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Erfahren Sie, wie Sie mit dem 3D-Druck in der Keramik beginnen können

Dies ist ein Gastblog zum Thema Drucken in Keramik von Taekyeom Lee, einem interdisziplinären Künstler. Er ist derzeit Assistenzprofessor für Grafikdesign an der Appalachian State University in Boone, NC. Seine neueste Forschung erforscht unkonventionelle Methoden zur Erstellung dreidimensionaler Schrift. Dazu gehört die Arbeit mit Materialien und Techniken, die für das Schriftdesign einzigartig sind - wie Keramik und verschiedene analoge und digitale Handwerkstechniken. Als Teil seiner Forschung hat er einen 3D-Drucker gebaut und einen eigenen Pastenextruder entwickelt, um komplizierte 3D-Keramikschriften und -objekte herzustellen.

3D-Druck in der Keramik

Seit dem Sommer 2015 interessiere ich mich für die Kombination von 3D-Druck und Keramik, um komplexe Schriften und andere Objekte herzustellen. Der Desktop-3D-Druck ist besonders reizvoll, weil er viel weniger Platz und Ausrüstung benötigt als ein typisches Tonstudio. Mit einem Deltadrucker und einem speziellen Schneckenextruder kann ich kleine und mittelgroße Keramikobjekte mit einer Breite und Höhe von bis zu 300 mm drucken.

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Mein Keramikdrucker begann als RepRap-Bausatz. RepRap, was für Rapid Replication steht, ist eines der beliebtesten Open-Source-Projekte im 3D-Druck. Es ermöglicht Ihnen, schnell und kostengünstig viele der Rahmenteile zu drucken, die für den Bau eines anderen 3D-Druckers benötigt werden. Außerdem ermöglicht es Ihnen, Ihr Gerät an Ihre Bedürfnisse anzupassen. Indem ich mit einem RepRap begann, habe ich den Drucker so angepasst, dass er Keramik als Material verwendet.

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Zunächst versuchte ich, einen Ton-Extruder mit Hilfe von Klebstoffspendern herzustellen, aber diese funktionierten nicht gut. Ich beschloss, einen eigenen zu bauen, indem ich PVC-Rohr verwendete (Hinweis: PVC-Rohr kann gefährlich sein, wenn man mit hohem Druck arbeitet. Andere Materialien wie Stahl, Kupfer oder Aluminium sind ratsamer, um Verletzungen zu vermeiden). Ein Luftkompressor drückt die Keramik durch das PVC-Rohr, wo sie schließlich durch die Düse extrudiert wird. Es bedurfte mehrerer Versuche, um den optimalen Luftdruck und die optimale Schneidekonfiguration für einen effektiven Druck zu finden.

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Meinen eigenen Drucker bauen

Nachdem ich meinen ersten Bausatz gebaut hatte, wollte ich einen eigenen Drucker entwickeln, der speziell für den Druck großer Keramikteile optimiert ist. Mit meinem ersten Gerät druckte ich viele der Komponenten, die für einen größeren Drucker benötigt werden. Es gab viele technische und mechanische Herausforderungen, da Delta-Drucker besonders schwierig zu kalibrieren sind. Nach vielen Monaten und 40 verschiedenen getesteten Firmwares war ich in der Lage, meinen kundenspezifischen Keramikdrucker richtig zum Laufen zu bringen.

Ton ist ein besonders anspruchsvolles Material, weil man genau die richtige Viskosität für den Druck erreichen muss - man muss sicherstellen, dass er weder zu dünn noch zu zähflüssig ist. Ich habe mit niedrig gebranntem weißen Ton begonnen und verschiedene Tonkörper gedruckt. Ich habe extra Wasser hinzugefügt, um sie etwas weicher zu machen. Kleine Modelle waren relativ einfach zu drucken, aber bei größeren und komplexeren Schichten hatte ich das Problem, dass die Schichten in sich zusammenfielen. Ich begann mit einer Heißluftpistole, um die Schichten schneller trocknen zu lassen, und installierte kürzlich drei 120-mm-Lüfter, um das Teil zu trocknen. Einer der Vorteile der Arbeit mit Ton ist, dass man das Material von misslungenen Drucken wiederverwenden kann.

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Erstellen eines benutzerdefinierten Clay-Extruders

Die ersten Versionen meines Extruders arbeiteten rein pneumatisch, indem sie Ton durch PVC-Rohre drückten, aber ich wollte eine neue Version bauen, die es mir erlauben würde, komplexere Formen zu drucken. Ich entwarf einen Extruder, der ein Schneckensystem verwendet, um den Ton präziser zu extrudieren. Ich habe über 60 verschiedene Schnecken und 10 verschiedene Gehäuse getestet. Mit diesem kundenspezifischen Extruder habe ich mehrere verschiedene Delta-Drucker entworfen. Einer davon hat Reisegröße und ich habe ihn zu einem Workshop an Universitäten gebracht, wie dem College for Creative Studies in Detroit, der North Carolina State University in Raleigh und der San Diego State University. Ich werde es zu weiteren Workshops mitbringen.

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Software

Die meisten meiner 3D-Modelle werden in Rhinocerous 5 entworfen, obwohl ich für organischere Formen ein Programm namens Sculptris verwende. Ich verwende auch eine Microsoft Kinect und die Software Skanect, wenn ich Scans von menschlichen Figuren oder Objekten erhalten möchte. Der Gcode für den Drucker wird in einem Programm erstellt, das viele von Ihnen vielleicht schon kennen, Repetier Host.

Der allgemeine Prozess für das Drucken in Clay ist wie folgt.

  • Erstellen Sie Ihr Design mit dem CAD-Werkzeug Ihrer Wahl
  • Erzeugen Sie eine STL- oder OBJ-Datei für Ihr Design
  • Schneiden Sie das Modell und erstellen Sie den Gcode mit Repetier Host
  • Laden Sie den Clay in Ihren Extruder
  • Warten Sie auf die Fertigstellung Ihres Drucks und lassen Sie ihn einige Stunden lang trocknen
  • Verwenden Sie den Brennprozess für Ihr Material, um ein vollkeramisches Teil zu erstellen

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What's Next?

Ich habe einen fünf Fuß hohen Riesendrucker gebaut und plane, einen sechs Fuß hohen Drucker zu bauen, um andere pastenartige Materialien wie Zement und Beton zu drucken. Ich bin immer auf der Suche, mein Extruderdesign zu verbessern und in mehr Materialien zu drucken. Pasten-Extruder können nicht nur in Keramik, sondern auch in einer Vielzahl von anderen Materialien drucken. Nutella ist das Material der Wahl in dem Video unten. Ich bin auch gespannt darauf, das von Formlabs entwickelte Ceramic Resin auszuprobieren.

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Vielen Dank fürs Lesen. Ich bin immer auf der Suche nach Möglichkeiten und Veranstaltungsorten, um meine Forschung zu zeigen. Bitte kontaktieren Sie mich, wenn Sie Interesse an einem Workshop, einer Präsentation und/oder einer Ausstellung haben.

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