Erhaltung und Rekonstruktion von Messing-Regalhalterungen in einer Bibliothek in Illinois aus dem 19. Jahrhundert mit Artec Space Spider

Als die Eastern Iowa Community Colleges in Davenport begannen, additive Fertigung in eines ihrer Programme aufzunehmen, öffneten sich für sie neue Wege der Arbeitsgestaltung.

„In dem Programm, das ich unterrichte, konzentrieren wir uns darauf, Modellierungstechniker auf Einstiegsniveau an lokale Unternehmen zu vermitteln. Unser Programm wurde vor kurzem erweitert und umfasst nun auch die additive Fertigung”, sagt Brad McConnell, Solid Modeling und Additive Manufacturing Lehrer.

Eines der nachgebauten, originalgetreuen Regale

„Eine der technischen Fähigkeiten, auf die wir uns im additiven Bereich besonders fokussieren, ist das 3D-Scannen“, erklärte er. „Wir nehmen Artefakte und/oder Teile, scannen sie und fertigen daraus dann additive Teile.“

McConnell erklärt, dass die additive Fertigung in der Regel für die Prototypenerstellung und Produktion von Kleinserien bekannt ist. Er sieht aber noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten, angefangen bei Kunst über personalisierte Konsumgüter bis hin zur Konservierung von Objekten. Eine dieser möglichen weiteren Anwendungen kam ins Spiel, als er und sein Team beauftragt wurden, einen kostbaren Teil einer alten Bibliothek vor dessen endgültigem Untergang zu bewahren.

Kernstück ist ein verzierter Messingguss aus einem Bibliotheksregal der Carnegie Foundation aus dem 19. Jahrhundert. „Der Stadt Geneseo in Illinois wurden in den 1850er Jahren Mittel für den Bau einer Stadtbibliothek bewilligt”, sagt McConnell, und er bezieht sich dabei auf die ursprüngliche Bibliothek, für welche die Teile geschaffen wurden. „Vor einigen Jahren baute die Stadt dann eine neue Bibliothek, in die sie alte Relikte aus der ursprünglichen Bücherei integrieren wollte. Von den alten, verschnörkelten Messinggüssen des Bibliotheksregals war aber nur noch einer übrig.“

Die Originalteile wurden von Carnegie Manufacturing in den späten 1800er Jahren hergestellt

Mit ihrem neuen Modul für additive Fertigung an der Universität waren McConnell und seine Studenten gut gerüstet, um eine Lösung zu finden. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, waren Genauigkeit und ein Höchstmaß an Detailtreue von entscheidender Bedeutung. Der ideale Scanner dafür war Artec Space Spider.

Space Spider ist ein hochauflösender 3D-Scanner mit Blaulicht-Technologie, der sich ideal für die Erfassung kleiner Objekte und feinster Einzelheiten von größeren Objekten eignet. Mit hoher Genauigkeit und brillanten Farben nimmt Space Spider problemlos komplexe Geometrien, scharfe Kanten und Teile auf, die normalerweise schwer zu erfassen sind. Vom menschlichen Ohr bis hin zu Industrieteilen – Space Spider liefert hervorragende Scans und kann im Einzelgebrauch oder in Kombination mit einem anderen Artec 3D-Scanner eingesetzt werden kann.

„Meine Studenten und ich haben die Messinghalterung und weitere, für das Regal notwendige Bestandteile eingescannt, um eine digitale Abbildung zu erhalten”, so McConnell. „Danach wurden davon dann mehrere Ausdrucke gemacht.“

Nach dem 3D-Druck: Ein neu erstelltes Regalteil (links), die ursprüngliche Messinghalterung (Mitte) und ein nachbearbeitetes Teil mittels eines SLA-Druckers (rechts).

Die Erfassung hochgenauer und authentischer Scandaten erforderte anfangs einiges an Übung für McConnell und sein Team. „Es stellte sich heraus, dass eine Erhöhung der Lichteinstellung und Veränderung der Empfindlichkeit bessere Scans ermöglichte”, sagt er. „Eine niedrigere Empfindlichkeit und höhere Lichteinstellung führten zu genaueren Scans. Meiner Meinung nach war es besser, nur zwei große und damit genaue, als viele kleinere, unklare Scans zu erhalten, denn dann ist es auch einfacher, diese auszurichten.“ McConnell fügt hinzu: „Alles andere ist danach ein Kinderspiel!“

Nach dem Ausrichten und Bearbeiten in Artec Studio wurden die digital konservierten Teile dann auf SLA- und FFF-Maschinen gedruckt.

Von dem, zu Zwecken der Konservierung und Kapitalbeschaffung, gescannten und 3D-gedruckten Artefakt mussten nun Sandformen erstellt werden, um daraus ein paar kostbare Stücke aus Messing oder Bronze zu gießen, beziehungsweise auch kostengünstigere Alternativen aus Stahl oder Eisen.

„Bis jetzt habe ich etwa 200 der Regale ohne Mehrkosten für die Bibliothek nachgebaut, die alle für 40,00 $ pro Stück verkauft wurden”, sagt McConnell.

Ein neu erstelltes Regal aus 3D-Modellen der Originalteile

Mit diesem Projekt entdeckten McConnell und seine Studenten einen Arbeitsweg, der früher noch nicht möglich war. „Bisherige Methoden erforderten die typischen Messwerkzeuge in der Werkstatt: Mikrometer, Skalen, Messschieber und so weiter”, sagte er. „Mit dem Space Spider konnten wir Teile mit organischen Formen vermessen, was vorher schwierig, wenn nicht gar unmöglich war.“

Die hier geleistete Arbeit ist nur der Anfang. „Wir wurden mitunter beauftragt, eine 3D-Druck- und Scan-Vorführung in unserer örtlichen Bibliothek durchzuführen”, so McConnell, der auch mit den örtlichen Hochschulen und Gymnasien zusammenarbeitet. „Unsere Bibliothek und die örtlichen Unternehmen sind mit an Bord.“