De wereld van 3D-modellen: unieke mogelijkheden voor het onderwijs

Je bent het vast al eens tegengekomen, bewust of onbewust. Een vrij bekend voorbeeld van Augmented Reality is de Place app van IKEA: je wijst met je telefoon naar een punt in de woonkamer (of welke kamer dan ook) en ziet daar een 3D-model van een meubel verschijnen.

Tekst gaat verder onder de video

Deze technologieën bieden niet alleen veel mogelijkheden voor commerciële doeleinden. Ook het onderwijs kan ervan profiteren. Als lesstofontwikkelaars zijn we hier volop mee bezig bij Aeres Tech Productions. We nemen je graag mee op ontdekkingsreis in de wereld van 3D.

3D staat voor driedimensionaal: een 3D-model heeft naast hoogte en breedte ook diepte, waardoor een gevoel van ruimtelijkheid ontstaat. Je kunt zowel foto’s en illustraties als schema’s (tekeningen) in driedimensionale beelden vertalen. Het mooie daarvan is dat je de objecten kunt roteren om ze van alle kanten en vanuit alle hoeken te bekijken. Goede 3D-modellen zijn nauwelijks van echt te onderscheiden, en dat zorgt voor meer beleving.

3D-modellen worden gebruikt in Virtual Reality omgevingen, in Augmented Reality (IKEA voorbeeld) en in games. Met deze techniek kun je echte objecten of omgevingen namaken in 3D of zelfs hele fantasiewerelden creëren.

Een Virtual Reality omgeving combineert meestal (veel) verschillende 3D-modellen, die je ook ‘los’ van elkaar kunt bekijken, bijvoorbeeld op een computer, tablet of smartphone. Je hebt er geen dure VR-bril voor nodig! Dit alles geeft veel voordelen ten opzichte van de ‘echte wereld’. Welke voordelen dat zijn lees je hieronder!

Het gebruik van 3D-modellen heeft veel voordelen:

• Meer motivatie en betrokkenheid
  Het bestuderen van een 3D-model is interactiever, interessanter en leuker dan naar een plaatje kijken. Omdat het net echt is, kom je heel dicht bij de praktijk, zonder de daadwerkelijke praktijkervaring. Dat motiveert.
• Niet gebonden aan tijd of plaats
  Je kunt je voorstellen dat het erg lastig is om de zon van dichtbij te bekijken, of een leeuw, of een vulkaan. Bij 3D-modellen is dat geen probleem! Bovendien kun je er zo lang bij in de buurt blijven als je wilt (virtueel natuurlijk).
• Kostenbesparend
  Omdat je objecten na kunt maken, hoef je er niet in het echt naartoe. Ideaal als je slecht ter been bent, of niet mobiel. En een uitkomst in omstandigheden waarin thuisblijven gewenst is, zoals tijdens de corona pandemie. Bovendien scheelt het tijd en geld (dure tripjes naar bijvoorbeeld musea, laboratoria of instellingen). Bovendien zijn 3D-modellen makkelijk met iedereen over de hele wereld te delen en zo vaak te bekijken als je wilt.
• Minder risico’s
  Een 3D-model bestuderen is in bepaalde gevallen veiliger voor de gebruiker. Denk bijvoorbeeld aan de voorbeelden die ik beschreef, van de zon, de leeuw en de vulkaan. Een defect of gevaarlijke situatie is makkelijk na te bootsen zonder echte risico’s. Ook is het veiliger voor de objecten zelf. Denk hierbij aan (druk bezochte) historische plekken of kostbare kunstwerken die beschadigd kunnen raken.
• Je fantasie de vrije loop laten
  3D-modellen worden ook gebruikt om met verschillende ontwerpen te experimenteren. Een architect kan zo spelen met het ontwerp van een nieuw gebouw. En fabrikanten kunnen een nieuwe look en feel uitproberen bij klanten om te kijken of het aanslaat, voordat ze deze nieuwe producten op de markt brengen.

Je kunt je voorstellen dat 3D-techniek ideaal is voor toepassing in het onderwijs. Een paar voorbeelden:

3D-modellen voor medische studies en anatomie

In medische studies wordt vaak met echte lichamen gewerkt. Ook worden zeer kleine deeltjes bestudeerd onder een microscoop. Dat is en blijft natuurlijk belangrijk, maar 3D-modellen vergroten de mogelijkheden en het bereik. Een mooi voorbeeld is dat van het LUMC waar ze 3D-modellen hebben ingezet om de werking van de enkel(gewrichten) te bestuderen. Reacties van studenten waren zeer positief.

3D-modellen van cultureel erfgoed

Je kunt allerlei historische objecten en archeologische vindplaatsen in 3D te bekijken, zonder dat je er de wereld voor af hoeft te reizen. Ook is er geen kans op beschadigingen. Een voorbeeld is deze samenwerking tussen Google en CyArk, waarbij het behoud van monumenten en cultureel erfgoed centraal staat. Zo hebben ze bijvoorbeeld Chichen Itza gemodelleerd in 3D.

3D-modellen voor technische toepassingen

Zware machines, nieuwe modellen of ingewikkelde defecten kunnen niet altijd in de praktijk aan studenten getoond worden. Soms komen er lastige formules bij kijken, die niet tot de verbeelding spreken. In deze gevallen bieden 3D-modellen uitkomst. Een mooi voorbeeld is New Dimensions, een uitvinding van dr. Kevin Nolan van University College Ireland. In deze applicatie wordt op een toegankelijke en zeer visuele manier uitgelegd hoe vaste stoffen, vloeistoffen, gassen en viscositeit werken.

Er zijn hoofdzakelijk twee manieren waarop je 3D-modellen kunt maken: door scannen of modelleren. Scannen gebeurt aan de hand van photogrammetry of LiDAR. Met photogrammetry maak je heel veel foto’s van de omgeving of het object. Deze beelden worden in een app of programma over elkaar heen gelegd om er één beeld van te vormen.

LiDAR staat voor Light Detection and Raging. Een LiDAR scanner werkt met een onzichtbare laser die de omgeving scant en de afstanden tot objecten berekent. De scanner kan daarom ook rekening houden met diepte en heel gedetailleerd bepalen hoe het object eruit ziet. Tegenwoordig heb je een LiDAR scanner op moderne smartphones en tablets zitten.

Modelleren doe je in een ontwerpprogramma waar je from scratch begint en het hele model zelf bedenkt of opbouwt. Denk aan een soort kleisculptuur dat je helemaal zelf vormt.

Deze techniek is natuurlijk booming. Daarom staan er al flink wat bibliotheken online met bestaande 3D-modellen. En de collecties worden steeds verder uitgebreid. Sketchfab is een goed voorbeeld van zo’n online 3D-biobliotheek. Snuffel er maar eens rond.

Onderstaande pomp hebben we bij Aeres Tech in Ede gefotografeerd (met gebruik van photogrammetry) en vervolgens in het ontwerpprogramma Blender bewerkt. Hieronder zie je het resultaat op het scherm!

Ben je benieuwd hoe wij deze techniek bij Aeres Tech Productions verder ontwikkelen en inzetten? Blijf dan vooral onze blogs volgen. Wil je meer weten over onze Virtual Reality modules of ander lesmateriaal, neem dan vrijblijvend contact met ons op. Of lees er meer over in ons blog over VR in het onderwijs. We adviseren je graag!