Voxeljet präsentiert Designerlampen aus dem 3D-Drucker
Wie die digitale Produktion der Zukunft aussehen könnte, nimmt ein wegweisendes Projekt unter Leitung des Architekten Wieland Schmidt vorweg. Dabei werden Entwürfe von Designerlampen digitalisiert und anschließend im 3D-Dienstleistungszentrum bei voxeljet einfach ausgedruckt – fertig ist das Endprodukt.
„Es ist wirklich erstaunlich, welche Möglichkeiten das additive manufacturing heute bietet. Wir können unsere Lampen in Losgröße eins im Dienstleistungszentrum von voxeljet schnell und unkompliziert ausdrucken lassen. Basis dafür sind die CAD-Daten der Modelle – alles Weitere übernehmen vollautomatisch die 3D-Drucker. Damit gelingt dank voxeljet der letzte bislang noch fehlenden Schritt in einem digitalen Herstellprozess, der nicht nur Architekten und Künstlern völlig neue Freiheiten offeriert“, so Wieland Schmidt.
Wovon heute alle Beteiligten begeistert sind, nahm seinen Lauf am Lehrstuhl für Emerging Technologies an der TU München. Dort hat sich Wieland Schmidt als Dozent in den zurückliegenden Semestern damit beschäftigt, einen workflow zur Herstellung komplexer, von der Natur inspirierter Formen zu entwickeln. Die Arbeit mit Studenten zeigte schnell: Das Modellieren freier Formen bereitet Probleme. Es ist alles andere als einfach, Ideen in eine beschreibbare und sinnvolle Geometrie umzusetzen. Und am Ende stand die Frage: Wie kommt man zu einem 3D-Modell und letztlich zum realen Endprodukt?
Aus der Beschäftigung mit komplexen Geometrien entstand eine Vielzahl kreativer Arbeiten, darunter herausragende Entwürfe von Lampen, deren Formen von der Natur inspiriert sind. Konkret dienten Bilder von Diatomeen – das sind mikroskopisch kleine, einzellige Algen – als Anregung für das Design. Die filigran durchbrochenen, transparenten und komplexen Gehäuse werden unter dem Rasterelektronenmikroskop sichtbar. Die ästhetische Mikroarchitektur besteht aus kunstvollen Leichtbauschalen.
Daraus entstand der überzeugende Entwurf der Lampe Nr. 1, der zu diesem Zeitpunkt nicht in einem statischen 3D-Modell gebaut, sondern als parametrische Geometrie definiert wurde. Die Besonderheit dabei erläutert Wieland Schmidt: „Bei dieser Vorgehensweise legen wir nicht die Form fest, sondern einzelne Parameter wie Radius, Wandstärke, Öffnungsgrößen oder Verdrehungswinkel. Ändert man einen Parameter, ändert sich die gesamte Geometrie. Der Vorteil dabei: Nach einer solchen Änderung muss das 3D-Modell nicht komplett neu aufgebaut werden.“
Dank dieser Vorgehensweise lassen sich Änderungen schnell und flexibel vornehmen. Auf einfache Weise können so viele Varianten durchgespielt und der Entwurf optimiert werden. Letztlich ist es der Designer und nicht der Computer, der die endgültige Fassung aus einer schier unendlichen Vielzahl auswählt und bestimmt. Ist die endgültige Form gefunden, koppelt man die Geometrie von dem parametrischen Modell ab und erstellt ein klassisches 3D-Modell. Zu guter Letzt stehen wichtige Details auf dem Programm wie etwa die Öffnung für das Leuchtmittel vorzusehen und das Polygonnetz zu optimieren, ehe das virtuelle Modell fertig für den 3D-Druck ist.
3D-Druck eröffnet völlig neue Produktionsmöglichkeiten
Über die Möglichkeiten der 3D-Drucktechnologie informierten sich die Studenten der TU München zusammen mit Wieland Schmidt in einer Exkursion im Sommersemester 2011 vor Ort bei voxeljet. In ihrem Dienstleistungszentrum, das zu den größten Europas zählt, haben sich die Augsburger auf die on demand-Fertigung von Sandformen für den Metallguss sowie auf Kunststoffformen und 3D-Funktionsmodelle aus Kunststoff spezialisiert. Hersteller von Kleinserien und Prototypen aus unterschiedlichen Industriezweigen schätzen die schnelle und kostengünstige Herstellung ihrer Gussformen und 3D-Modelle auf Basis von CAD-Daten. „Was wir hier zu sehen bekamen, eröffnete für das Lampenprojekt völlig neue Möglichkeiten: Dank der voxeljet-Technologie endet der digitale Herstellprozess für uns nicht länger beim virtuellen Modell, sondern beim realen und voll funktionsfähigen Endprodukt“ so Wieland Schmidt.
So entstand auch der Prototyp der Lampe Nr. 1 direkt aus den CAD-Daten im sogenannten Schichtbauverfahren. Gedruckt wurde das Designerstück auf dem bewährten 3D-Industriedrucker VX 800. Diese Maschine arbeitet nicht nur schnell, sondern auch sehr präzise. In einer Bauzeit von wenigen Stunden entstand die Lampe durch den schichtweisen Auftrag von 100 Mikrometer dicken Quarzsandschichten, die selektiv durch einen Binder verklebt werden.
Vom Ergebnis war Wieland Schmidt überaus angetan: „Qualität und Anmutung der im 3D-Druck entstandenen Lampe werden selbst hochgesteckten Erwartungen gerecht. Das Modell Lampe Nr. 1 war nicht nur detailgenau und präzise gedruckt, sondern auch mechanisch stabil, so dass wir uns zügig an die Nachbearbeitung machen konnten.“
Dank der Stabilität des Modells ließ es sich problemlos mit Epoxidharz infiltrieren, schleifen und abschließend lackieren. Um die Oberflächenqualität zu optimieren, entschloss man sich zu einer aufwändigen Drei-Schicht-Lackierung. Im letzten Schritt stand die Komplettierung der Lampe mit Aufhängung und Leuchtmittel an. Eine Energiesparlampe verleiht der Designerlampe eine angenehme, warm weiße Leuchtfarbe.
Die von der Natur inspirierte Formgebung der Designerlampe weckt Emotionen und liegt derzeit voll im Trend. Auch die Besucher der Fachmesse EuroMold, die die Lampen auf dem voxeljet-Messestand betrachten konnten, waren von Ästhetik und Anmutung der Lampe begeistert. Kein Wunder, dass heute bereits vier unterschiedliche Lampenmodelle, die allesamt bei voxeljet „gedruckt“ werden, im Programm sind.
Interessenten können sich die Lampenkollektion im Internet ansehen und Bestellungen aufgeben. Die durchgängig digitale Produktion der Lampen lässt bereits heute die faszinierenden Möglichkeiten dieser Technologie für die Zukunft erahnen.
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