Mit 3D-Druck zu völlig neuen Möglichkeiten für Künstler

Additive Manufacturing im 3D-Druckverfahren wird die industrielle Produktion in vielen Facetten verändern. Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und Digitalisierung leiten ein neues Denken in der Bauindustrie ein.

Digitale Produktion bionischer Strukturteile

Der Architekt Daniel Büning untersucht neuartige computergestützte Entwurfs Methodiken und bedient sich dabei der Bionik. Dabei werden effiziente Strukturen aus der Natur auf technische Konstruktionen übertragen. Ziel ist es, leichte, aber dennoch hochfeste Strukturteile mit minimalem Materialverbrauch zu schaffen, wie sie in vielen technischen Anwendungen von Architektur bis hin zu Luft- und Raumfahrt gefragt sind.

Mit seinem »Natural Column Project« gelang es Daniel Büning, das weltweit erste architektonische Bauteil mit komplexer interner Mikrostruktur zu schaffen, das durch einen digitalen Simulationsprozess generiert und in einem additiven Fertigungsprozess materialisiert wurde. Das Projekt wäre ohne einen durchgängig digitalen Produktionsprozess nicht zu realisieren gewesen, da die komplexen, von der Natur inspirierten Strukturen mit „traditionellen“ CNC- gestützten Fertigungsmethoden nicht herzustellen sind. Nur mit großformatigen 3D-Drucksysteme lassen sich solche Bauteile materialisieren.

Das Natural Column Project entstand im Dienstleistungszentrum bei voxeljet auf dem industriellen 3D-Drucker VX4000, der Sandformen mit einem Volumen bis acht Kubikmeter drucken kann. Um eine leichtere Handhabung des Strukturelements mit seinen Dimensionen 1.720 x 921 x 1761 mm zu gewährleisten, wurde es in vier Einzelteilen gedruckt. Das Exponat punktet mit beeindruckendem Detailreichtum und hoher Festigkeit. Damit wurde der 3D-Druck einmal mehr zum Enabler zukunftsweisender Fertigungstechnologien.

Säule als Symbol neuer Architektonischer Möglichkeiten

Mit einer beeindruckenden Säule schuf Architekt und Designer Sam Welham und Richard Beckett aus London ein viel beachtetes Meisterwerk, das gleichzeitig die ganze Bandbreite der 3D-Drucktechnologie Binder Jetting in der Architektur aufzeigt. Das skulpturale Element ist insgesamt 2,1 Meter hoch und besteht aus zwei Hälften. Die untere Hälfte ist mit 250 dpi Auflösung und einer Schichtstärke von 0,3 Millimeter in Sand gedruckt. Sie geht in den weißen Bereich aus hochauflösendem PMMA-Kunststoff mit einer Schichtstärke von 0,15 Millimeter über.

Sam Welham ist von den technischen Möglichkeiten des 3D-Drucks und insbesondere von der Präzision und Größe der voxeljet-Printer begeistert. Er sieht die Großformatdrucker von voxeljet derzeit als am besten geeignet um detaillierte und dekorative Architekturteile zu erstellen. Den Beweis dafür tritt er mit der ästhetischen Säule an, deren Geometrie eine neuartige und zugleich eigenständige architektonische Sprache mit Verweisen auf historische und neodigitale Formgebung nutzt. Gleichzeitig unterstreicht die Skulptur, dass der 3D-Druck nicht mehr nur für die Fertigung von Prototypen und Modellen, sondern für Architektur im Maßstab 1:1 einzusetzen ist.

Beide Bauteile entstanden auf industriellen 3D-Druckern im voxeljet-Dienstleitungszentrum. Trotz der voluminösen, komplexen Formen mit zahlreichen Hinterschneidungen ist es gelungen, sowohl das Unter- als auch das Oberteil jeweils in einem Stück zu drucken. Die untere Sandhälfte, die 1,14 Meter hoch ist und 134 Kilogramm wiegt, druckte der 3D-Drucker VX4000 in weniger als 20 Stunden. Die obere Kunststoffhälfte ist bei einem Gewicht von 52 Kilogramm knapp einen Meter hoch. Sie entstand auf dem industriellen 3D-Drucker VX1000 mit einer Bauzeit von rund 34 Stunden.

Virtuelle Kunst nimmt Gestalt an

Miguel Chevalier befasst sich seit 1978 ausschließlich mit dem Computer als künstlerischem Ausdrucksmittel. Der international bekannte Pionier der virtuellen und digitalen Kunst hat bereits zahlreiche Ausstellungen und Virtual-Reality-Installationen für Galerien, Museen und öffentliche Plätze rund um den Globus realisiert. Die Skulptur „Janus 2013“ ist Teil seiner interaktiven Virtual-Reality-Installation „Terra Incognita 2010“, die im MIS, einem Museum für audiovisuelle Werke, im brasilianischen Sao Paolo gezeigt wurde.

Mithilfe des 3D-Drucks ist Miguel Chevalier nun in der Lage, seinen virtuellen Universen eine materielle Form zu verleihen – eine echte Revolution in der Welt der Skulpturen. Der doppelgesichtige Janus war der römische Gott des Anfangs und des Endes, der gleichzeitig in die Vergangenheit und in die Zukunft blicken kann. Der von alten griechischen und römischen Skulpturen inspirierte „Janus 2013“ ist nun pixelisiert oder „voxelisiert“ (in 3D-Pixeln) dargestellt. Mit der per 3D-Druck erstellten Skulptur möchte Miguel Chevalier die Omnipräsenz der digitalen Kunst in unserer Gesellschaft hervorheben und zeigen, dass die digitale Kunst als eine Fortsetzung der Kunstgeschichte seit der Antike zu verstehen ist.

Im voxeljet Dienstleistungszentrum machte man sich mit dem Großformatdrucker VX4000 an die Ausführung des ungewöhnlichen Auftrages. Der leistungsstarke Industriedrucker mit einem Bauvolumen von bis zu acht Kubikmetern ermöglichte es, die Skulptur mit den Maßen 1.000 x 1.000 x 820 mm in einem Stück zu drucken.

Um das Gewicht mit insgesamt 120 Kilogramm in verträglichen Grenzen zu halten, ist das Kunstwerk bei einer Wandstärke von ca. 25 Millimeter innen hohl. Nach dem Druck wurde der Kopf mit Epoxidharz infiltriert. Dank der hohen Performance der VX4000 betrug die Druckzeit für die komplette Skulptur gerade einmal 40 Stunden. Bereits zwei Wochen, nachdem die Daten eingegangen sind, wurde die Skulptur an Miguel Chevalier ausgeliefert.