Theorie und Praxis des Goldschmieds Kapitel 15
2008-04-07 14:00
15.1 Das virtuelle Schmuckstück
Ewald Klopf, Goldschmiedemeister in Wien, hat alle hier abgebildeten Computerdarstellungen geschaffen und dankenswerterweise zur Verfügung gestellt.
Mit spitzem Pinsel und Aquarellfarben habe ich 50 Jahre lang meine Schmuckentwürfe gemacht, genauso wie es seit Jahrhunderten üblich war, und ich wäre nie auf den Gedanken gekommen, dass man das jemals so ganz anders machen könnte. Gewiss, ich kannte einfache Computerdarstellungen, aber die waren tatsächlich sehr einfach! Da fand ich ganz zufällig im Internet den Irischen Liebesring mit den beiden Händen! Ich erkundigte mich sofort bei Ewald Klopf: »Kein Foto – ein virtuelles Schmuckstück!« Ich war begeistert – bin es immer noch – und so habe ich mich ganz spontan entschlossen, diesen »Blick in die Zukunft« in letzter Minute dem Manuskript anzufügen. Der Bildschirm des Computers ist der Zeichenblock, Maus und Tastatur ersetzen Zeichenstift und Lineal, Pinsel und Aquarellkasten. Schön wäre es, wenn ich hier mit einigen Sätzen eine Gebrauchsanleitung geben könnte, aber um die Qualität der hier abgebildeten virtuelle Schmuckstücke zu erreichen, bedarf es eines intensiven Studiums, sehr viel Übung und der Beherzigung des nachdenkenswerten Ausspruchs von Karl Valentin: »Kunst ist schön – macht aber viel Arbeit! « Einige Voraussetzungen seien erwähnt: • Um das virtuelle Schmuckstück Überzeugend darstellen und später materiell realisieren zu können, soll der Gestalter die Arbeitstechniken des Goldschmieds und des Fassers gut kennen. |
|
• Man braucht einen Computer mit einem sehr leistungsfähigen Mikroprozessor.
• Die Software-Pakete müssen so beschaffen sein, dass die Geometrieobjekte erstellt und dann mit Hilfe unterschiedlicher Texturen überzogen werden können. • Die Gestaltung der Oberfläche in Edelmetallfarbe, Hochglanz und Spieglung der Metalloberfläche, Glanz und Feuer der Edelsteine stellen höchste Anforderungen an Gestalter und Computer. Am Beispiel des Silberrings mit Zitrin kann man die Arbeitsschritte des Verfahrens gut erkennen: • Der Ring wird zunächst mithilfe eines Gittersystems in zwei Ansichten dargestellt, die zu einem dreidimensionalen Bild zusammengefasst werden (Bild 15.1).
• Die räumliche Darstellung wird so gedreht, dass man die Gestaltung des Rings gut erkennen kann (Bild 15.2).
• So, wie man früher auf die Spanten eines Segelflugzeugs die Stoffbahnen klebte, wird das räumliche Gittermodell mit einer Textur überzogen, die eingefärbt und mit den Effekten der Spieglung und des Glanzes aufbereitet wird (Bild 15.3). Der Liebesring (Bilder 15.4 und 15.5) mit den beiden Händen ist ein Beispiel für die Virtuosität virtueller Schmuckgestaltung. Der Schmuckgestalter kann seine Idee in optimaler Qualität sichtbar machen, das virtuelle Schmuckstück übertrifft jede Fotografie eines realen Schmuckstücks. Mit den Computerdaten kann in einer speziellen Anlage ein Kunststoffmodell des konkreten Rings aufgebaut werden, mit dessen Hilfe schließlich aus dem virtuellen Abbild ein ganz realer Silber- oder Goldring entsteht. |
|
|
|
 |
Bild 15.1 Silberring mit Zitrin. Darstellung mit Gittersystem: Hauptansicht, Seitenansicht, dreidimensionale Zusammenfassung |
|
|
|
 Bild 15.2 Silberring mit Zitrin. Darstellung mit Gittersystem: optimale 3D-Ansicht  Bild 15.4 Irischer Liebesring. Darstellung mit Gittersystem |
Bild 15.3 Silberring mit Zitrin. Das virtuelle Schmuckstück  Bild 15.5 Irischer Liebesring. Gold mit Edelsteinen: Das virtuelle Schmuckstück |
|
|
Bild 15.7
Produktionsbeispiele
herzustellen. Das ist ein sensationeller Schritt in die Zukunft!
Nur in sehr vereinfachter Form kann das Verfahren hier beschrieben werden. Mithilfe des CAD-Systems (computer-aided design) wird das Schmuckstück auf dem Bildschirm gestaltet und dreidimensional digital gespeichert. Das eigentliche SLA-System, mit dem der dreidimensionale Entwurf zu einem Kunststoff-Modell umgesetzt wird, besteht aus
• einem ultraviolettem Laser, • einem optischen Scan-System, • einem Behältnis mit lichtempfindlicher Epoxidflüssigkeit, • einer Elevator-Platform, • und der Software zur Kontrolle von Aushärtung, Position des Lasers und des Elevators.
Das Stereolithografieverfahren generiert aus 3D-CADDaten greifbare Prototypen. Die CAD-Daten werden zuerst in sehr dünne Querschnitte zerlegt. In dem Viper si2 SLA-System wird dann ein ultravioletter Laserstrahl in einem Behälter auf die Oberfläche eines flüssigen Photopolymers gerichtet. Der Laser führt die Geometrie eines Querschnitts ab und härtet so eine dünne Schicht der Flüssigkeit aus. Der Querschnitt wird nun abgesenkt und neu mit flüssigem Photopolymer beschichtet, bevor der Laser die nächste Schicht über der ersten aushärtet. Der Prozess wird Schicht für Schicht fortgesetzt, bis das Teil fertig ist. Die SLA-Anlage arbeitet unbeaufsichtigt und |
rund um die Uhr. Ohne Formenbau, Fräsen und Schneiden wird innerhalb von Stunden ein Modell gefertigt. Das Verfahren zeichnet sich durch sehr deutliche Vorteile aus:
• Zarte Details, exakte Wiederholung der Gestaltungselemente, Präzision, Symmetrie, gleichmäßige Materialdicke sind in der Qualität bei handgearbeiteten Wachsmodellen oder Metallschmuckstückenvöllig unmöglich. • Dadurch, dass die Maschine dreidimensionale Entwürfe auf zweidimensionale Schichten zurückführt, können Raumkörper hergestellt werden, die man von Hand oder mit konventionellen Maschinen nicht machen kann, wie etwa ein plastisches Motiv, umschlossen von einem kugelförmigen Käfig. • Exakte Übereinstimmung gleichartiger Schmuckstücke ist gesichert. • Die Oberflächenqualität ist perfekt. • Das vollautomatische Verfahren ohne Kontroll- und Aufsichtskräfte zeichnet sich durch hohe Produktivität aus.
Invision 3D-Drucker (Bild 15.8)
Prinzipiell funktioniert dieses System ganz ähnlich wie das Viper si2 SLA-System, das Modell wird nämlich auch schichtweise aufgebaut. Als Baumaterial kommt hier ein Acrylat mit einem gewissen Wachsanteil zum Einsatz. Der Bauprozess findet hier jedoch nicht schwimmend im flüssigen Material wie
 Bild 15.8 Invision 3D-Drucker |
|
bei der Viper statt, sondern einfach freistehend auf einer Plattform. Das ausgehärtete Material kann also nicht durch den Auftrieb in Position gehalten werden, deshalb müssen Hinterschneidungen und Hohlräume durch ein Stützmaterial aufgefüllt werden. Beim Invision-Drucker wird hierfür ein Wachs verwendet. Beide Werkstoffe, das Modell- und das Stützmaterial, werden in Kartuschen, im festen bzw. pastösen Zustand, dem Drucker zugeführt. Dort wird das Material aufgeheizt und schmelzflüssig in getrennte Kammern in einen Druckkopf gepumpt. Ganz ähnlich wie die Vipermaschine eine Schicht flüssiges Harz abscannt und aushärtet, kann nun der Druckkopf eine sehr dünne Schicht Material auf die anfangs leere Plattform auftragen. Dies funktioniert im Prinzip genauso, wie man es von einem Tinten-
 Bild 15.9 Produktionsbeispiel. a) kleine Rose, Blauwachs; b) Gussbäumchen (Wachsmodell und fertiger Silberguss) |
|
strahldrucker aus dem Büro kennt. Anstelle einer Düse wirken hier jedoch mehr als 400 Düsen gleichzeitig. Genau wie ein Tintenstrahldrucker verschiedene Farben ausbringt, kann der Invision-Drucker entweder Bau- oder Stützmaterial ausbringen. Auf der Plattform kühlt das Material schnell ab, das Wachs wird wieder hart, das Baumaterial pastös. Im nächsten Schritt wird die komplette Schicht mit einer recht leistungsstarken UV-Blitzlampe belichtet, damit das Baumaterial nun endgültig aushärtet. Der Druckkopf wird um eine Schichtdicke angehoben und der Prozess setzt sich fort. Das Ergebnis des Bauprozesses ist ein kompakter Körper aus Bau- und Stützmaterial, der in einem |
|
Niedrigtemperaturofen oder einfach in heißem Wasser nachbehandelt wird. Das Stützwachs schmilzt bei einer Temperatur von 75 _C einfach ab, das Modellmaterial bleibt fest, weil es erst bei etwa 90 _C erweicht. Mit den Anwendungsbeispielen (Bilder 15.9 a und b) wird die Leistungsfähigkeit des Systems auf überzeugende Weise demonstriert. Sogar die kleinen Dornen der Rose sind nur auf dem Computer konstruiert! Das Gussbäumchen mit den sehr komplizierten Schmuckmodellen ist nur mit Hilfe des Computers entstanden: Keine Werkzeuge, nichts wurde angefasst. Hier entsteht die Technologie der Zukunft. |