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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Bildwerke, vor allem der räumlichen Metallreliefbilder.
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Die Herstellung von Metallbildwerken und Reliefs war schon immer ein wichtiger Bereich, der sich nicht nur auf die Präsentation der bildenden Kunst, sondern auch auf Arbeiten der Gebrauchskunst oder des Industriedesigns konzentrierte. Ein besonderes Gebiet bilden die Metallbildwerke mit kunstvoll verarbeiteten Reliefs, die von Naturformationen, Gebäuden oder Porträts prominenter Persönlichkeiten inspiriert sind. Oft werden solche Bildwerke mit Texten und Zahlen ergänzt, wodurch klassische Gedenktafeln, Tafeln oder Souvenirs entstehen. Nicht nur handgefertigte Arbeiten, sondern auch digitale Designtechniken mit Nutzung entsprechender Software und Hardware für die notwendigen Berechnungen oder das Scannen und Verarbeiten von Originalen gehören nach wie vor zu den Schlüsseltechniken der klassischen Herstellungsmethoden.
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Klassische Metallbearbeitungstechniken basieren auf der sehr mühsamen und zeitaufwendigen Herstellung von künstlerisch ausgearbeiteten Modellen, die die positiven oder negativen Ergebnisse erzielen. Diese Modelle werden dann am häufigsten für Zwecke der Gießereiproduktion verwendet, bei der ein Metallbildwerk in eine Form gegossen wird, die als Abdruck eines künstlerisch verarbeiteten Modells hergestellt wurde. Die Nachteile sind die Notwendigkeit einer anspruchsvollen künstlerischen Modellierung, die Komplexität, der Zeitaufwand und infolgedessen die mit dem Betrieb verbundenen erheblichen finanziellen Kosten.
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Als andere Methoden sind zum Beispiel die Herstellung von Gravuren oder metallbearbeiteten Bildwerken zu erwähnen, bei denen der Künstler oder Handwerker das Metallbild manuell direkt in das ausgewählte Material implementiert. Offensichtlich sind diese Methoden nicht nur sehr aufwendig und damit teuer, sondern erlauben es auch nicht, im Prinzip höhere Reliefs oder eine perfekte Wiedergabe der ursprünglichen oder künstlerischen Absicht zu realisieren.
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Eine Möglichkeit, die Kosten für die Modellvorbereitung zu senken, besteht in der Verwendung des Modellfräsens bei der Verwendung von computergenerierter 3D-Daten. In Bezug auf die erforderliche Auflösung sind die Fräsmodelle jedoch sowohl in der Datenaufbereitungsphase als auch in der Fräsphase bei direkter Modellherstellung sehr teuer. Darüber hinaus müssen die Spuren, die bei der Bearbeitung an der Fräse entstehen, nachträglich gemeißelt werden, damit die resultierende Oberfläche keine unnatürlichen geometrischen Formen aufweist. Aus diesem Grund, wurde dieses Herstellungsverfahren nie erfolgreich.
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Eine mögliche Alternative ist das galvanische oder chemische Beschichten von Kunststoffformteilen oder gefrästen Modellen mit dünnen Schichten oder das Vakuumdämpfen zur Herstellung von zwar Bildwerken aus Kunststoff, jedoch mit dem Eindruck eines Metallprodukts. Selbst diese Technologien führen möglicherweise nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen, insbesondere in Fällen von Haltbarkeit oder „künstlerischem Wert“ solcher realisierten Objekte. Auch hier ist die Herstellung von Guss- oder Fräsmodellen ein aufwändiger Prozess und hat sich deshalb nicht mehr durchgesetzt.
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Eine weitere Beschränkung, die zu erwähnen ist, ist die Notwendigkeit, die 3D-Daten direkt zu erwerben und zu bearbeiten, was aktuell in heutiger Praxis nicht üblich ist, und auch in der Zukunft kann man keine Masseneinführung der 3D-Technologie im Alltag der Nutzer (persönlichen 3D-Kameras, Scanner und Kameras) erwarten.
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Aus dem Stand der Technik ist ersichtlich, dass es eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von räumlichen Metallreliefbildern gibt, die eine Reihe von Nachteilen aufweisen.
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Das Ziel dieser Erfindung ist es, ein räumliches Metallreliefbild zu erstellen, das den Forderungen des künstlerischen Werts entspricht und gleichzeitig einfach herzustellen ist.
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Die oben genannten Nachteile werden im Wesentlichen durch die Erfindung eines Raumrelief-Metallbildwerks gemäß dieser Erfindung beseitigt, wobei das Prinzip der Erfindung darin liegt, dass es eine elektrolytisch gebildete Metallschicht umfasst. Der Vorteil ist eine sehr einfache, automatisierte und kostengünstige Herstellung mit der Möglichkeit, ein Bildwerk zu schaffen, das auch einen hohen künstlerischen Wert hat, wobei das Bildwerk vorteilhafterweise auf einem Polymermodell erzeugt wird, das auf einer räumlichen Druckvorrichtung hergestellt wird.
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Vorzugsweise ist die elektrolytisch gebildete Metallschicht eine Metallschicht, die auf einer räumlichen elektrisch-leitfähigen Form abgeschieden ist. Der Vorteil ist die Möglichkeit der Nutzung einer einfachen bewährten Technologie.
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Aus technologischer Sicht ist es sehr vorteilhaft, wenn die elektrolytisch gebildete Metallschicht eine Schicht aus Kupfer und/oder Nickel und/oder Silber und/oder Gold ist.
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Weiterhin ist es von Vorteil, dass die elektrolytisch gebildete Metallschicht auf mindestens einem Teil mit einer Dekorschicht versehen ist, die vorzugsweise beispielsweise eine Edelrostschicht sein kann.
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Aus Sicht der praktischen Anwendung ist es vorteilhaft, wenn die elektrolytisch gebildete Metallschicht eine Dicke von 0,1 mm bis 5 mm aufweist.
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Besonders geeignet ist es ferner, wenn die elektrolytisch gebildete Metallschicht zumindest teilweise mit einer Schutzschicht versehen ist.
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Weiterhin werden die oben genannten Nachteile weitgehend beseitigt und das Ziel der Erfindung vom Herstellungsverfahren eines Bildwerks, vor allem das Herstellungsverfahren eines räumlichen Metallreliefbildes, aus einem digitalen Flachbildmodell gemäß dieser Erfindung, wobei das Prinzip dieser Erfindung darin liegt, dass das digitale Flachbildmodell zunächst softwaremäßig in das räumlich Digitalbild-Modell erweitert wird, aus dem dann eine räumliche elektrisch-leitfähige Form durch Drucken gebildet wird. Auf der Form wird dann elektrolytisch eine Metallschicht gebildet, die ein räumliches Metallreliefbild bildet. Ein beträchtlicher Vorteil ist dann die sehr schnelle und relativ kostengünstige Herstellung und vor allem die Einschränkung des Bedarfs an hochqualifizierten Handwerksarbeiten bei der Herstellung von Metallbildwerken, wobei diese Methode eine automatisierte Herstellung ermöglicht.
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Vorteilhaft ist weiter, wenn aus dem räumlichen Digitalmodell ein Negativ des räumlichen Digitalmodells softwaremäßig erstellt wird, aus dem dann weiter die räumliche elektrisch-leitfähige Form gebildet wird.
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In einer bevorzugten Variante wird die räumliche elektrisch-leitfähige Form aus elektrisch-leitendem Material von einem Raumdrucker gebildet. Der Vorteil ist die maximal mögliche Beschleunigung der gesamten Produktionszeit des Bildwerks.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Variante wird die räumliche elektrisch-leitfähige Form aus einem elektrisch nichtleitenden Material von einem Raumdrucker gebildet und anschließend mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen. Der Vorteil dieser Variante ist eine sehr kostengünstige und einfache Herstellung.
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Es ist vorteilhaft, wenn die elektrisch leitfähige Schicht durch das Aufbringen einer Mischung auf der Basis eines Verdünnungsmittels und eines leitenden Pigments gebildet wird. Die elektrisch leitfähige Schicht kann auch durch das Aufdampfen der Metallschicht oder durch eine chemisch aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht gebildet werden.
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Es ist sehr vorteilhaft, wenn das räumliche digitale Flachbildmodell durch das Abrufen der Realität per Abtastvorrichtung erzeugt wird, wobei es sich hier um eine Kamera oder einen Scanner handelt, mit welcher/welchem das Foto oder die Zeichnung gemacht wird.
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Es ist auch vorteilhaft, wenn die elektrolytisch ausgeschiedene Metallschicht auf mindestens einem ihrer Teile mit einer Dekorschicht versehen ist, z.B. aus einer Edelrostschicht oder aus einer anderen Schicht mit einer Oberflächenbehandlung, die ein Anstrich oder eine Emaille oder gegebenenfalls eine andere elektrolytisch aufgebrachte Schicht sein kann.
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Der Hauptvorteil des Herstellungsverfahrens des Bildwerks gemäß dieser Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, aus einer herkömmlichen digitalen oder digitalisierten Fotografie ein räumliches Metallreliefbild von relativ hoher Qualität herzustellen. Im Rahmen der Datenverarbeitung kann das digitale Bildmodell optional mit Etiketten oder anderen grafischen Elementen ergänzt werden. Ein weiterer Vorteil ist es, dass der gesamte Produktionsprozess umweltfreundliche Technologien verwendet, also ohne Benutzung von giftigen oder hochgefährlichen Substanzen, wobei alle verwendeten Chemikalien oder Materialien in normaler Verfügbarkeit und Qualität vorliegen. Es ist auch vorteilhaft, dass die so hergestellten Gegenstände durch elektrolytische Auflösung sehr effizient recycelt werden können.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei
- 1 eine Querschnittsansicht des Metallreliefbildes zeigt,
- 2 eine Querschnittsansicht des Metallreliefbildes, das auf einer elektrisch-leitfähigen Form angeordnet ist, zeigt und
- 3 schematisch das Herstellungsverfahren des Metallreliefbildes darstellt.
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Die 1 zeigt ein Beispiel des Metallreliefbilds, wobei das Bild eine elektrolytisch gebildete Metallschicht 1 umfasst, bei der es sich um eine Kupferschicht handelt. Diese Metallschicht 1 wird auf der räumlichen elektrisch-leitfähigen Form 8 (2) ausgeschieden, wobei die Form 8 von einem Raumdrucker gebildet wird. Alternativ kann die Metallschicht 1 aus Nickel, Silber oder Gold sein.
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Die elektrolytisch gebildete Metallschicht 1 ist auf den ausgewählten Abschnitten 3 mit einer dekorativen Schicht 2 versehen, die eine Edelrostschicht bildet, wobei die elektrolytisch gebildete Schicht 1 weiter mit einer Schutzschicht 4 so versehen ist, dass die Schutzschicht 4 auf der gesamten Sichtseite des resultierenden Metallreliefbildes vorgesehen ist. Alternativ kann die Schicht 1 nur auf ausgewählten Abschnitten mit einer Schutzschicht 4 versehen werden.
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Die elektrolytisch gebildete Metallschicht 1 hat eine Dicke von 1mm. Alternativ kann die Metallschicht 1 eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm aufweisen.
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Gemäß dem Herstellungsverfahrens (3) des räumlichen Metallreliefbilds aus einem digitalen Flachbildmodell 6 wird zuerst per Abtastvorrichtung 12, also per eine Kamera, das Abrufen der Realität das digitale Flachbildmodell 6 erstellt, d. h. es wird beispielsweise ein digitales Landschaftsfoto erstellt. Weiter wird das digitale Flachbildmodell 6 softwaremäßig in das räumliche Digitalmodell 7 erweitert, aus dem das Negativ des räumlichen Digitalmodells 7 erzeugt wird, aus dem die räumliche elektrisch-leitfähige Form 8 gebildet wird, auf der die Metallschicht 1 elektrolytisch ausgeschieden wird, die das räumliche Metallreliefbild 9 bildet.
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Das digitale Flachbildmodell 6 wird softwaremäßig in einen räumlichen digitalen 3D-Modell 7 erweitert, basierend auf der Grautonbewertung. Je höher die Grauskala ist, d.h., je heller die Pixelfarbe im Bild ist, desto höher sind die Z-Achsen-Koordinaten, die durch diesen Pixel realisiert wird. Dies ist eine Datenerweiterung oder genauer gesagt eine Transformation von Daten, die auf der logischen Annahme des Kontrasts/der Grau-Schattierung des Pixels auf dem Foto und seiner Position im 3D-Raum der fotografierten Szene basiert. Damit das vorbereitete räumliche Digitalmodell 7 nicht unnatürlich über die Realität des Musters hinaus in der Z-Achse deformiert wird und gleichzeitig ausreichend plastisch ist, ist es notwendig, die Z-Achsen-Ausdehnung in der Größenordnung von einigen zehn Prozent im Vergleich zu den Dimensionen in den X- und Y-Achsen zu realisieren. Möglich ist es auch, andere fortgeschrittene Transformationsmethoden zu verwenden, um die Konstruktion der Szene in der Z-Achse abzuschätzen.
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Gemäß einer ersten Variante (nicht gezeigt) wird die räumliche elektrisch-leitfähige Form 8 aus elektrisch leitfähigem Material im Raumdrucker 10 gebildet, wobei das Material Filamente mit elektrisch-leitfähigen Beimischungen bilden.
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Gemäß der zweiten Variante wird die räumliche elektrisch-leitfähige Form 8 aus einem elektrisch nichtleitenden Material im Raumdrucker 10 gebildet. Das Material bildet das Polymer. Weiter wird die räumliche elektrisch-leitfähige Form 8 gereinigt und an einer Vorrichtung (nicht gezeigt) befestigt und ist weiter mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 11 versehen. Die Schicht 11 wird durch das Aufbringen einer Mischung auf der Basis eines Verdünnungsmittels und eines leitenden Pigments, also einer Mischung aus Aceton und Graphit, gebildet. Diese Mischung macht einerseits die Oberfläche der räumlichen elektrisch-leitfähigen Form 8 elektrisch leitfähig, homogenisiert sie aber auch chemisch. Auf diese Weise werden die einzelnen diskreten Formationen, die durch den digitalen 3D-Druck mit niedriger Auflösung erzeugt werden, durch glatte Kurven oder Oberflächen ersetzt. Das Ergebnis ist ein übergeordnetes Modell - ein Negativ - mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche und einem 3D-Relief, das einem glatten Datenmodell entspricht. Darüber hinaus erfolgt dies auch ohne Spur von Digitalisierung und diskreter additiver Fertigung durch den 3D-Druck.
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Die elektrolytisch abgeschiedene Metallschicht 1 wird weiter von der räumlichen elektrisch-leitfähigen Form 8 getrennt und wird weiter an ihrer Sichtseite 5 gereinigt, und anschließend wird sie auf den ausgewählten Abschnitten 3 mit einer dekorativen Schicht 2, also der Edelrostschicht, versehen. Schließlich wird das räumliche Metallreliefbild an den ausgewählten Stellen mit einer Schutzschicht 4 versehen.
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Das Bildwerk gemäß dieser Erfindung kann zur industriellen Herstellung von 3D-Metallstrukturen, insbesondere 3D-Fotografien, Bildwerken oder Reliefs verwendet werden, und zwar mit der Nutzung von digitalen Technologien und der Möglichkeit einer vollständigen Produktionsautomatisierung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Metallschicht
- 2
- Dekorschicht
- 3
- Teil
- 4
- Schutzschicht
- 5
- Sichtseite
- 6
- digitales Flachbildmodell
- 7
- räumliches Digitalmodell
- 8
- räumliche elektrisch-leitfähige Form
- 9
- räumliches Metallreliefbild
- 10
- Raumdrucker
- 11
- elektrisch leitfähige Schicht
- 12
- Abtastvorrichtung
