Porzellantassen per Rapid Prototyping: Rasche Realisierung künstlerischer Ideen
Neue Tassen und Teller vom Computer direkt in Serie: Wissenschaftler der Technischen Universität Clausthal entwickelten mit Förderung der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) ein neuartiges Verfahren zum Aufbau keramischer Prototypen. Im Forschungsschwerpunkt "Rapid Prototyping" am Institut für Nichtmetallische Werkstoffe konnten Professor Jürgen G. Heinrich und seine Mitarbeiter durch selektives Lasersintern den Aufwand der Modell- und Formenherstellung für komplexe keramische Körper drastisch verringern.
Beim Entwurf eines neuen Porzellanservices müssen bislang von Hand Formen hergestellt werden, um eine Vorserie zu fertigen. Etwaige Veränderungen des Designs ziehen die zeit- und kostenaufwändige Neuherstellung dieser Formen nach sich. Bei dem innovativen Verfahren werden die Modelle mit einem 3D-CAD-System nur noch im Computer erstellt und in Schichten abgespeichert. Ein eigens programmierter Post-Prozessor verarbeitet diese Datensätze in den Lasersinteranlagen weiter und verwendet sie zum schichtweisen Aufbau von keramischen Prototypen.
Ein Roboter bringt den Schlicker, eine Mischung aus Wasser und Porzellanpulver, auf einem geheizten Tisch in einer Lage von wenigen zehntel Millimetern auf. Anschließend verdichtet der Laser durch Temperatureinwirkung diejenigen Bereiche des Pulvers, die das Computermodell für diese Schicht vorsieht. Dann trägt der Roboter eine weitere Pulverlage auf und der Laserprozess beginnt erneut. Nach Aufbringung aller Schichten kann der Prototyp aus dem Pulver herausgelöst und weiterbehandelt, zum Beispiel glasiert und dekoriert werden. Eine fünf Zentimeter hohe Tasse besteht aus 500 Schichten, von denen jede etwa 0,1 Millimeter dick ist.
Bei der Neuentwicklung eines Porzellanservices und damit der raschen Umsetzung einer künstlerischen Idee in ein marktreifes Produkt ist der Herstellungszeitraum der Prototypen von großer Bedeutung. In der traditionellen Vorgehensweise müssen geringe Stückzahlen genauso aufwändig gefertigt werden wie in der Großserie. Für ein neues Service bedeutet das eine Vorlaufzeit von bis zu einem halben Jahr. Mit Prototypen mittels Lasersintern kann ein komplettes Muster-Service, beispielsweise für eine Messe, in zwei bis vier Wochen hergestellt werden - ganz ohne umständliche Modelle und Formen. Besonders die in der Forschungsgemeinschaft der Deutschen Keramischen Gesellschaft zusammengeschlossenen kleinen und mittelständischen Betriebe können so rasch und ohne großen Investitionsaufwand auf Wünsche und Veränderungen des Marktes reagieren.
Ansprechpartner: Prof. Dr. Jürgen G. Heinrich, TU Clausthal, Institut für Nichtmetallische Werkstoffe, Telefon: (0 53 23) 72 - 23 54
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