Laser-Skulpturen

Früher reichte es aus, Modelle durch Soft- oder Virtual Prototyping zu betrachten. Da aber die bildhauerische Fähigkeit beschränkt ist, wurden neue Systeme entwickelt: Rapid Prototyping.

Durch aufbauende Prozesse werden unterschiedliche Ausgangsstoffe zu Modellen geformt. Die einfachste Methode ist die der Scherenschnitte, wobei CAD-Schnitte auf Folien gedruckt werden und die Schnitte dann zusammengeklebt werden. Diese Modelle, sind aber durch ihre schwache Formgenauigkeit und Festigkeit nur grobe Anschauungsobjekte. Höhere Werte erreicht man durch Solid Ground Curing. Hierbei werden Modelle, die in einem Bad aus flüssigem Kunststoff stehen, mit Hilfe von UV-Licht Schichtweise herauskristallisiert. Entsprechende Maschinen gibt es zu Preisen zwischen 100.000 und 160.000 US $ von der Firma Light Sculpting.

Seit 1987 ist die Firma SLA mit der Stereolithographie auf dem Markt. Bei diesen System wird ein gebündelter UV - Laserstrahl auf die Oberfläche eines Kunststoffbades gerichtet, der die Kontur Schicht für Schicht fertigt. Mit artverwandten Systemen sind auch Sony und Mitsubishi auf dem Markt. Viele Modelle werden durch Lasersintern hergestellt. Ausgangsmaterial ist ein pulverförmiges, schmelzflüssiges Material, das durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen wird. Auch hierbei wird schichtweise gearbeitet. Bei der genauen Formgebung des entstandenen Modells ist der hohe Verkaufspreis der Firma EOS nicht verwunderlich.

Die amerikanische Firma Solingen bietet ein 3-D-Printing-Verfahren an. Durch eine Düse wird ein flüssiges Bindemittel gespritzt, das die Pulverteilchen, die es berührt, miteinander verbindet. Beim Ballistic Partiele Manufacturing, von Texas Instruments auch unter Printed Computer Tomography angeboten, wird das Baumaterial und ein Stützmittel gleichzeitig verspritzt. Dies ermöglicht feinere Strukturen, sowie Hinterscheidungen. Auch bei der Schwerelosigkeit im Weltraum kann dieses Verfahren eingesetzt werden.

In Relation zu Preis und Leistungsfähigkeit ist das Fused Deposition Modeling eine attraktive Methode. Ein Nylonfaden wird kurz über seinen Schmelzpunkt erhitzt und durch eine Düse Schichtweise aufgetragen. Die Firma Stratasys verlangt für eine komplette Anlage 190.000 $.

Um direkt mit Metall und Keramik zu arbeiten, hat die Frauenhofer Gesellschaft in Aachen zwei Verfahren entwickelt: Indirektes und direktes Lasersintern sowie Lasergenerieren. Beim Indirekten Verfahren wird das metallische Baumittel mit einem Kunststoffbindemittel vermischt. Unter einem Laserstrahl wird der Kunststoff aufgeschmolzen. Das entstandene Teil wird in einem Ofen gesintert, wobei es um etwa 10 % schrumpft und an Formgenauigkeit verliert. Das direkte Verfahren verzichtet auf ein Bindemittel und muss damit nicht gesintert werden. Für dünnwandige Strukturen ist das Lasergenerieren geeignet. Hierbei wird genau dosiertes Baumaterial im Brennpunkt eines Laserstrahls aufgetragen.

Das weltweit erste Reine-Metall-Lasersintern liefert die Firma EOS. Es liefert nahezu schwundfreie Sinterteile und ist spottbillig.

Das IFAM / Bremen entwickelte eine abgewandelte Form des FOM-Verfahrens, das Multi-Jet Solidification. Niedrig schmelzende Metallegierungen und hochschmelzende Metalle werden geschmolzen und aufgetragen.

Mittlerweile gibt es 10 Servicebüros in Deutschland, die Rapid-Protptyping als Dienstleistung anbieten und Modelle zum Preis von ca. 1000 Mark fertigen. Die Ersparnisse für die Industrie sind enorm. Nicht nur Zeit und Kosten werden gespart auch Konstruktionsfehler werden schneller erkannt.

Der Autokonzern Rover und ein Team des Advanced Technology Centre der Universität Warwick gingen noch einen Schritt weiter und fertigten ein Formwerkzeug für Türen.

Die Medizin kann mit den Verfahren patientenabgestimmte Implantate formen. Für Studienzwecke wurde an der Universität Helsinki der Aufbau von Chromosomen als Modell nachgebaut. Archäologen können Skelette nachbilden, Architekten und Schmuckdesigner dürfen ihre Entwürfe nun in die Hand nehmen und sich ein plastisches Bild machen.

 

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