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3D oder 3-D ist eine verbreitete Abkürzung für dreidimensional oder drei Dimensionen (in der Sprachkonstruktion „in 3-D“) und ein Synonym für die räumliche Darstellung von Körpern. Es ist eine Darstellungsvariante, die meistens, aber nicht zwangsläufig aus den Raumdimensionen Länge, Breite und Höhe besteht.

Grundlage

Ein Objekt in 3-D darzustellen bedeutet, jeden Punkt dieses Objekts und seine Position im Raum durch einen Vektor abzubilden, dessen Komponenten die Koordinaten im dreidimensionalen Raum festlegen. DasKoordinatensystem wird dann folgendermaßen bezeichnet:

(x, y, z) – für Kartesisches Koordinatensystem
(r, θ, φ) – für Kugelkoordinaten

und speziell für zweidimensionale Koordinatensysteme mit einer zusätzlichen Höhenkoordinate:

(B, L, H) – wobei B, L geografische Koordinaten bedeuten
(X, Y, H) – mit X, Y als Gauß-Krüger-Koordinatensystem

Zur Übertragung von räumlichen Bildern und Modellen stehen verschiedene Methoden zur Verfügung:

Übertragung des gesamten 3-D-Modells (und Rendern der Ansichten auf dem Zielgerät)
Übertragung eines 2-D-Bildes mit zusätzlichen Tiefeninformationen (ähnlich wie die Farbdifferenzsignale bei Farbbildern)
Übertragung von 2 oder mehr Ansichten des Bildes.

Jede Methode hat Vor- und Nachteile und ist abhängig vom Ausgangsmaterial mehr oder weniger praktikabel.

Übertragung des gesamten 3-D-Modells: Das mit Abstand aufwendigste Verfahren. Technisch nur machbar, wenn das Bild ohnehin im Computer berechnet wird. Bilder hoher Realität sind mit heutiger Technik nicht in Echtzeit berechenbar. Der Hauptvorteil ist allerdings, dass man Ansichten aus allen Richtungen berechnen kann. Mit geeigneten Tracking-Mechanismen ist es möglich, um Modelle herumzugehen oder hineinzugehen.

Übertragung eines 2-D-Bildes mit zusätzlichen Tiefeninformationen: Dieses Verfahren wird häufig als 2½-D bezeichnet. Es wird nur wenig Information zur Übertragung benötigt. Allerdings ist es nicht möglich, durch Parallaxe hervorgerufene unterschiedliche Überdeckungen ordentlich abzubilden. In begrenztem Maße sind auch Ansichten für unterschiedliche Blickrichtungen renderbar.

Übertragung von 2 oder mehr Ansichten des Bildes: Übertragung von meist 2 (bei einigen Verfahren auch bis zu 8) fertigen Bildern, für die beiden Augen (oder für verschiedene Richtung) gedacht sind. Hohe Qualität. Direkt mit geeigneten Kameras erzeugbar. Gegenüber 2½-D aber höhere Datenraten bzw. Speicherplatz erforderlich.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/3-D

Acrylglas

Polymethylmethacrylat (Kurzzeichen PMMA, ugs. Acrylglas, Friacryl®, Vitroflex®, Plexiglas®, Limacryl®,Piacryl oder O-Glas), ist ein synthetischer, glasähnlicher thermoplastischer Kunststoff. Bekannt wurde PMMA unter dem Handelsnamen „Plexiglas“, angemeldet 1933 von Otto Röhm (dies ist ein eingetragener Markenname).

Man unterscheidet zwischen zwei Qualitätsstufen: 
Acrylglas GS(welches auch zur Awardherstellung genutzt wird)ist ein gegossenes Glas, bei welchem die einzelnen Grundstoffe erst in der endgültigen Form (z.B. zwischen zwei Glasscheiben - zur Herstellung von Platten), zusammengebracht werden.

Acrylglas XT ist ein extrudiertes Glas, welches im Granulatverfahren hergestellt wird.

Da Acrylglas GS aufwendiger in der Herstellung ist, liegt der Preis auch um einiges höher als bei Acrylglas XT.

Laser
[ˈlɛizə; der; englisch]
Anwendungen

Laserstrahlung wird heute in vielfältigster Weise genutzt, wobei sich die meisten Einsatzgebiete grob in drei Gruppen zusammenfassen lassen: Bearbeitung von Materialien und biologischem Gewebe, Kommunikation/Informationsverarbeitung und Messwesen. In Materialbearbeitung, Chirurgie oder Zahnmedizin erlaubt die hohe Fokussierbarkeit der Strahlung das Abtragen von Material mit einer Präzision im Mikrometerbereich. In der Informationsverarbeitung wird vor allem die Kohärenz der Laserstrahlung ausgenutzt; so finden sich Laser heute u. a. in optischen Laufwerken (CD, DVD, holographische Speicher), Strichcode-Scannern und Laserdruckern. Auch die optische Datenübertragung über Lichtwellenleiter (Glasfaserkabel) arbeitet oft mit Lasern als Sendern. Eine Umstellung der Computertechnik von Elektronen auf Lichtquanten (optischer Computer) ist Gegenstand der Forschung, Laser würden in dieser Technologie eine zentrale Rolle spielen. Wegen ihrer kleinen Abmessungen und leichten Herstellbarkeit werden in der Kommunikations- und Informationstechnik v. a. Halbleiterlaser bzw. Laserdioden eingesetzt. Im Messwesen dienen Laser nicht nur zur Entfernungsmessung oder der interferometrischen Materialprüfung, sie sind auch u. a. Bestandteil von Atomuhren und es werden mehrere SI-Basiseinheiten (u. a. Meter, Sekunde) über Aufbauten mit Hochpräzisionslasern dargestellt. Neben den genannten Verwendungen gibt es auch Versuche, Laser militärisch als Waffen oder in der Energietechnik zur Einleitung von Kernfusionen einzusetzen, sowie alltägliche Anwendungen wie den Laserpointer. Auch in der Kunst wird immer häufiger vom Laser Gebrauch gemacht, so etwa bei holographischen Kunstobjekten oder der Lichtkunst.

CE-Kennzeichnung

Mit der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller die Konformität des Produktes mit den zutreffenden EG-Richtlinien und die Einhaltung der darin festgelegten "wesentlichen Anforderungen". Verantwortlich für diese Kennzeichnung ist in der Regel der Hersteller des Produkts (für Hersteller außerhalb der EU ist ein in der EU niedergelassener Bevollmächtigter erforderlich). Soweit der Hersteller außerhalb der EU seiner Pflicht nicht nachgekommen ist, geht diese Verpflichtung an dessen Beauftragten in der EU oder den Importeur oder letztlich an den Inverkehrbringer ( Verkäufer ) über.

EG-Richtlinien gemäß Art. 95 EU-Vertrag (sog. Binnenmarktrichtlinien) legen für zahlreiche Produkte Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen als Mindestanforderungen fest, die nicht unterschritten werden dürfen. Ein Produkt darf nur in den Verkehr gebracht und in Betrieb genommen werden, wenn es den Bestimmungen sämtlicher anwendbarer EU-Richtlinien entspricht, und wenn ein Konformitätsbewertungsverfahren gemäß den anwendbaren EG-Richtlinien durchgeführt worden ist.

CO2-Laser oder Kohlendioxidlaser gehören zur Gruppe der Gaslaser und sind die wichtigsten Industrielaser. Ein Gaslaser ist ein Laser, bei dem der Resonator (für die Eigenschaften des Laserstrahls, wie Parallelität oder Strahlprofil, verantwortlich) mit Gas gefüllt wird. Das Gas dient als aktives Medium zur Erzeugung hoher Strahlungsleistungen in einem weiten, vom Ultraviolett bis in den fernen Infrarot reichenden Spektralbereich. Derzeit werden Gaslaser insbesondere durch Festkörperlaser und Halbleiterlaser aus ihren klassischen Anwendungsfeldern verdrängt, z.B. Nd-YAG.

DIN EN 60825

DIN EN 60825-1 beschreibt die Sicherheit von Laser-Einrichtungen, die Klassifizierung von Anlagen, Anforderungen und Benutzer-Richtlinien. DIN EN 60825-2 beschreibt in Teil 2 die Sicherheit von optischen Übertragungssystemen. Teil 4 (DIN EN 60825-4) behandelt Schutzgehäuse, Sicherheitsverriegelungen, Emissions-Warneinrichtungen, Strahlfänger oder -abschwächer.

DIN EN 60825-4 wurde 2004 um den Anhang E als informative Richtlinie ergänzt. Wichtigster Teil ist, neben den Informationen über die Anordnung von Schutzeinrichtungen und den Möglichkeiten des persönlichen Schutzes, dieRisikoanalyse / Risikobeurteilung.

Diese Risikoanalyse basiert auf der Risikoanalyse, die Erwin Heberer entwickelt hat. Sie orientiert sich an den gesetzlichen Vorschriften der Maschinenrichtlinie, der Normenreihe DIN EN 60825-1 und folgender, sowie der ISO/EN/DIN 11553-1.

Gefahren für die Gesundheit

Warnzeichen vor Laserstrahlen nach DIN EN ISO 7010

Laser können aufgrund der Eigenschaften ihrer Strahlung und aufgrund ihrer z.T. extrem konzentrierten elektromagnetischen Leistung biologische Schäden verursachen. Daher sind Laser je nach Laser-Klasse mit genormten Warnhinweisen zu versehen. Dabei werden Bereiche der Wellenlängen und Einwirkzeiten unterschieden, die zu charakteristischen Verletzungen und Verletzungs-Schwellwerten der Leistungs- oder Energiedichte führen.

Anwender und Anlagenbauer müssen direkte, indirekte (unbeabsichtigt gerichtet reflektierte) und Streustrahlung (unbeabsichtigt diffus reflektierte) hinsichtlich dieser Grenzwerte berücksichtigen.

Mögliche Schäden:

Bei der medizinischen Anwendung von Lasern kann es zur Entzündung vorhandener oder gebildeter Gase kommen.
Laser im Ultraviolettbereich verursachen neben den genannten Schäden auch fotochemische Veränderungen des Gewebes. Dazu gehören Erscheinungen ähnlich einem Sonnenbrand mit dem Risiko einer Krebsentstehung sowie Trübungen der Hornhaut, der Augenlinse und des Glaskörpers.
Bei der Lasermaterialbearbeitung entstehen durch Pyrolyse und Verdampfung teilweise hochgiftige Gase, Stäube und Aerosole, die abgesaugt und gefiltert werden müssen.
Laserstrahlen im Nahinfrarot-Bereich (um 1000 nm) oder deren Streustrahlung dringen tief unter die Haut vor und können im Unterhautgewebe schmerzlose, schlecht heilende Verbrennungen verursachen.
Verbrennungen im Auge: Bereits bei relativ geringen Leistungen (wenige Milliwatt) einer Wellenlänge, für die das Auge transparent ist (etwa 350 bis 1200 nm) treten im ungeschützten Auge partielle Erblindungen durch Netzhautschäden auf, da der parallele Laserstrahl durch die Augenlinse auf der Netzhaut fokussiert wird. Auch Streustrahlung stärkerer Laser dieses Wellenlängenbereiches ist gefährlich. Schäden werden oft nicht bemerkt, sondern erst vom Augenarzt entdeckt.
Verbrennung von Auge und Haut: Treffen Laserstrahlen oder deren Streustrahlung einer Wellenlänge, für die Haut und Hornhaut nicht transparent sind (ab etwa >1400 nm), auf, kommt es bei entsprechender Leistungsdichte zu oberflächlichen Verbrennungen oder Verkohlungen.

Die Gefährdung durch Laserstrahlung an Maschinen zur Lasermaterialbearbeitung wird oft nach der Maschinenrichtlinie beurteilt und ergibt auf dem Risikograph meistens die bisherige Kategorie 4 beziehungsweise die Sicherheitsanforderungsstufe 3 (auch Sicherheits-Integritätslevel 3, kurz SIL-3).

Sachschäden

Laserstrahlen können bei ausreichender Leistung oder Fokussierung Brände und Explosionen auslösen. Hochbrillante Laser zur Materialbearbeitung können bei Versagen der Steuerung (zum Beispiel eines Roboters) auch an weit außerhalb ihrer Fokusebene liegenden Bauteilen oder Wandungen Schäden verursachen.

Prävention

Jede kommerzielle Einrichtung in Deutschland, die einen Laser ab der Klasse 3R benutzt, muss von einem unterwiesenen Laserschutzbeauftragten auf Gefahren und richtige Verwendung des Lasers überprüft werden.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Laser

Laser /ˈlɛɪzər/, /ˈleːzər/, /ˈlaːzər/ (Akronym für engl. light amplification by stimulated emission of radiation „Licht-Verstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung“) ist ein Begriff aus der Physik. Er bezeichnet sowohl den physikalischen Effekt als auch das Gerät, mit dem Laserstrahlen erzeugt werden.

Laserstrahlen sind elektromagnetische Wellen. Vom Licht einer zur Beleuchtung verwendeten Lichtquelle, beispielsweise einer Glühlampe unterscheiden sie sich vor allem durch die sonst unerreichte Kombination von hoherIntensität, sehr engem Frequenzbereich (monochromatisches Licht), scharfer Bündelung des Strahls und großer Kohärenzlänge. Auch sind, bei sehr weitem Frequenzbereich, extrem kurze und intensive Strahlpulse mit exakter Wiederholfrequenz möglich.

Laser haben zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in Technik und Forschung sowie im täglichen Leben, vom einfachen Lichtzeiger (z. B. Laserpointer bei Präsentationen) über Entfernungsmessgeräte, Schneid- und Schweißwerkzeuge, die Wiedergabe von optischen Speichermedien wie CDs, DVDs und Blu-ray Discs, Nachrichtenübertragung bis hin zum Laserskalpell und anderen Laserlicht verwendenden Geräten im medizinischen Alltag.

Laser gibt es für Strahlungen in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums: von Mikrowellen (Maser) über Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett bis hin zu Röntgenstrahlung. Die besonderen Eigenschaften der Laserstrahlen entstehen durch ihre Erzeugung in Form einer stimulierten Emission. Der Laser arbeitet wie ein optischer Verstärker in resonanter Rückkopplung. Die dazu erforderliche Energie wird von einem Lasermedium(bspw. Kristall, Gas oder Flüssigkeit) bereitgestellt, in dem aufgrund äußerer Energiezufuhr eine Besetzungsinversion herrscht. Die resonante Rückkopplung entsteht dadurch, dass das Lasermedium sich in einem elektromagnetischen Resonator für die Strahlung bestimmter Richtung und Wellenlänge befindet.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Laser

Laserklassen

Lasergeräte werden entsprechend der biologischen Wirkung von Laserstrahlung in Geräteklassen eingeteilt. Maßgeblich für die nationalen und internationalen Laserklassen ist dabei die Definition von Grenzwerten, bei denen keine Schädigung zu erwarten ist. Die Klassifizierung nach DIN EN 60825-1 erfolgt vom Hersteller.

Klasse Beschreibung

1     Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich, z.B. bei CD-Playern.
1M  Die zugängliche Laserstrahlung ist ungefährlich, solange keine optischen Instrumente, wie Lupen oder Ferngläser verwendet werden.
2     Die zugängliche Laserstrahlung liegt nur im sichtbaren Spektralbereich (400 nm bis 700 nm). Sie ist bei kurzzeitiger Bestrahlungsdauer (bis 0,25 s) ungefährlich auch für das Auge. Eine              längere Bestrahlung wird durch den natürlichen Lidschlussreflex verhindert. (*)
2M   Wie Klasse 2 solange keine optischen Instrumente, wie Lupen oder Ferngläser verwendet werden. (*)
3R   Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge.
3B   Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut.
4     Die zugängliche Laserstrahlung ist sehr gefährlich für das Auge und gefährlich für die Haut. Auch diffus gestreute Strahlung kann gefährlich sein. Die Laserstrahlung kann Brand- oder                  Explosionsgefahr verursachen.

*) Anmerkung zu Laserklasse 2 und 2M: Durch wissenschaftliche Untersuchungen (FH Köln) wurde festgestellt, dass der Lidschlussreflex (dieser tritt im übrigen innerhalb 0,25 s auf; eine längere Bestrahlung schädigt das Auge) nur bei <20 % der Testpersonen gegeben war. Von dem Vorhandensein des Lidschlussreflexes zum Schutz der Augen darf somit in der Regel nicht ausgegangen werden. Daher sollte man, falls Laserstrahlung der Klasse 2 oder 2M ins Auge trifft, bewusst die Augen schließen oder sich sofort abwenden. Des weiteren ist zu beachten, dass der Lidschlussreflex nur bei sichtbarem Licht erfolgt. Laserstrahlung im Infrarotbereich z.B. führt nicht zu einem Lidschluss, da die Strahlung vom Auge nicht wahrgenommen wird. Deshalb ist ein besonders vorsichtiger Umgang mit unsichtbarer Laserstrahlung anzuraten.

Bis März 1997 galten in Deutschland die Laserklassen nach DIN VDI 0837. Diese Einteilung ist heute noch in den USA gebräuchlich.

Nd-YAG

Nd-YAG ist ein in der Industrie sehr gebräuchlicher Lasertyp. Er eignet sich aufgrund seiner möglichen hohen Ausgangsleistung u.a. für das Bohren, Schweißen und Schneiden von Metallen oder zum Gravieren sehr vieler Materialien. In der Medizin werden Nd-YAG-Laser z.B. bei der Behandlung von Grünem Star oder bei der Zertrümmerung von Nierensteinen eingesetzt. Zudem können Nd-YAG-Laser zerstörungsfrei akustische Werkstoffprüfung mit Ultraschall an heißen oder bewegten Teilen durchführen.

Ein Vorteil gegenüber dem ebenfalls häufig in der Industrie eingesetzten CO2-Laser besteht darin, dass sich der Laserstrahl aufgrund seiner geringeren Wellenlänge durch ein Glasfaserkabel leiten läßt. Die Strahlung dieser Laser oder deren Streustrahlung ist bei Leistungen ab Laserklasse 3R gefährlich für das Auge und die Haut. Im Auge schädigt sie weniger die Linse, sondern mehr die Netzhaut. Die Schädigung wird vom Geschädigten nicht (Auge) oder erst später (Haut) bemerkt, da die Strahlung weit in menschliches Gewebe eindringt und keine thermische oder optische Reiz-Reaktion hervorruft. Es ist mit diesem Laser möglich, hohe Leistungen (bis zu 5 kW in Serienlasern) zu erreichen. Es ist sowohl kontinuierlicher (CW, für engl. continous wave), wie auch ein gepulster Betrieb möglich.

Physikalische Grundlagen

In einem Medium mit gegebenem Volumen befindet sich eine feste Anzahl  [N]  Atome oder Moleküle mit jeweils mehreren, aber immer den gleichen Energieniveaus. Zwei dieser Niveaus, bezeichnet als unteres Laserniveau  [E_1]  und oberes Laserniveau  [E_2]  (wobei  [E_1 < E_2] ), bilden den Laserübergang. Der Laserübergang ist derjenige optische Übergang, dessen Energiedifferenz der Frequenz des Laserlichts entspricht. Die Differenz  [\Delta N = N_1 - N_2]  zwischen der Anzahl der Teilchen im unteren  [N_1]  und oberen Laserniveau  [N_2]  wird als „Inversion“ bezeichnet und ist maßgeblich für die Funktionsweise des Lasers.

Es existieren zwei grundlegende Bedingungen, die gleichzeitig erfüllt sein müssen, damit ein Laser funktioniert:

[\Delta N < 0]  (Besetzungsinversion) – es müssen sich mehr Teilchen im oberen als im unteren Laserniveau befinden.
Die Verstärkung des Laserlichts durch stimulierte Emission bei einem Durchlauf durch den Resonator muss größer als seine Verluste durch Absorption, Streuung und Spiegelverluste, insbesondere Auskoppelverluste, sein. Die Resonatorspiegel müssen wenigstens auf einer Seite eine Reflektivität kleiner eins haben, damit Laserlicht den Laser verlassen kann und überhaupt genutzt werden kann. Dieses Auskoppeln eines Teil des Laserlichts wird als Auskoppelverlust bezeichnet, weil dieser Anteil nicht mehr zur weiteren Verstärkung im Lasermedium durch stimulierte Emission beiträgt.

Jeder Übergang zwischen den zwei Niveaus entspricht der Emission oder Absorption eines Photons mit der Kreisfrequenz  [\omega = \Delta E / \hbar] , wobei  [\Delta E]  die Energiedifferenz zwischen den beiden Niveaus und  [\hbar]  das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum ist. Bei der Emission entsteht solch ein Photon, bei Absorption geht entsprechend ein Photon verloren. Die Wahl des Lasermediums gibt somit die Frequenz bzw. die Farbe des Lichtes vor.

Die mathematische Beschreibung der Besetzung erfolgt über spezielle gekoppelte Differentialgleichungen, sogenannte Ratengleichungen. Diese beschreiben den zeitlichen Verlauf der Besetzungszustände, also die zeitliche Änderung von  [N_1]  und  [N_2] . Die genaue Form der Ratengleichungen hängt davon ab, wie viele Energieniveaus neben den zwei Laserniveaus zur Verfügung stehen und genutzt werden sowie von der Art bestimmter Näherungen.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Laser#Physikalische_Grundlagen