2.4 3D-Druckverfahren

Die digitale 3D-Erfassung bildet die Grundlage für die Rekonstruktion verlorener oder beschädigter Porzellanfiguren. Erst der 3D-Druck von Positivteilen ermöglicht den Übergang vom virtuellen Modell zum formbaren Objekt. Diese Positivteile dienen anschließend als Vorlage für Gips-Negativformen, wie sie in der Meißner Porzellanmanufaktur traditionell verwendet werden.

Ein geeignetes Druckverfahren muss drei Bedingungen erfüllen: Es sollte eine sehr hohe geometrische Detailgenauigkeit bieten, eine glatte und saubere Oberfläche erzeugen und mit einem Material arbeiten, das sich problemlos von Gips lösen lässt.

2.4.1 Vergleich gängiger Verfahren

Stereolithografie (SLA):

Bei der Stereolithografie wird flüssiges Photopolymerharz mit einem UV-Laser schichtweise ausgehärtet. Dieses Verfahren erreicht Auflösungen bis zu 25 µm und liefert extrem glatte Oberflächen. Daher eignet es sich besonders gut für filigrane Ornamente und empfindliche Positivteile.

Der Aufbau eines SLA-Druckers im Top-Down-Verfahren ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Ein UV-Laser beleuchtet a) selektiv den transparenten Boden c) eines Harztanks b), der mit flüssigem, fotopolymerisierendem Harz gefüllt ist. Das erstarrte Harz d) wird in Schichtdicken von 20–50 µm schrittweise von einer Hebebühne e) nach oben gezogen. Auf diese Weise entsteht das Positivteil präzise Schicht für Schicht.

Digital Light Processing (DLP):
Beim DLP wird das Harz mithilfe eines Projektors flächig ausgehärtet. Mit einer Auflösung von 40–80 µm entstehen glatte Oberflächen, die jedoch gröber ausfallen als bei SLA. Das Verfahren ist vor allem für kleinere Modelle geeignet, stößt aber bei sehr komplexen Details an Grenzen.

PolyJet-Modellierung (PJM):
Die PolyJet-Technologie trägt winzige Harztropfen punktgenau auf, die sofort mit UV-Licht ausgehärtet werden. Sie erreicht Auflösungen von 16–30 µm und erzeugt sehr glatte Oberflächen. Aufgrund des hohen Material- und Kostenaufwands ist sie allerdings weniger praktikabel für umfangreiche Projekte.

Fused Filament Fabrication (FFF, auch bekannt als Fused Deposition Modeling – FDM):
Bei diesem Verfahren wird ein thermoplastisches Filament geschmolzen und schichtweise extrudiert. Die erzielbare Auflösung liegt bei 100–300 µm, wodurch raue Oberflächen mit sichtbaren Schichtlinien entstehen. Für die detailgetreue Reproduktion von Porzellanfiguren ist FFF ungeeignet.

Binder Jetting:
Beim Binder Jetting wird pulverförmiges Material schichtweise aufgetragen und selektiv durch einen Binder verfestigt. Die Auflösung liegt bei etwa 100 µm, die Oberfläche ist jedoch porös und muss nachbearbeitet werden. Für großvolumige Modelle ist das Verfahren geeignet, für filigrane Reproduktionsformen jedoch nicht.

2.4.2 Empfehlung: SLA mit inerten Photopolymeren

Für die Reproduktion von Meißner Porzellanfiguren ist die Stereolithografie besonders empfehlenswert. Sie verbindet höchste Detailgenauigkeit (25–50 µm) mit glatten, detailtreuen Oberflächen und nutzt Harze, die sich leicht aus Gipsformen entnehmen lassen. Standardharze oder ausbrennbare Harze („Castable Resin“) sind hier besonders geeignet, da sie chemisch inert sind und beim Guss keine Rückstände hinterlassen.

2.4.3 Workflow zur Herstellung von Gussformen

Der Prozess zur Herstellung von Gussformen folgt einer klaren Abfolge von Arbeitsschritten, die den Übergang von digitalen Daten zur handwerklichen Umsetzung sicherstellen.

1. Digitale Erfassung:
   Die einzelnen Tonteile der Figur werden mit hochauflösenden 3D-Scannern erfasst und, falls nötig, digital nachbearbeitet, um druckfähige Modelle zu erhalten.
2. 3D-Druck:
   Auf dieser Grundlage entstehen mit einem SLA-Drucker detailgetreue Positivteile aus Resin. Nach dem Druck werden die Teile gereinigt und unter UV-Licht nachgehärtet, um die notwendige Festigkeit zu erreichen.
3. Vorbereitung:
   Vor dem Abformen wird eine dünne Schicht Seifenlösung aufgetragen, die als Trennmittel dient und die spätere Entformung erleichtert.
4. Gipsabguss:
   Die Positivteile werden in Gips abgegossen. Eine sorgfältige Entlüftung verhindert Lufteinschlüsse, sodass die Negativform die Details präzise wiedergibt.
5. Entformung:
   Nach dem Aushärten können die Resinmodelle vorsichtig entfernt und gegebenenfalls mehrfach verwendet werden.
6. Porzellanguss:
   Die fertigen Gipsformen sind stabil, mehrfach nutzbar und eignen sich für den klassischen Porzellanguss, wie er in der Meißner Manufaktur bis heute praktiziert wird.