Fertigungsbeispiel: SKER

Fertigungsbeispiel: Talus-Implantat

3D-gedruckte Cyberskulpturen von Peter Lang

Bei SKER handelt es sich um eine Ø 7,5 x 2 Meter Rundskulptur des Malers und Druckgrafikers Peter Lang, die aus 27 einzelnen Segmenten besteht. Das Besondere an diesem Kunstwerk ist nicht nur seine Wirkung, die von Größe, Form und Farbigkeit bestimmt wird, sondern auch die Herstellung. Sie weist einen vollkommen neuen Weg, wie Kunst im digitalen Zeitalter erschaffen werden kann.

Virtuelle Realität, 3D-Datenmodellierung, bionisches Design, algorithmusbasierte Robotersteuerung, Verfahrensentwicklung, Maschinenbau und Additive Fertigung. All das war erforderlich, um aus der Idee des Künstlers ein reales Objekt werden zu lassen. Nicht hinter verschlossenen Türen in einer Fabrikhalle, sondern live, vor Publikum, in einem der weltweit renommiertesten Museen für Moderne Kunst: Im Sprengel Museum Hannover.

In der Zusammenarbeit von Peter Lang und Additive Tectonics, einem Tochterunternehmen der FIT, wurde über viele Monate eine individuelle Lösung entwickelt, um dieses Kunstwerk in drei Phasen 100% digital zu kreieren und anschließend mithilfe von zwei interagierenden Robotern in der Einblickshalle des Museums additiv zu fertigen. Eine Weltpremiere für alle Beteiligten.

Der Weg vom CT-Scan zum Implantat

Zeichnen in der dritten Dimension

Als Maler war es Peter Lang bisher gewohnt, seine Werke mit einem Pinsel auf eine zweidimensionale Leinwand zu malen. Doch wie „malt“ man eine dreidimensionale Skulptur, die am Ende von Robotern hergestellt werden soll? Mit einer VR Brille und zwei Laserpointern in der virtuellen Welt. Mitten in seinem Atelier stehend zeichnete der Künstler im digitalen Raum die Konturlinien von SKER in 2 cm hohen Schichten übereinander. Parallel zur Form legte er gleichzeitig die ständig wechselnden Farben fest, damit das Werk am Ende die Sedimentschichten der Lavainsel vor Island widerspiegelt, von der er zu diesem Kunstwerk inspiriert wurde.

Über 8 Wochen und in mehr als 600 Stunden entstand so ein virtuelles Modell der Skulptur. Alle digitalen Informationen, die der Künstler vorgab, wurden dabei von einer speziell für dieses Projekt von den IT-Spezialisten der Additive Tectonics entwickelten Software in Echtzeit umgerechnet und sofort in dem dreidimensionalen Datenmodell der Skulptur visualisiert. So war es dem Künstler möglich, zu jeder Zeit das Gesamtwerk, aber auch jeden einzelnen Ausschnitt 360° im Blick zu behalten.

Das Interface zwischen Kunst und Technik

Das Interface zwischen Kunst und Technik

Zwischen dem virtuellen 3D-Modell und der realen Skulptur stand der Entwicklungsprozess der gesamten Infrastruktur, die für die Herstellung von SKER notwendig war. Ziel war es dabei, zwei unabhängig agierende Roboter so zu steuern und zu synchronisieren, dass sie das Kunstwerk gemeinsam erschaffen. Der Mischroboter war dabei für das gesamte Materialhandling zuständig, der Extrusionsroboter für die Additive Fertigung der Skulptur. Doch wie mischt ein Roboter farbiges Material und baut ein anderer damit ein Kunstwerk? Vollkommen autonom, aber streng nach den Vorgaben des Künstlers?

Die Lösung für die Materialaufbereitung: Die „Farborgel“. Erdacht von den FIT-Ingenieuren besteht sie aus 26 unterschiedlich hohen Röhren, in denen sich ungefärbtes und farbiges Material befindet. Für den Mischvorgang wurde der Roboter so programmiert, dass er zu genau vorgegebenen Zeiten jeweils exakt vorgegebene Mengen verschiedenen Materials aus den einzelnen Tanks entnimmt. Durch kreisende Bewegungen mischt er das Granulat dabei so zusammen, dass zu jedem Zeitpunkt exakt der Farbton erreicht wird, den der Künstler an der jeweiligen Stelle des Kunstwerks vorgesehen hat. Die taktgenaue Materialzuführung an den Extrusionsroboter erfolgt über ein eigens entwickeltes Vakuumsystem.

Bei dem verwendeten Material handelt es sich um Arboblend von Tecnaro, ein granulares Biopolymer aus Lignin. Nachhaltig und 100% biologisch abbaubar. Eingefärbt wurde das Granulat mit den Farben von Color Service in 24 unterschiedlichen Tönen, wodurch sich in Kombination über 20.000 Farben erzielen ließen.

Die speziellen Prozess-Anforderungen

Roboter als Bildhauer

Additiv gefertigt wurde das Kunstwerk mittels FDM vom Extrusionsroboter, der das geschmolzene Granulat als Endlosstrang über einem Extruder mit einer Geschwindigkeit von 13 cm/sec so aufbrachte, dass es den farbigen Konturlinien des digitalen Felsenmodells exakt entsprach. Doch davor standen zahlreiche Hürden.

  • Der Roboterarm war zu kurz für den erforderlichen Radius der Rundskulptur. Deshalb konstruierten die CAE-Experten von FIT eine 62,5 kg schwere Verlängerung (Ø 440 x 680 mm), an deren Ende der Extruder befestigt wurde. Ihre organische Form wurde supportfrei aus einem niedrig legierten Stahl in 60 Stunden additiv mit WAAM hergestellt.
  • Das Material war dem Künstler zu glatt. Daher wurde von FIT das Zusammenspiel von Werkstofftemperatur, Düseninnendruck sowie Feuchtigkeitsgehalt so optimiert, dass der Bio-Kunststoff während der Extrusion eine faserige Konsistenz erhielt, die der Skulptur eine wollähnliche, gleichzeitig jedoch feste Oberflächenstruktur verlieh.
  • Während der gesamten Herstellung durfte es keine Kreuzungspunkte des Endlosfadens geben, um einen homogenen Aufbau der Skulptur nicht zu gefährden. Additive Tectonics entwickelte deshalb für den etwa 200 km langen Fahrweg des Extruders einen speziellen Algorithmus, der 100% sicher stellte, dass es zu keiner einzigen Überlappungen innerhalb der Eben kam. Der Aufbau von SKER erfolgte somit absolut exakt.

All das wurde in einem aufwändigen Test in der Fertigungshalle von FIT überprüft. Erst als sichergestellt war, dass alles reibungslos funktionierte, begannen der Abbau der Infrastruktur und ihr Transport nach Hannover. Mehrere Tonnen Verbrauchsmaterial inklusive.

Die speziellen Prozess-Anforderungen

Die speziellen Prozess-Anforderungen

Die besondere Anforderung in diesem Projekt bestand darin, ein Kunstwerk von Peter Lang live in einem Museum durch zwei interagierende Roboter vor den Augen der Besucher entstehen zu lassen. Das ist FIT durch die Entwicklung eines fortschrittlichen Fertigungssystems gelungen. Aufgrund der Kombination von digitalen Technologien und Additiver Fertigung war es möglich, Kunst vollständig digital zu produzieren, ohne dass sie dadurch an Originalität verliert.

Möglich wurde diese einmalige Kunstaktion, weil Peter Lang in FIT einen Partner fand, der folgende Leistungen in das Projekt eingebracht hat:

  • Bereitstellung von Soft- und Hardwarelösungen für Digitales Malen
  • Aufbereitung des virtuellen 3D-Modells der Skulptur für die Additive Fertigung
  • Entwicklung der Farborgel und Programmierung des Mischroboters
  • Entwicklung des Extrusionsroboters (inkl. 3D-gedruckter Armverlängerung) unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Optik des Kunstwerks
  • Programmierung von über 200 km überlappungsfreiem Fahrweg
  • Umfangreiche Tests der Systeme und der Fertigung
  • Abbau, Transport und Installation der Produktionsanlagen im Sprengel Museum in Hannover
  • Begleitung der Ausstellung und Kontrolle der Fertigung

Die Fertigung von SKER war über 6 Wochen im Sprengel Museum, Hannover sowie über einen Live-Stream im Internet zu verfolgen.

Sie suchen einen Partner, der Ihnen bei der Umsetzung Ihres ambitionierten Kunstprojekts mit digitalen Technologien und 3D-Druck helfen soll? Bei uns sind Sie genau an der richtigen Stelle. Senden Sie uns einfach Ihre Idee. Gemeinsam finden wir eine Lösung, wie wir Ihre Idee in ein reales Objekt verwandeln.


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Der Weg zu Ihrem Kunstwerk

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Inhalt

Ergebnis

Machbarkeitsprüfung
Wir besprechen Ihre Idee, Umsetzungswünsche und das Budget. Wir entwickeln Herstellungsalternativen und erstellen ein erstes, grobes Angebot für die Fertigung.
  • Sie erhalten von uns ein Angebot mit den Angaben zu den Projektschritten, den Projektkosten und dem Zeitpunkt der Fertigstellung
  • Richtwerte zu Herstellkosten und -zeiten
3D-Datenmodell/
digitale Fertigung
Wir berechnen und simulieren Strukturen, entwickeln Algorithmen für den Aufbau von Geometrien oder programmieren den Workflow für Ihren Produktionsprozess.
  • Digitaler Produktions- Workflow
  • 3D-Datensatz für die Fertigung
Rapid Prototyping
Wir produzieren mittels additiver Technologien Testteile als Prototypen, um die anschließende Fertigung zu optimieren und verifizieren.
  • Design-/Funktionsprototypen
  • Finale Herstellkosten und -zeiten
Fertigung
Wir fertigen Ihr Bauteil entsprechend den definierten Vorgaben und prüfen die Qualität. Auf Wunsch können Sie aktiv in den Fertigungsprozess mit einbezogen sein.
  • Fertiges Kunstwerk oder für die Montage fertige Einzelteile
Installationsaufbau
Wir montieren ihr Kunstwerk, verpacken es transportsicher und bauen es termingerecht an seinem Bestimmungsort auf.
  • Installiertes Kunstwerk
Dokumentation
Wir dokumentieren den Entstehungsprozess in Bildern oder Videos und liefern beschreibende Texte. Auf Wunsch betreiben wir aktive Pressearbeit.
  • Marketingcontent und PR für Ihr Kunstwerk

Fakten zu SKER

FIT Lösung:Art Fabrication
Leistungsumfang:Algorithmusbasierte Softwareprogrammierung
Hardwareentwicklung
Datenmodellierung
Herstellung von Testteilen (Rapid Prototyping)
Installation der Produktionsanlagen
Additive Fertigung des Kunstwerks
Prozessüberwachung und -steuerung
Projektdauer:6 Monate
Fertigungsdauer:6 Monate
Bauteilabmessungen:Ø 7,5 x 2 Meter
Bauteilgewicht:ca. 5,5 t
Losgröße:1 (bzw. 27 Einzelteile)
Material:Tecnaro Arboblend (Lignin)
Herstellverfahren:Robotic FDM

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Besonderheiten

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Lesen Sie hier, was Künstler und Museumsdirektor zu dem Projekt sagen.

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Christian Thaler

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Christian Thaler
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