3D-gedruckte Cyber-Skulptur - Die Herausforderung

Bei SKER handelt es sich um die Entstehung von 12 Einzelskulpturen, die gemeinsam eine 7,5 Meter lange und 2 Meter hohe Rundskulptur bilden, die mit 3D-Druck aus einem Endlosfaden in Schichten plastisch aufgebaut wird. Auf seiner letzten Islandreise hat Peter Lang von einem alten Fischkutter aus eine kleine von Basstölpeln bevölkerte Insel südlich von Island entdeckt, mit hohen Klippen, rauen Felsformationen und Lavafelsen mit verschiedenfarbigen Sedimentschichten; diese Impression hat er in enger Zusammenarbeit mit unseren Technikern, Ingenieuren und Softwarespezialisten zu einem Kunstprojekt mit vielfältigen Anschlussmöglichkeiten entwickelt.

Nicht allein das fertige Felsenobjekt macht das Kunstwerk aus. In diesem Projekt sind auch die Verfahrensentwicklung, die Erstellung des gewissermaßen digitalen Zwillings und der beobachtbare Fertigungsprozess wichtige Elemente. Damit gliedert sich das Projekt im Wesentlichen in drei Phasen. Zum einen ist dies das digitale Zeichnen durch den Künstler, zum anderen die Schaffung der technischen Voraussetzungen seitens der FIT-Gruppe, die die Programmierung vielfältiger Algorithmen sowie die Bereitstellung der Hardware umfassen; und schließlich der eigentliche Schaffensprozess in der Ausstellung, ausgeführt durch die Roboter und überwacht durch FIT-Techniker. Das Projekt vereint grenz- und disziplinüberschreitend kreative Gestaltung und die Erzeugung der Geometrie, Materialforschung, Softwareentwicklung und digitale Prozesstechnik und bringt Kunst, Technik und Wissenschaft in einen fruchtbaren Dialog.

Phase 1: Das digitale Zeichnen

Peter Lang hat sich für dieses Projekt in völliges Neuland begeben. „Bruno Knychalla von Additive Tectonics hatte die geniale Idee, für die Erstellung des digitalen Modells auf Virtual Reality zu setzen. Das hat es mir ermöglicht, das Objekt in 3D zu "er-zeichnen". Mit meinen analogen Zeichenbewegungen konnte ich so eine digitale Plastik erscheinen lassen“, beschreibt Lang die Geburtsstunde des Projekts.

In Phase 1 der Umsetzung übertrug Peter Lang sein mentales Modell der Schärenfelsen in ein virtuelles Modell. Dazu zeichnete er, ausgestattet mit VR-Brille und zwei Pointern, die Konturen der Felsen zweidimensional als Höhenlinien in Schichten. Sobald eine Schicht vollendet war, wanderte die Zeichenebene um 2 cm nach oben, die vorherigen Schichten blieben transparent zu erkennen, und der Künstler konnte die nächste Schicht im freien Raum darüber zeichnen. So wuchs das Modell scheibchenweise in die Höhe. Eine bestehende Softwarelösung dafür gab es nicht. Ein Team aus pfiffigen, kunstaffinen Softwarespezialisten hat jeden einzelnen Kommunikationsschritt in Form von Algorithmen programmiert. Das Novum ist tatsächlich, dass es Lang durch die Synergie aus neuen Medien und traditionellen Kunsttechniken gelingt, die Grenzen zwischen Kategorien wie Malerei (strikt 2D) und Plastik (per Definition 3D) zu überschreiten. „Vom Bildnerischen wird dadurch der große Kontrast zwischen Bildhauerei und Malerei aufgelöst, aus Flachware wird durch analoges Zeichnen eine Plastik“, betont Lang.

Insgesamt 600 Stunden verbrachte der Künstler so in der virtuellen Welt, eine physische und psychische Grenzerfahrung, bis zur totalen Erschöpfung. Nach dem Abschluss der Zeichenaktion lag aber erst einmal kein be-greif-bares Kunstobjekt vor. „Als ich die Brille abgenommen habe, war nichts mehr da“, fasst Lang das Paradox mit schlichten Worten zusammen. Virtuell existierte die Plastik, vollendet in Farb- und Formgebung, doch vorerst nur erinnerbar, nicht physisch erfahrbar.

Phase 1: Das digitale Zeichnen
Phase 2: Die Programmierleistung

Phase 2: Die Programmierleistung

Nun übernahm in Phase 2 des Projekts der Ingenieur, Protagonist einer völlig anderen Welt, mit völlig entgegengesetzten Denkmustern, Zielen und Umsetzungsvorstellungen. Effizienz, Produktivität, Gewinnstreben und unternehmerisches Kalkül sind die hier normalerweise bestimmenden Kategorien. „Kunst und industrielle Fertigung, das ist normalerweise ein totaler Kulturclash. Die Freiheit von Normen hat aber nicht bedeutet, dass die technischen Herausforderungen deshalb weniger anspruchsvoll waren", erklärt Peter Lang.

Es gab keine vorgefertigte Lösung, das heißt, jeder einzelne Kommunikationsschritt musste definiert und in eigene Algorithmen gefasst werden, eine wahre Denksportaufgabe für das pfiffige, kunstaffine Softwareteam. Der Programmieraufwand begann bei der Modifizierung der VR-Zeichensoftware, ging über die Erstellung des digitalen 3D-Modells des Objekts bis zur Aufbereitung der Daten für den Druck. Die Eingangsdaten waren Linien, codiert mit einer Samplenummer, einer Ebenenhöhe und einer definierten Breite von 0,5 cm. Diese wurden mittels eines verfahrenskonform entwickelten Algorithmus automatisch in Kurven umgewandelt. Über diese Kurven wurde ein sogenanntes „Mesh“, ein Polygonnetz, gelegt und dadurch wurden sie zu einem dreidimensionalen Flächenmodell verbunden, das im nächsten Schritt in Höhenschnitte (die sogenannten „Slices“) mit einem Abstand von 2 mm „geslicet“, also zerteilt wurde. Mit den Farbinformationen aus den Samples wurden die digital entstehenden Kurven fein aufgelöst eingefärbt. Entscheidend für das Erscheinungsbild der Gesamtskulptur ist ein weiterer, komplexer Algorithmus: Innerhalb einer Ebene sollen alle Kurven ohne Überschneidungen abgefahren werden, denn jeder Kreuzungspunkt würde eine zusätzliche Störung im Schichtauftrag verursachen; auf einer Gesamtlänge von etwa 200 km würde dies in der Skulptur nach oben hin immer inhomogenere Linien und Abweichungen verursachen.

Phase 3: Herstellung als Kunstperformance

Das additive Verfahren, das zum Einsatz kommt, ist Robotic FDM. Für die Ausstellung wird ein transportables Robotersystem verwendet, das FIT für diesen Einsatz entwickelt hat, bestehend aus einem Extrusionsroboter und einem kleineren Mischroboter. In der getunten Anlage ist der Granulatextruder an einem schwenkbaren Roboterarm mit einem Standardradius von 4 Metern angebracht. Die 8. Achse des Roboters wurde mit einer organisch geformten Spitze verlängert, die im Aufschweißverfahren WAAM aus Edelstahl hergestellt wurde. Das Roboterduo ermöglicht eine präzise und individuelle Materialplatzierung auf höchstem Komplexitätsniveau. Die Pfade für beide Roboter werden über die von der FIT-Tochter Additive Tectonics entwickelte Software automatisiert und synchron übertragen. Als Material wird Tecnaro Arboblend verwendet, ein natürlicher Thermoplast, der Materialexperten als „Flüssigholz“ bekannt ist. Durch extreme Grenzlagen hinsichtlich Werkstofftemperatur, Düseninnendruck sowie Feuchtigkeitsgehalt erhält der eigentlich glatte Kunststoff eine faserige Konsistenz, die der Skulptur die charakteristisch woll-ähnliche, wenngleich harte Oberflächenstruktur verleiht.

Eingefärbt wird das Grundmaterial durch Granulatfarben der Firma Color Service, einem langjährigen Partner der FIT AG. Für die von Peter Lang präzise und reproduzierbar vordefinierte Farbgebung wurde ein patentwürdiges Materialmanagementsystem entwickelt: Sobald ein neuer Farb-„Cocktail“ nachgefüllt werden soll, errechnet die Steuersoftware die benötigte Farbe in 2,5 Metern Entfernung. Während die vorherige Portion vom Extruder verarbeitet wird, wird schon die nächste Portion angemischt. Eine sogenannte Farborgel enthält alle verfügbaren Farben in einzelnen Tanks. Die Farbpalette besteht aus 24 verschiedenen und beliebig aus bis zu vier unterschiedlichen Einzelfarben mischbaren Farbnuancen, insgesamt also über 20.000 Farbkombinationen.

Den Rahmen für die Kunst-Aktion bietet die Einblickshalle des Sprengel Museums Hannover. Sieben Wochen lang werden zwei handelsübliche, anwendungsspezifisch getunte Industrieroboter, ein Prozessrechner mit diversen teilweise speziell entwickelten Softwarepaketen, einige Kontrollterminals, ein Farbmischsystem und tonnenweise Verbrauchsmaterial sowie ein Techniker zur Prozessüberwachung zusammenspielen. Die Ausstellungsbesucher können den „Schöpfungsakt“ der Sker-Insel live verfolgen.

Phase 3: Herstellung als Kunstperformance


FIT AG
Am Grohberg 1
92331 Lupburg
Germany

© Copyright - 19.05.2022 - FIT AG - All Rights reserved