Strukturen & Textilien

In meiner Masterthesis habe ich mich intensiv mit dem Druckprozess von FDM-Verfahren beschäftigt und eine Prozessoptimierung erarbeitet. Der Fokus lag vor allem auf einer effizienten Druckpfadgenerierung, die zu qualtitativ hochwertigen Ergebnissen führt.

Unsere Welt ist geometrisch, sowohl auf materieller, als auch auf immatrieller Ebene. Alles was uns umgibt bildet Strukturen. Diese haben durch ihren spezifischen Aufbau bestimmte Eigenschaften, die für jeweilige Funktionen geeignet oder ungeeignet sind.

Durch additve Herstellungsverfahren können wir theoretisch jede materielle Struktur in einem einzigen Prozess generieren. In der Praxis sind wir durch die uns zur Verfügung stehenden Maschinen (3D-Drucker) limitiert.

Ziel meiner Masterthesis war es, das was bereits zur Verfügung steht, ans Limit zu bringen und darüber hinaus die Grenzen des Machbaren zu erweitern. Explizit konzentrierte ich mich auf die Erstellung von CAD-Dateien (3D-Modellen) die speziell auf das von mir verwendete FDM-Verfahren angepasst wurden, um so die Druckpfade effizient und möglichst kontinuierlich zu gestalten.

Daruch steigert man einerseits die Druckqualität, da es keine Nahtstellen einzelner Pfade gibt und andererseits fallen Leerfahrten (Positionswechsel des Druckkopfs) weg, was die Druckzeit erheblich verkürzt.

Im ersten Ansatz arbeitete ich aus analytischen Gründen mit den von der 3D-Druck-Software (Slicer) mitgelieferten Infills (Füllmustern). Hier lässt sich bestimmen wie eine Fläche gefüllt wird, wodurch eine Struktur steifer oder flexibler gestaltet werden kann.

Wichtig ist nicht nur der Aufbau der Geometrie des Druckobjekts, sondern auch das verwendete Material, das wiederum eine eigene molekulare Struktur hat, die die Belastbarkeit bei Bewegungen beeinflusst. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Strukturen mit unterschiedlichen Materialien gedruckt, um zu ermitteln welche Kombinationen sich für entsprechende Zwecke eignen könnten.

Ein Schwerpunkt den ich innerhalb meiner Thesis und der damit verbundenen Prozessoptimierung erreicht habe, war ein wirklich weiches, geschmeidiges Druckergebnis zu erzeugen, dass an die Anmut eines gewebten, feinen Textils heranreicht.

Zu diesem Zweck wurden verschiedene flexible Materialien verwendet. Um mehr Kontrolle über den Prozess zu gewinnen, wurden eigene Füllmuster entwickelt und umgesetzt.

Die ersten Ergebnisse waren sehr überzeugend, allerdings fehlte mir eine gewisse Elastizität in der Struktur, da die Werkstoffe selber zwar sehr flexibel sind, aber keine wirklichen elastischen Eigenschaften besitzen.

Durch den Einsatz auxetischer Strukturen war es möglich die Druckergebnisse nicht nur weich und geschmeidig, sondern auch elastisch zu gestalten. Im Folgenden ist eine Auswahl verschiedener Ergebnisse zu sehen, die neben textilen Ergebnissen, auch polsterähnliche Druckergebnisse zeigt.