörper, nicht-planare Polygone, Selbstverschneidungen, falsche Ringorientierung. Es liefert einen Report pro Objekt. Wer seinen CityGML-Download damit prüft, weiß vor dem Slicer, woran er ist.
Die Formel ist simpel: Modellmaß [mm] = Realmaß [m] x 1000 / Maßstabszahl. Bei 1:500 entspricht 1 m Realität also 2 mm im Modell.
Alle Werte in Millimeter. Rot markiert, was unter der FDM-Grenze liegt.
| Element (real) | 1:1000 | 1:500 | 1:200 | 1:100 | 1:50 |
|---|---|---|---|---|---|
| Geschosshöhe 3,00 m | 3,00 | 6,00 | 15,00 | 30,00 | 60,00 |
| Fensterbreite 1,20 m | 1,20 | 2,40 | 6,00 | 12,00 | 24,00 |
| Balkon-Tiefe 1,50 m | 1,50 | 3,00 | 7,50 | 15,00 | 30,00 |
| Mauerstärke 0,30 m | 0,30 | 0,60 | 1,50 | 3,00 | 6,00 |
| Gehsteigkante 0,12 m | 0,12 | 0,24 | 0,60 | 1,20 | 2,40 |
| Dachrinne 0,10 m | 0,10 | 0,20 | 0,50 | 1,00 | 2,00 |
| Fenstersprosse 0,02 m | 0,02 | 0,04 | 0,10 | 0,20 | 0,40 |
Was bedeuten die Druckgrenzen, zurückgerechnet in die reale Welt? Was muss ein Element mindestens messen, damit es im Modell existieren kann?
| Maßstab | 0,8 mm Wand entspricht | 1 Bahn entspricht |
|---|---|---|
| 1:1000 | 80 cm | 45 cm |
| 1:500 | 40 cm | 22,5 cm |
| 1:200 | 16 cm | 9 cm |
| 1:100 | 8 cm | 4,5 cm |
| 1:50 | 4 cm | 2,3 cm |
Was daraus zwangsläufig folgt
Bei 1:500 ist eine Dachrinne (10 cm real) im Modell 0,20 mm stark. Das liegt unter einer einzigen Extrusionsbahn. Sie fehlt im Modell nicht, weil jemand geschlampt hat, sondern weil sie physikalisch nicht existieren kann. Dasselbe gilt für die Gehsteigkante mit 0,24 mm. Eine normale 30-cm-Mauer landet bei 0,60 mm, also unter der 0,8-mm-Empfehlung: eine einzige Bahn, entsprechend fragil.
Und jetzt der Punkt, an dem sich Daten und Physik treffen: CityGML LoD2 enthält ohnehin keine Objekte unter 4 x 4 m, das sind bei 1:500 gerade einmal 8 x 8 mm. Die FDM-Untergrenze liegt bei 1:500 bei rund 22 bis 40 cm real. Datenlimit und Drucklimit begrenzen sich bei 1:500 auf demselben Niveau. Bessere Daten zu kaufen bringt bei diesem Maßstab nichts. Umgekehrt: wer 1:200 oder feiner arbeitet, muss aus den Geodaten raus und in CAD, BIM oder LoD3 rein, sonst kauft er Auflösung, die die Daten nie hergeben. (Diese Schlussfolgerung ist unsere Ableitung aus den Einzelwerten, keine Aussage einer Norm. Die Datengrundlagen dazu stehen im Ratgeber zu Massenmodell und LoD.)
Die Maßstabs-Tabelle und die Umkehrrechnung sind von uns gerechnet, die Eingangswerte sind belegt. Die 0,8-mm-Faustregel ist eine breit anerkannte Empfehlung, keine Herstellernorm. Die Angabe zur Extrusionsbreite von rund 0,45 mm entspricht dem PrusaSlicer-Standardwert bei einer 0,4-mm-Düse.
Weil amtliche Geodaten für Analyse gemacht sind, nicht für den Druck. Eine Untersuchung von Biljecki, Ledoux und Kollegen (2016) hat 37 Datensätze aus 9 Ländern mit 3,6 Millionen Gebäuden geprüft. Kein einziger war fehlerfrei. Der häufigste Fehler sind nicht-planare Polygone, und 85,5 Prozent dieser Abweichungen liegen unter 5 cm. Optisch unsichtbar, aber sie brechen die Volumenlogik und damit den Slicer.
Wasserdicht (watertight) heißt: das Modell umschließt ein geschlossenes Volumen, ohne Löcher, ohne offene Kanten, ohne doppelte oder fehlende Flächen. Nur dann kann ein Slicer entscheiden, was innen und was außen ist. Ein häufiger Fall aus GIS-Daten: die Grundfläche fehlt, das Gebäude ist unten offen. Formal gültig, praktisch nicht druckbar.
Nein, nicht mehr. Der STL-, OBJ- und COLLADA-Export existierte in Version 1.4 und wurde in Version 2.0 entfernt. Heute exportiert das Plugin glTF. Viele Blogposts und Kursseiten empfehlen den Weg trotzdem noch. Das richtige Werkzeug für den Weg von einem Raster-Geländemodell zu einem druckfertigen STL ist DEMto3D.
Revit: das kostenlose STL-Exporter-Add-in von Autodesk (nicht in Revit LT). In der Praxis lohnt sich eine eigene 3D-Ansicht nur für den Export, Detailgrad fein, und alles ausschalten, was nicht gedruckt werden soll (Möbel, Haustechnik, Beschriftung, Raster, Schnittboxen). ArchiCAD exportiert nativ nach STL und OBJ, Einheiten vorher auf Millimeter stellen. Rhino und SketchUp gehen ebenfalls über STL oder OBJ.
Bei 1:500 entspricht 1 m Realität 2 mm im Modell. Eine Dachrinne von 10 cm ist damit 0,20 mm, das liegt unter einer einzigen Extrusionsbahn (rund 0,45 mm bei einer 0,4-mm-Düse). Sie kann physikalisch nicht gedruckt werden. Als Faustregel gilt eine Mindestwandstärke von etwa 0,8 mm, das entspricht bei 1:500 rund 40 cm realer Wandstärke.
Nein. Schicken Sie uns, was Sie haben: IFC, Revit, ArchiCAD, Rhino, SketchUp, CityGML, DXF oder ein GeoTIFF-Geländemodell. Wir prüfen die Datei und melden uns, wenn etwas fehlt. Die Aufbereitung ist Teil der Arbeit an einem Modell, nicht Ihre Hausaufgabe.
Schicken Sie uns Ihre CAD-Datei oder beschreiben Sie Ihr Vorhaben. Wir melden uns persönlich mit einem verbindlichen Angebot – kostenlos und unverbindlich.
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