Franziska Goertz

Ziel dieses Semesters war für mich die Auseinandersetzung mit Ton und dem 3D-Druckprozess an sich. In der Ideenfindungsphase kamen mehrere interessante Themengebiete auf, wie zum Beispiel die Nutzung der Isolationsfähigkeit von Ton, die Verwendung des Materials zum Beispiel als Grundlage zur Begrünung von Dekoelementen im Garten oder auch die Wirkung auf die Sinne wie etwa die Haptik.

Auch wenn diese Bereiche für sich sehr interessant waren, fokussierte ich meine Aufmerksamkeit am Ende doch eher auf die experimentelle Auseinandersetzung mit den Eigenschaften des Tons selber. Es galt, dessen Stärken und Schwächen im Zusammenhang mit dem Druckprozess und dem gewählten Objekt zu erörtern. Im Verlauf des Semesters wurde mit den Programmen “Rhinoceros”, ”Grasshopper” und ”Cura” gearbeitet. Dabei stellte sich heraus, dass “Grasshopper” für diese Art der Gestaltung am geeignetsten war, da nur mit diesem Programm Einfluss auf die Extrusionsmenge genommen werden konnte. Das Augenmerk der Gestaltung wurde weniger auf die Formgebung gelegt, weshalb ich mich am Ende für eine niederkomplexe Geometrie entschied. Hier bot sich die Konstruktion eines Lampenschirms an.

Die ersten Druckversuche konzentrierten sich auf die Möglichkeiten des Materialüberhangs. Hier war zu beobachten, dass die Ausmaße und Winkel des Überhangs je nach Wassergehalt des angemischten Tons variierten. Die erste Geometrie wurde sehr einfach gehalten. Sie wies gegenüberliegende Überhänge auf, in der Erwartung, dass sich das Gewicht so mittig ausgleichen und das Objekt nicht einfallen würde. Die Form wurde einwandig gedruckt.

Auf den Bildern ist zu erkennen, dass der untere, stärker belastete Bereich durch das Eigengewicht der darauf liegenden Schichten zusammengesackt ist, während der gleiche Winkel weiter oben stabil blieb. Leider wurden zudem bei diesem Druckversuch die finalen Bahnen aufgrund einer zu geringen Materialhaftung beschädigt. Dies könnte durch ein stärkeres Wässern des Tons ausgeglichen werden, was sich jedoch wiederum stärker auf das Eigengewicht des Materials auswirken würde.

Die darauf folgende Form wurde mit ähnlichen Überhangswinkeln wie bei der ersten Form erstellt, jedoch im Gegensatz zu dieser mit einer Doppelwandigkeit aufgebaut. Die deutlich größeren Maße führten auch zu einem entsprechend höheren Materialdruck auf die unteren Bahnen. Während des Druckes wurde ein Heißluftföhn verwendet, um die Formüberhänge durch die Warmluft schneller zu trocknen und somit zu stabilisieren und den folgenden Bahnen mehr Halt zu ermöglichen.

Das Modell blieb während des Druckes stabil, lediglich die freistehenden Enden mussten zeitweise per Hand korrigiert werden, da diese durch den Materialdruck seitlich auswichen. Hierdurch kam es zu einem leichten Versatz zwischen den Bahnen. Auch an dieser Stelle hat sich der Heißluftföhn zur Stabilisierung als hilfreich erwiesen.

Die Korrektur von Hand gestaltet sich insofern schwierig, da es keinen Hinweis gibt, der den Verlauf der darauffolgende Fahrbahn vorhersagt.

Da als Endobjekt eine Leuchte entstehen sollte, wurde im nächsten Schritt mit Wanddurchbrüchen experimentiert, um gegebenenfalls einen Lichtausfall seitlich aus dem Objekt zu schaffen. Hierzu wurden in dem CAD-Programm “Rhinoceros” Kurven aufgezogen und partiell vertikal versetzt.

Der Versatz betrug verschiedene Tiefen und Breiten, um das Verhalten der darauffolgenden Bahnen beobachten zu können, da die Stabilität der späteren Schichten sich ebenfalls sehr auf das Gesamtobjekt auswirken würde.

In dem Testdruck stellte sich jedoch heraus, dass in den abgesenkten Bereichen unbedingt auf die Extrusionsmenge eingewirkt werden musste, da sonst an diesen Stellen deutlich zu viel Material extrudiert wurde. Da dies mit dem Programm “Cura” nicht möglich war, wurde aus dieser Einsicht heraus fortan mit dem Programm “Grasshopper” gearbeitet.

Der Umstieg auf Grasshopper war mit seinen eigenen Schwierigkeiten verbunden. Von dem Verständnis des Programms und des Aufbaus des Programmbaums abgesehen, entstanden nicht nur Fehler meinerseits, sondern mitunter auch Codierungsfehler, die Verwirrung stifteten. Auch wurde zu diesem Zeitpunkt der Ton gewechselt und ein feineres und elastischeres Material als vorher verwendet.

Bei dem Testdruck der Grasshopperdatei wurde erkenntlich, dass der Eingriff auf die Extrusionsmenge zwar zufriedenstellende Ergebnisse erbrachte, der Ton selbst jedoch für die geplante Art der Wanddurchbrüche ungeeignet war, da die über den Öffnungen liegenden Bahnen, ungeachtet von der Breite oder Tiefe des Negativraums, durch diese neuen Materialeigenschaften fast gänzlich einsackten. Deshalb wurde von den Wanddurchbrüchen Abstand genommen und der Fokus rein auf die Veränderung der Z-Achse während des Drucks gelegt. Die ersten Druckversuche waren hier erfolgreich.

Ein anderer Gestaltungsansatz bestand darin, die Leuchte umgekehrt zu drucken, sodass der Druckprozess an dem bodengerichteten Ende des Lampenschirms beendet würde. Auf diese Weise könnte der sonst planare Abschluss durch eine geschwungene Linie belebt werden.

Wie zu erwarten war, stellte sich in den Drucktests schnell heraus, dass dieser Ansatz schwierig umsetzbar war. Obwohl der Radius des neuen Tragrandes schon deutlich größer gewählt wurde, haben die Druckbahnen den unterschiedlichen Belastungen in der Z-Achse nicht standhalten können und sind seitlich ausgewichen, was das gesamte Objekt instabil werden ließ. Eine Verkleinerung der gesamten Geometrie war hilfreich, da so das Gesamtgewicht reduziert wurde. Ein ganz sauberer Druck war jedoch auch dann nicht möglich, weshalb auch von diesem Gestaltungsansatz vorerst abgesehen wurde.

Weiterhin musste getestet werden, wie stark die Kurven in der Z-Achse verschoben werden können, bis sie instabil werden. Die maximale Höhe hing jedoch auch stark von dem Wassergehalt des Tons, der Tonart und der Objektgröße ab, weshalb ein Maximalwert nur schwer zu ermitteln war und sehr auf das Objekt selbst bezogen blieb. War der Ton zu trocken, litt die Haftung der Bahnen aneinander, was sich als nachteilig für die Form erwies. Wurde dem Ton mehr Wasser hinzugefügt, erhöhte sich das Materialgewicht, was wiederum zu Komplikationen führte.

Die Haftung der Bahnen aneinander wurde auch durch die Strangdicke beeinflusst. Mit 1 mm Abstand zur darauffolgenden Bahn führte der Druck selbst bei geringem Flow zu einem seitlichen Ausbrechen des Tons. Zudem ergab der erhöhte vertikale Druck in den oberen Bahnen eine zu hohe Belastung der darunterliegenden Geometrie und folglich eine horizontale Verdrängung. Bei 3mm Abstand schwand hingegen nicht nur die Haftung, sondern die Objekte fielen auch an den erhöhten Stellen ein. Selbst der Heißluftföhn hat an dieser Stelle wenig Einfluss gehabt. Nach diesen Tests wurden die weiteren Objekte mit einer Bahnhöhe von 2 mm gedruckt.

Obwohl das Objekt an sich niederkomplex erscheint, waren doch immer wieder starke Veränderungen in Grasshopper nötig. Dies war multifaktoriell begründet, etwaige Fehler wurden zumeist erst während der Testdrucke ersichtlich, was eine permanente Anpassung der Dateien erforderlich machte.

Ein Element, das sich vorerst als Codierungsfehler einschlich, waren die gestauchten Übergänge zwischen den einzelnen Kurven. Dies konnte jedoch als Gestaltungsmittel zum Hervorheben einzelner Kurven gut eingesetzt werden. Es erwies sich jedoch als erstaunlich schwer, diesen Effekt absichtlich hervorzurufen und das Ausmaß der Stauchung ausgewählter Bahnen zu beeinflussen. Als Vergleich wurde ein schlichter Schirm gedruckt, an dem die Kurven wesentlich unauffälliger waren.

Da diese Subtilität ihren eigenen Reiz besitzt, ist sie meiner Meinung nach an Designobjekten, die sich auf Augenhöhe befinden, eher sinnvoll, da sie dort auch eher Beachtung findet. Das Erzeugnis ist als Schirm für eine Tischleuchte also besser geeignet, als wenn es als Deckenleuchte genutzt würde, da die geschwungenen Linien dort in dieser Form vermutlich weniger auffallen würden.

Hier könnte durch eine Glasur neues Interesse erweckt werden, um die unterschiedlichenen Ebenen und veränderten Kurven des Objektes hervorzuheben. Sie könnten einerseits durch Abstufungen des Tons oder durch das farbliche Absetzen einzelner Linien hervorgehoben werden. Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, die verschiedenen Ebenen abwechselnd glänzend und matt zu glasieren, was deutlich subtiler wäre.

Da sich bei vielen der größeren Modelle (größter Durchmesser ~300 mm) aufgrund der Variation der Z-Achse die Stabilität der Wände als problematisch erwies, bot es sich an, die Objekte kleiner zu halten (größter Durchmesser ~200 – 250 mm). Somit eignen sich Objekte dieser Art zum Beispiel für Tischlampen oder, wenn Deckenlampen bevorzugt werden, für eine Serie mehrerer kleiner Leuchten. Wenn die Form nicht abgerundet, sondern gerade bliebe, würden die horizontalen Belastungen während des Druckes minimiert werden, was erwarten lässt, dass sich die Form höher und auch mit stärkeren Differenzen in der Z-Achse drucken ließe. Eine kegelförmige, ungekrümmte Form könnte hier ein geeignetes Mittelmaß bieten.

Die Objekte wurden zunächst bei Zimmertemperatur unter einer Folie langsam getrocknet und in dieser Phase regelmäßig gelüftet. Die Modelle schrumpften in dieser Zeit je nach Tonart mehrere Millimeter. Hierbei bestand die Gefahr, dass es noch zu einem Einsacken oder Verformen der Modelle oder zu Rissen in der Wandung durch zu schnelles Trocknen kommen konnte. Bei einigen Modellen konnte eine leichte Verformung direkt über der Druckplatte beobachtet werden. Im Anschluss angesetzt ist ein Schrühbrand, worauf der Glattbrand folgt, bei dem auch die Glasur gefestigt wird. Um das Licht besser reflektieren zu können, sollten die Leuchten innen hell glasiert werden.

Die Aufhängung und Fixierung des Leuchtmittels wurde sehr einfach gehalten. Da die Materialkombination von Ton und Holz sehr ansprechend ist, könnte eine an die Form angepasste Holzscheibe das Leuchtmittel fixieren. Um den Druck auf die Wände etwas zu verteilen, kann die Scheibe etwas breiter gewählt werden. Der Schirm sollte jedoch nach dem Brennen fest genug sein, um diese Last auszuhalten. Eine Alternative hierzu würde ein Drahtgestell bieten, welches den Schirm über eine größere Fläche abstützen kann, als es einer Holzeinlage möglich ist.

Wenn man den Gedanken des Lichtausfalls aus dem Objekt heraus weiterverfolgen möchte, besteht mit Grasshopper die Möglichkeit, verschiedene Punkte der Form nach außen zu verschieben. Wenn die Ebenen gegeneinander versetzt werden, entsteht ein Negativraum, sodass der Ton an diesen Stellen absackt. Wie stark der Ton in den leeren Raum sinkt, bestimmt der Abstand zwischen den innenliegenden und den äußeren Punkten.

Wenn die so entstandenen freien Stellen nicht durch eine gleichmäßige, unversetzte Kurve ausgefüllt werden, sollte dort ein gleichmäßiger Lichtausfall möglich sein. Die Schwierigkeit hierbei besteht darin, dass der Ton elastisch genug sein muss, um an den frei hängenden Stellen nicht zu reißen, gleichzeitig jedoch nicht durch ein Absacken die Freiräume verschließt.

Wenn man den Gedanken des Lichtausfalls aus dem Objekt heraus weiterverfolgen möchte, besteht mit Grasshopper die Möglichkeit, verschiedene Punkte der Form nach außen zu verschieben. Wenn die Ebenen gegeneinander versetzt werden, entsteht ein Negativraum, sodass der Ton an diesen Stellen absackt. Wie stark der Ton in den leeren Raum sinkt, bestimmt der Abstand zwischen den innenliegenden und den äußeren Punkten.

Wenn die so entstandenen freien Stellen nicht durch eine gleichmäßige, unversetzte Kurve ausgefüllt werden, sollte dort ein gleichmäßiger Lichtausfall möglich sein. Die Schwierigkeit hierbei besteht darin, dass der Ton elastisch genug sein muss, um an den frei hängenden Stellen nicht zu reißen, gleichzeitig jedoch nicht durch ein Absacken die Freiräume verschließt.

Die wenigsten Dinge funktionieren auf Anhieb fehlerfrei, und doch erweisen sich Fehler öfter hilfreich, als man vielleicht zugeben möchte. Von frustrierenden Unfällen wie dem Abspringen einer Schlauchschelle während des Druckes, das die endlich zufriedenstellend druckende Geometrie zerstörte, über Lufteinschlüsse in der Tonkartusche, die dadurch unsaubere Wände lieferten, gab es viele Stellen, an denen man hinzulernen konnte.

Das wohl Wichtigste beim Tondruck war ein gut durchgekneteter, homogener Ton ohne Lufteinschlüsse, der nass genug war, um eine gute Haftung zu haben, und gleichzeitig nicht zu viel Eigengewicht besaß, um einzufallen. Das galt für alle verwendeten Tonarten, die jedoch unterschiedliche Eigenschaften besaßen und dementsprechend individuell behandelt werden mussten. So simpel wie es klingt, war dies doch sehr wichtig für den Tondruck. Hier die richtige Balance zu finden, ist mit Sicherheit ein Resultat langer Erfahrung und nicht unbedingt im Verlauf eines Semesters zu erreichen. Bezogen auf die vertikale Verschiebung bei meinen Objekten war die Zeit zu kurz, um hier kurzfristig perfekte Ergebnisse zu erzielen, zumal der Ton mehrfach gewechselt wurde, was die meisten vorangegangenen Berechnungen unbrauchbar machte. Die beste Geometrie funktioniert nicht, wenn der Ton hierfür nicht geeignet ist.

Die Auseinandersetzung mit den verschiedenen CAD-Programmen, Tonarten und dem Druckprozess über das Semester war sehr lehrreich. Selbst wenn das initial geplante Design mit den Wanddurchbrüchen durch den verwendeten Ton nicht umgesetzt werden konnte, gab es vor allem durch die Limitierungen des Tondrucks und vermeintliche Komplikationen immer neue Erkenntnisse. Stetig gab es neue Anreize und Arbeitsansätze, die man verfolgen konnte und die ihrerseits wieder lohnenswert waren. Die Tatsache, dass man seine Ideen an das Material anpassen muss und nicht das Material nach seinem Entwurf aussucht, erfordert ein hohes Maß an Anpassungsfähigkeit, worin ein eigener Reiz und eine immerwährende Herausforderung liegt.