Formenbau in allen Modell-Dimensionen

Zielsetzung und Messobjekt

Im Oktober 2006 wurde der Präparationsabteilung des Senckenberg Forschungsinstituts und Naturmuseums die außergewöhnliche Aufgabe übertragen, ein lebensgroßes Pottwalmodell für die Tiefsee Ausstellung (ein Kooperationsprojekt mit dem Naturhistorischen Museum Basel, Schweiz) anzufertigen. Pottwale sind die größten heutzutage lebenden Zahnwale. Erwachsene Weibchen erreichen eine Länge von bis zu 12,5 m; Männchen werden noch größer: Mit einer Körperlänge von bis zu 20 m erreichen sie ein Gewicht von bis zu 57 Tonnen.

Senckenberg-Mitarbeiter entschieden, das Pottwal-Ausstellungsmodell im Glasfaser-Kunststoff-Verbund durch Handlaminieren in offenen Formen anzufertigen. Dazu werden die Negativ-Formteile aus Polyurethan-Blöcken mittels CNC-Technik gefräst. Für dieses Verfahren wird zunächst ein Kleinmodell hergestellt, das dann dreidimensional digitalisiert wird. Die so gewonnenen Daten wurden nach anschließender Weiterverarbeitung in NC-Daten für die Fräse programmiert.

Der in der Tiefsee-Ausstellung gezeigte Pottwal sollte ein etwa drei- bis vierjähriges weibliches Jungtier mit einer Länge von 7,5 m darstellen, weshalb spezielle Charakteristika des Körperbaus im zu fertigenden Kleinmodell berücksichtigt werden mussten. In einem ersten Projektschritt stellte der Präparator des Frankfurter Senckenberg Naturmuseums Udo Becker ein solches im Verhältnis 1:10 verkleinertes Kunststoff-Modell nach Vorlage von Fotos her.

Messsystem und Aufbau

Für die dreidimensionale digitale Erfassung dieses Modells kommt das 3D-Scansystem

smartSCAN ^3D der Firma Breuckmann zum Einsatz, welches das Forschungsinstitut Senckenberg bereits seit vielen Jahren für unterschiedlichste Scanprojekte verwendet. Das smartSCAN ^3D basiert auf der patentierten miniaturisierten Projektionstechnik (MPT), die Scanzeiten von unter einer Sekunde ermöglicht. Statt einzelner Punkte wird die komplette Oberfläche erfasst. So werden selbst komplexe Objektgeometrien und zerbrechliche oder deformierbare Strukturen schnell und präzise vermessen. Durch den modularen Aufbau mit Schwarz-weiß- oder Farbkameras in verschiedenen Auflösungen und Konfigurationen können die smartSCAN ^3D-Systeme zudem individuell auf die Vorgaben jedes Kundenprojekts abgestimmt werden.

Arbeitsablauf

Der Körper des Pottwal-Kleinmodells wird mit Hilfe eines Messfelds der Größe 240 x 180 mm mit ca. 20 Einzelaufnahmen erfasst. Für die feineren Details wie Flossen und Maul kommt ein kleineres Messfeld mit 72 x 54 mm und dreifach höherer Auflösung zum Einsatz. Dank der flexiblen Sensorkonfiguration, durch die Scanprozesse mit Triangulationswinkeln von 30°, 20° und 10° realisiert werden können, lassen sich selbst schwierige Objektbereiche schnell und präzise dreidimensional erfassen.

Anschließend werden die einzelnen 3D-Messungen des Pottwal-Modells mit Hilfe der Breuckmann-Scannersoftware OPTOCAT in ein finales Polygonmesh überführt und im STL-Format ausgegeben. Die gesamte Scandauer beläuft sich auf etwa einen halben Arbeitstag; die Nachbearbeitung, wie Löcher schließen sowie das Zusammensetzen der Einzelelemente (Körper, Flossen und Maulbereich), erfordern einen weiteren halbenTag.

Das Fräsen der Negativformteile erfolgt in ein PU-BlockmateriaI. In den offenen Formen wird ein Glasfaser-Kunststoffverbund durch Handlaminieren aufgebaut. Nach der Entformung werden die zwei großen Positivschalen miteinander verklebt sowie die separat hergestellten Flipper und der bezahnte Unterkiefer eingefügt. Im Anschluss setzt man die arttypisch bemalten Glasaugen ein und koloriert die Oberfläche des Pottwalmodells in Lasurtechnik. So entsteht mit der beschriebenen Technik ein stabiles Exponat in Leichtbauweise.

Ergebnis

Für die Sonderausstellung Tiefsee erstellte die Präparationsabteilung des Senckenberg Museums ein 7,5 m langes Pottwalmodell. Das Exponat mit seinen beeindruckenden Dimensionen wurde mit GFK-Technik und Negativformen hergestellt. Grundlage für alle Arbeiten war eine detailgenau modellierte Vorlage im Maßstab 1:10. Dieses Objekt wurde mit Breuckmanns smartSCAN ^3D dreidimensional gescannt; die damit gewonnenen Daten mit spezieller Software weiterverarbeitet und schließlich das Modell mit Hilfe von NC-Daten in einer CNC-Fräsmaschine erstellt.

Dank Breuckmanns flexibel einsetzbaren und hochpräzise arbeitenden 3D-Scanners erhält das Senckenberg Naturmuseum die für das Pottwalmodell benötigte vollständige digitale Vorlage. Das smartSCAN ^3D erfasst dabei selbst unregelmäßige Formen schnell und genau; aus den so gewonnenen dreidimensionalen Daten lässt sich ein originalgetreues, lebensgroßes Abbild anfertigen.

Nach großen Erfolgen in Basel, Frankfurt, Berlin und London präsentiert die Senckenberg-Gesellschaft für Naturforschung im Sommer 2011 ihre Ausstellung
zum Thema Tiefsee in Dresden. Wir sind gespannt, wie die Reise des
Pottwal-Modells weitergeht!

 

 

Literaturhinweise

Udo Becker (2008): Bau eines Pottwals mit GFK-Technik.
In: Der Präparator (Hrsg): Verband Deutscher Präparatoren e.V. Bremen, 2008: 36-49.

Christine Hemm-Herkner (2007):
Einsatzmöglichkeiten von 3D-Scannern in der Paläontologie und deren Anwendung.
In: Der Präparator (Hrsg): Verband Deutscher Präparatoren e.V. Bremen, 2008: 24-28