Wie lässt sich mit 3D-Druck eine „Miniaturinfrastruktur“ herstellen?

Die 3D-Drucktechnologie hat Einzug in die Hochschulen gehalten und dient dem Unterricht, Wettbewerbsprojekten und innovativen Experimenten. An Architekturschulen übertreffen die Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Drucks alle Erwartungen.

Hinweis: Die folgenden anwendungsbezogenen Bilder und Textmaterialien stammen von Russell Zeng vom College of Architecture, Art, and Planning der Cornell University (罗素小儿@Xiaohongshu).

01 TPU-95A Zementgussformen

Herkömmliche Gussformen bestehen typischerweise aus Silikon, das Vorteile wie hohe Flexibilität, Eignung für komplexe Geometrien, hohe Entformungseffizienz und Wiederverwendbarkeit bietet. Da die 3D-Drucktechnologie zunehmend in Produktion und Alltag Einzug hält, erforschen Studierende auch Möglichkeiten zur Steigerung der Lerneffizienz durch 3D-Druck. Die Anwendung von TPU-Zementgussformen ist ein relativ erfolgreiches Beispiel.

Mit Fokus auf die Benutzererfahrung und das Verständnis der Geschichten hinter dem 3D-Druck führten wir auch ein kurzes Gespräch mit diesem „Architekturmodell-Experten“ über diese Anwendung.

ANKLAGE: Welche traditionellen Methoden werden üblicherweise bei der Herstellung von Architekturmodellen angewendet?

Russell Zeng: Zuschneiden von Schaumstoffplatten, Laserschneiden, CNC-Bearbeitung oder manuelle Formenreplikation.

ANKLAGE: Welche Merkmale weisen diese Methoden im Vergleich zum 3D-Druck aus praktischer Sicht auf?

Russell Zeng: Im Modellbau kommen je nach Anforderung unterschiedliche Methoden zum Einsatz. Diese Methoden ermöglichen vielfältige Ergebnisse, doch sobald die Geometrie etwas komplexer wird – beispielsweise bei gekrümmten Oberflächen, Öffnungen oder durchgehenden Formen, wie sie häufig von Architekturstudierenden verwendet werden – steigen die Kosten und der Arbeitsaufwand traditioneller Verfahren stark an. Die größten Vorteile des 3D-Drucks liegen in seiner Effizienz und Flexibilität. Er ermöglicht die Realisierung nahezu aller Arten komplexer Strukturen, und wiederholte Änderungen sind kein Problem, was insbesondere im Modellbau von großer Bedeutung ist.

ANKLAGE: Der 3D-Druck bietet in der Tat erhebliche Vorteile bei der Konstruktion und Herstellung komplexer, gebogener und unregelmäßiger Strukturen. Dieses Mal haben wir den 3D-Druck hauptsächlich für Zement- und Gipsgussformen verwendet. Haben Sie Erfahrungen damit, die Sie teilen möchten?

Russell Zeng: Es geht hauptsächlich um die Materialauswahl. Wir empfehlen dringend die Verwendung von TPU-95A für Zementgussformen. Das Entformen ist dadurch extrem einfach. TPU-95A besitzt genau die richtige Härte und seine Flexibilität eignet sich hervorragend zum Gießen und Entformen. Die Oberflächendetails der gedruckten Modelle sind sehr stabil und die Genauigkeit erfüllt alle Anforderungen. Vor allem aber ist das Entformen sehr einfach, ohne dass es zu Kantenbrüchen kommt, und die Formen können sogar wiederverwendet werden.

ANKLAGE: Flexible Materialien der TPU-Serie weisen in der Tat ein sehr breites Anwendungsspektrum auf. Sind Ihnen dabei Probleme aufgefallen?

Russell Zeng: Es handelt sich im Grunde um typische Probleme beim Drucken mit flexiblen Materialien, wie etwa Schwierigkeiten beim Entfernen von Stützstrukturen, Einschränkungen beim Drucken großer Formate und eine leicht verringerte Stabilität beim Hochgeschwindigkeitsdruck.

ANKLAGE: Welche anderen Materialien außer TPU können noch für Gussformen verwendet werden?

Russell Zeng: In der Anfangsphase führten wir auch Strukturtests mit PLA und PETG durch. Bei der Herstellung von Gussformen für komplexe Formen mit PLA ist beim Entformen besondere Vorsicht geboten; gegebenenfalls kann ein Heißluftgebläse zum Einsatz kommen. Insgesamt empfehlen wir für Gussformen weiterhin TPU-Materialien, da Flexibilität hier entscheidend ist.

02 Validierung des Architekturmodells

Die 3D-Drucktechnologie bietet auch bei der Herstellung komplexer, gebogener und unregelmäßiger Strukturen erhebliche Vorteile. Eine breite Palette an 3D-Druckmaterialien deckt unterschiedliche Anwendungsbereiche ab. Transparente Materialien eignen sich beispielsweise hervorragend für architektonische Bauteile, während biomimetische Materialien wie Holz und Marmor zur Simulation realer architektonischer Effekte eingesetzt werden können. Insgesamt ermöglicht der 3D-Druck Studierenden, den Designprozess besser darzustellen und Ideen schnell zu validieren.

Wir fördern das Verständnis durch Kommunikation. Wenn Sie Meinungen oder Anregungen zu 3D-Druckmaterialien haben, kontaktieren Sie uns gerne und geben Sie uns Feedback.

ANKLAGE: Haben Sie als Anwender aufgrund praktischer Erfahrungen Meinungen oder Vorschläge zu den Materialien von eSUN?

Russell Zeng: Wir haben dieses Jahr viele Materialien von eSUN verwendet und durchweg positives Feedback erhalten. Mittlerweile verwenden wir in fast allen Kursen eSUN-Materialien und sind eSUN für die Unterstützung sehr dankbar. Ausgehend von meinen eigenen Anwendungserfahrungen wünsche ich mir, dass flexible Materialien in Zukunft differenziertere Härtegrade und Farboptionen bieten, beispielsweise transparenteres oder mattes TPU. Dies wäre besonders bei Architekturmodellen gefragt.

ANKLAGE: Offen gesagt, werden derzeit flexiblere Materialfarben und eine umfassendere Matrix flexibler Materialien kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert. Wir freuen uns darauf.

eSUN unterstützt weiterhin die Anwendung des 3D-Drucks in verschiedenen Branchen und bietet kostenlose Materialförderung, Schulungen zu Drucktechniken und Erfahrungsaustausch für Bildungs-, Lehr-, Wettbewerbs- und Forschungsprojekte. Durch die Förderung innovativer Ansätze trägt eSUN zur Talententwicklung bei. Wenn Sie aktuell Projekte im Bereich 3D-Druck durchführen oder planen und Ihre Erfahrungen mit der Anwendung teilen möchten, hinterlassen Sie uns gerne eine Nachricht.