Kletterrouten mit 3D-Modellierung in die Halle gebracht

Mit einer Kombination aus 3D-Modellierung, digitaler Fertigung und anderen Verfahren, hat ein Forscherteam vom Dartmouth College Abschnitte populärer Kletterrouten an einer Kletterwand in der Halle reproduziert. Die Arbeit soll zeigen, wie sich diese Verfahren strategisch einsetzen lassen, um Umgebungen in großen Maßstab abzubilden, indem man die Interaktion der Nutzer mit diesen Orten berücksichtigt. Die Ergebnisse werden am 9. Mai  an der ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems in Denver, Colorado, vorgestellt und als Teil der Konferenzberichte veröffentlicht.

Die Forschergruppe hat die schwierigsten Passagen (Crux) zweier Kletterrouten an einer Hallen-Kletterwand rekonstruiert: „Things As They Are Now (TATAN)“, New Hampshire, und „Pilgrimage“, Utah, die beide einen Schwierigkeitsgrad von 5.12a (USA) aufweisen. Die Arbeiten konzentrierten sich auch besondere Gesteinsformationen in jeder Crux, die Kletterer für den Aufstieg nutzen, da die Herstellung einer kompletten Crux zu teuer gekommen wäre.

Um die Kletterrouten in der Halle nachzubilden, hat das Team 3D-Rekonstruktionen der Felswände in Multi-View-Stereo erzeugt. Zudem haben die Forscher ein Referenzvideo des Aufstiegs aufgenommen, um zu erfassen, wo sich der Kletterer abstützt, und die Körperhaltung mit den Kontaktzonen der Hände und Füße an der Wand einzuschätzen. Diese Information hat sich als entscheidend für die Geometrie der Felswand herausgestellt, besonders, was die Form der Griffe und ihre spätere Befestigung an der Hallenwand betrifft.

Nachdem die Routen, die Felsmerkmale und die Griffe in 3D modelliert waren, nutzte das Team Verfahren des Rapid Prototypings, des Formenbau und des Spritzgusses, um die Griffe ähnlich denen in Kletterhallen zu gestalten.  Die Griffe wurden zunächst aus Schaumstoff CNC-gefertigt, der eine körnige Struktur aufweist, der endgültige Griff wurde aus hochfestem Kunstharz gegossen.

Die Arbeit vergleicht die Bewegungen der Kletterer an den Hallen-Repliken mit denen an den Originalschauplätzen, wobei sich eine hohe Übereinstimmung bei den jeweiligen Körperhaltungen zeigt. Die Kletterer bestätigen, dass sich die Bewegung ähnlich anfühlt und waren von der Idee angetan, an einer Replik einer 2’000 Meilen entfernten Route zu klettern.

Die Hauptautorin und begeisterte Bergsteigerin Emily Whiting, Professorin der Informatik am Dartmouth College, erklärt: „Weil wir nur die Schlüsselstellen der Felswand herstellen, sind wir in der Lage, die natürlichen Umgebungen ohne die Notwendigkeit überdimensionierter Gerüste oder anderen unüblichen Fertigungsequipments neu zu erschaffen.“ Für Co-Author Ladislav Kavan, Professor an der University of Utah, ist klar, dass bei der begrenzten Zeit und Zugänglichkeit vieler Kletterstellen die Möglichkeit, diese vorher in der Halle zu testen, über den Erfolg entscheiden könne.

Die natürlichen Kletterrouten haben der Klettergemeinde lange als Quelle der Inspiration für Trainingsgeräte gedient. So findet sich das von Wolfgang Güllich 1988 erfundene Campusboard, ein geneigtes Brett mit horizontalen Leisten, heute in vielen Kletterhallen. Es steht im Ruf, einige der weltweit besten Kletterer auf schwierigstes Terrain vorbereiten geholfen zu haben. In ähnlicher Form sollen die Repliken der Outdoor-Routen mit den angefertigten Griffen für die Kletterer eine wertvolle Trainingsmöglichkeit mit den jeweiligen örtlichen Besonderheiten bereitstellen.

Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Arbeit zukünftige Forschungen in der Fertigung im Umwelt-Maßstab aber auch in verwandten wissenschaftlichen und technologischen Fragen inspiriert, etwa das Messen und die Nachbildung von Reibungseigenschaften natürlicher Materialien oder dem Studium der Biomechanik menschlicher Bewegungen unter anspruchsvollen Verhältnissen.

Bild: Die Crux einer Outdoor-Kletterroute (links) vs. einer Replik mit neu gefertigten Griffen (rechts).  Bilder von den Co-Autoren der Studie.