Kew Gardens: 3D-gedruckte Drachen für historisches Gebäude

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Foto: 3Druck.com

Im Rahmen der Restaurierung der Großen Pagode in den Royal Botanic Gardens mussten mehrere Drachen-Modell hergestellt werden. Diese Aufgabe übernahm der 3D-DruckerHersteller 3D Systems.

Die Royal Botanic Gardens sind eine ausgedehnte Parkanlage im Südwesten Londons. Der auch Kew Gardens genannte Park gehört weltweit zu den ältesten und bedeutendsten botanischen Gärten. Neben Pflanzen, die in Europa oder auf der nördlichen Halbkugel nicht heimisch sind, gibt es auch viktorianische Gewächshäuser und andere historische Bauten zu sehen. Seit 2003 wurde der botanische Garten von der UNESCO in die Liste des Weltkulturerbes aufgenommen.

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Die Große Pagode (Foto: 3Druck.com)

Eines der historischen Bauten ist die Große Pagode, die sich im Südosten der Anlage befindet. Sie wurde 1761 während der Regierungszeit des englischen Königs George III errichtet. Geplant wurde sie von dem Architekten William Chambers. Das Gebäude ist knapp 50 Meter hoch und besteht aus neun Stockwerken. Ursprünglich befanden sich auf der Pagode 72 Drachen. Diese aus Holz geschnitzten Figuren wurden jedoch in den 1780er Jahren aufgrund von Dachreparaturen abgebaut, und danach nicht mehr montiert.

Im Rahmen einer erneuten großen Renovierung der Pagode wollte die Organisation Historic Royal Palaces (HRP) nicht nur das Gebäude reparieren, sondern auch wieder die Drachen auf die Pagode setzen.

Drachen aus dem 3D-Drucker

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Erstellung des 3D-Modells

Das war jedoch leichter gesagt als getan. Weil die Drachen schon mehr als 200 Jahre nicht mehr vorhanden waren, musste ein Holzmodell anhand von historischen Zeichnungen erstellt werden. Die Farben der Figuren wurde mit Hilfe von schriftlichen Aufzeichnungen und weiteren Analysen ermittelt.

Im Rahmen einer Ausschreibung hat 3D Systems den Auftrag für die Erstellung der Drachen erhalten. Der Grund hierfür lag nicht nur am Preis, sondern auch an den technischen Möglichkeiten, welche die Firma bieten konnte.

Im Vergleich zu anderen Anbietern konnte 3D Systems eine Komplettlösung anbieten. So war eines der Problemstellungen, dass die Figuren nicht zu schwer sein dürfen, aber gleichzeitig wetterbeständig sein müssen. Hier bot sich 3D-Druck an.

Vom digitalen Modell zur fertigen Figur

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Bemalung der Drachen (Foto: 3D Systems)

Ein Modell des Drachens wurde aus Holz geschnitzt. Das On-Demand Manufacturing Team von 3D Systems scannte diesen Prototypen mit dem FARO Design ScanArm und der Geomagic Design X Reverse Engineering Software ein. Aus den erhobenen Daten konnte ein 3D-Modell erstellt werden, welches an die Bedürfnisse der Renovierung angepasst werden konnte.

Das Design wurde für die Montage am Dach vereinfacht, außerdem konnte das Team ein Modell erstellen, welches aus Hohlräumen besteht und somit um 60% leichter ist als vergleichbare Drachen aus Holz. Die Figuren, die nur wenige Kilogramm haben, belasten somit die Dächer des Gebäudes weniger als die historischen Drachen.

Durch die digitale Daten stellte auch die Skalierung der Drachen-Modelle kein Problem dar. Somit konnten Drachen in unterschiedlichen Größen mit Längen von 1150 mm bis 1850 mm hergestellt werden.

Gedruckt wurden die Drachen mit SLS-Druckern von 3D Systems. Als Material wurde DuraForm PA, ein haltbarer Polyamid-12-Nylonwerkstoff, eingesetzt. Das Material eignet sich gut für komplexe dünnwandige oder aufsteckbare Teile.

Nach der Fertigung und Nachbearbeitung wurden die Figuren von Kunsthandwerkern in den Werkstätten von 3D Systems einzeln von Hand bemalt.

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Foto: 3Druck.com

Haltbarkeit der Drachen

Neben der leichten Bauaurt der Drachen, war auch die Haltbarkeit der Figuren ein wichtiges Kriterium. Der Polyamid-12-Nylonwerkstoff ist UV beständig und eignet sich auch für das berühmt-berüchtige englische Wetter. Weiters wurden die Modelle einem Windtest unterzogen, um die Drachen für mögliche Stürme zu optimieren.

3D Systems gab die Mindesthaltbarkeit der Figuren mit 10 Jahren an. Mit Hilfe von Drohnen sollen Kontrollflüge gemacht werden um den Zustand der Drachen zu kontrollieren. So können bei Bedarf Verbesserungen durchgeführt werden.

Die Eröffnung der frisch renovierten Pagode findet am 13. Juli 2018 statt.

3D printing the dragons of the Great Pagoda, KEW

Pressemeldung: Technologien von 3D Systems erwecken 250 Jahre alte Drachen zu neuem Leben
3D Systems gab die Installation von 72 großen, im 3D-Druckverfahren hergestellten Drachen an der Großen Pagode in Kew Gardens in Großbritannien bekannt. Es sind die letzten Elemente, die zum Abschluss der Restaurierung der UNESCO-Weltkulturerbestätte durch die Organisation Historic Royal Palaces (HRP) noch gefehlt hatten.

Die Große Pagode in Kew Gardens wurde 1761 während der Regierungszeit des englischen Königs George III errichtet. In den Jahren nach ihrer Einweihung war die Pagode ein Publikumsmagnet. Gerade die exotischen und Aufsehen erregenden Details, zu denen auch bemalte Drachen aus Holz gehörten, die die Ecken des achteckigen Gebäudes zierten, zogen die Menschenmengen an. In den 1780er Jahren wurden die Drachen aufgrund von Dachreparaturen abgebaut, und danach nicht mehr montiert. Hartnäckig hielt sich das Gerücht, dass die Drachenfiguren als Zahlung für die Schulden des Königs dienten. Historiker gehen aber heute davon aus, dass das Holz einfach nur im Lauf der Jahre verrottet war.

Als die HRP das Projekt in Angriff nahm, suchte die Organisation nach einer Möglichkeit, die großen Drachen zu ersetzen, die einmal das Gebäude geziert hatten und im Lauf der Geschichte verloren gegangen waren. HRP benötigte eine Lösung, mit der die Drachen authentisch ersetzt werden konnten, und die dem unfreundlichen Wetter standhalten würde, für das England berühmt-berüchtigt ist. Das On-Demand Manufacturing Team von 3D Systems (High Wycombe, UK) erstellte die leichten und haltbaren Drachen unter Einsatz eines Scan-to-CAD-Workflows mit der Geomagic-Software, eines selektivem Lastersinter-(SLS)-3D-Druckverfahrens und einer hochwertigen Oberflächenbearbeitung. Dank dieser Technologien in Verbindung mit dem Knowhow des Teams von 3D Systems und in vielen Arbeitsstunden, die in technische Entwicklung und in die Oberflächenbearbeitung einflossen, konnte das Projekt effizient und zu akzeptablen Preisen realisiert werden.

„3D Systems bot uns den schnellen Durchsatz, die präzise Detailgestaltung und die hervorragende Oberflächenqualität, die wir für dieses Projekt benötigten“, erläutert Craig Hatto, Projektleiter bei Historic Royal Palaces. „Die technische Kompetenz des Teams von 3D Systems und die Möglichkeit, durch den SLS-3D-Druck leichte und haltbare Drachenstatuen herzustellen, waren zentrale Aspekte bei diesem Projekt.“

Um die Drachen wieder zum Leben zu erwecken, bedurfte es einer einzigartigen Kombination von Forschung und Reverse Engineering auf Seiten des On-Demand Manufacturing Teams von 3D Systems, die es ermöglichte, diese Teile in kurzer Zeit digital zu fertigen. Dazu wurde ein aus Holz geschnitzter Drachen mit dem FARO Design ScanArm in die Geomagic Design X Reverse Engineering Software eingescannt. Der Einsatz von CAD-Technologien ermöglichte ein innovatives Design mit versteckten Merkmalen, die die Montage an der Pagode vereinfachten, wobei das Gewicht der hohlen Statuen verglichen mit einer Ausführung aus Holz um 60% niedriger war. Diese durch den 3D-Druck erzielte Gewichtsreduktion sorgt dafür, dass das historische Gebäude weniger stark beansprucht wird und trägt dazu bei, dieses Denkmal für die Nachwelt zu erhalten. Das Team von 3D Systems nutzte die CAD-Daten außerdem für eine Skalierung der Drachen, die in unterschiedlichen Größen mit Längen von 1150 mm bis 1850 mm hergestellt wurden.

„Im 3D-Druck sind wir nicht auf Werkzeuge angewiesen“, erläutert Nick Lewis, General Manager, On-Demand-Fertigung, bei 3D Systems. „Die Verfügbarkeit von digitalen 3D-Daten gibt uns die Freiheit, Teile schnell und in an die Anwendung angepassten Größen zu produzieren.“

Die Drachen wurden auf den SLS-Druckern von 3D Systems aus DuraForm PA gedruckt, einem haltbaren Polyamid-12-Nylonwerkstoff, dessen Aussehen und taktile Eigenschaften den ursprünglichen Drachen sehr nahe kommen. Dank seiner Auflösung und mechanischen Eigenschaften ist DuraForm PA der ideale Werkstoff für komplexe dünnwandige oder aufsteckbare Teile. Im Falle der Drachen in Kew Gardens passten diese Eigenschaften sowohl zu den funktionalen Anforderungen der Montage als auch zu den ästhetischen Anforderungen bei der Restauration eines historischen Bauwerks. Nach dem Druck wurden die Drachen durch die Kunsthandwerker in den Werkstätten von 3D Systems einzeln von Hand bemalt.

„Wir haben schon oft 3D-Drucktechnologien in innovativen Anwendungen eingesetzt, aber wenn wir wie in diesem Falle Geschichte schreiben, dann ist das etwas ganz Besonderes“, meint Phil Schultz, Senior Vice President und General Manager, Kunststoffe und On-Demand Fertigung, bei 3D Systems. „Bei dieser Zusammenarbeit mit Historic Royal Palaces konnten wir neue Technologien für die Erhaltung eines historischen Wahrzeichens einsetzen – so dass dieses auch für kommende Generationen wieder in seiner früheren Schönheit erstrahlt. Dies verdeutlicht die Möglichkeiten und das Knowhow unseres On-Demand Manufacturing Teams. Aufbauend auf unserem umfassenden Portfolio an haltbaren Werkstoffen, 3D-Drucktechnologien und Reverse-Engineering-Software und dank unserer praktischen Erfahrung können wir individuell angepasste Lösungen entwickeln – ganz egal wie einzigartig die Anforderungen des Kunden sind.“

Die Große Pagode wird am 13. Juli 2018 offiziell für das Publikum eröffnet. Weitere Informationen zu diesem historischen Restaurationsprojekt und zum On Demand-Fertigungsdienst von 3D Systems finden Sie auf der Internetseite des Unternehmens.

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