Engel gleich kopiert

Durch Lasersintern lassen sich Metallteile oder Skulpturen schneller als bisher nachbilden. Als Vorlage dient ein eingescanntes Computermodell.

Erstmals kopierten Forscher mit modernster Technik eine historische Skulptur aus dem Aachener Dom. Zu Beginn wurde der 130 Jahre alte Engel aus Sandstein im Universitätsklinikum Aachen mit einem Computertomographen eingescannt. Dabei entstanden 690 Scheibenaufnahmen der 40 Zentimeter großen Skulptur. Aus diesen berechneten Forscher vom Geodätischen Institut der RWTH Aachen ein dreidimensionales Modell. Mit den Daten produzierten Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT per Lasersintern eine feuerfeste Gussform aus Keramik. Das Ergebnis der erfolgreichen interdisziplinären Kooperation wurde kürzlich demonstriert: Während der Wissenschaftsnacht an der RWTH gossen Wissenschaftler die Figur in Bronze.

Lasergesinterte Engelskulptur aus Keramik (Quelle: FHG)

Keramikformen werden dann benötigt, wenn hoch schmelzende Metalllegierungen wie Stähle gegossen werden, denn selbst Temperatur um 1700 °C halten sie Stand. Um eine solche Gussform traditionell zu fertigen, benötigt man normalerweise eine Wachs- oder Kunststoffkopie des Originals. „Beim Lasersintern können wir die Form ohne Umweg direkt aus dem Computermodell herstellen“, sagt Christoph Ader vom IPT. „Der gesamte Zeitaufwand reduziert sich im besten Fall auf ein Zehntel gegenüber der klassischen Prozesskette.“

Am Beispiel des Engels funktioniert diese rein digitale Prozesskette so: Eine Software zerlegt das Modell rechnerisch in einzelne Schichten. Die Lasersintermaschine streut ein feines Pulver aus Zirkonsilikat oder Quarz auf eine Fläche. Ein vom Computer gesteuerter Laser beschießt das Pulver zeilenweise und schaltet sich gezielt ein und aus. Entlang der Schichtkontur schmelzen die Pulverkörner oberflächlich auf, sodass sie zusammensintern. Ist eine Ebene fertig, wird sie abgesenkt, neues Pulver aufgetragen und die nächste Schicht geschrieben. „Im Original war der Engel für unsere Versuchsmaschine zu groß“, sagt Ingenieur Ader. „Doch bis zu 18 Zentimeter große Kopien konnten wir problemlos herstellen.“ Die eigentliche Gussform für den Engel in Originalgröße entwickelte das Gießerei-Institut der RWTH Aachen.

Bisher wird das Verfahren noch nicht industriell angewendet. „Innerhalb des kommenden Jahres wird es aber soweit sein“, hofft Ader. „Dann können wir alle möglichen Metallbauteile rasch herstellen.“ In den kommenden drei Jahren werden die Wissenschaftler weitere Möglichkeiten untersuchen, das Verfahren einzusetzen - etwa bei Zahnersatz aus Keramik (Projekt RapiDent).

Quelle: Fraunhofer Gesellschaft

Weitere Infos:

• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT:
  http://www.ipt.fraunhofer.de