Interviews

Nervous System über die Entwicklung eines 3D-gedruckten Keramikprodukts

Experimentieren gehört zur Identität von Nervous System. Das generative Designstudio schafft einzigartige Kunstwerke, Schmuckstücke und Haushaltswaren durch einen Mix aus Computerwissenschaften, Mathematik, Biologie, Architektur und einen Prozess, der davon lebt, die Grenzen neuer Technologien und Techniken zu erproben.

Heute bringt Nervous System sein erstes 3D-gedrucktes Keramikprodukt auf den Markt: “Porifera,” eine Schmuckkollektion, die mit Formlabs Ceramic Resin hergestellt wurde. Die Kollektion entstand nur wenige Monate nachdem das Studio die neueste Formulierung des Materials in der Betaversion getestet hatte. Ihre Wurzeln liegen allerdings in jahrelangen Experimenten mit verschiedenen Keramikmaterialien.

Im Jahr 2017 experimentierte Nervous System mit einer frühen Version von Formlabs Ceramic Resin an einem Teeservice, das sich aktuell noch in der Entwicklung befindet.
Im Jahr 2017 experimentierte Nervous System mit einer frühen Version von Formlabs Ceramic Resin an einem Teeservice, das sich aktuell noch in der Entwicklung befindet.

Erfahren Sie, wie die Gründer des Studios, Jessica Rosenkrantz und Jesse Louis-Rosenberg, ihre jahrelange Materialerforschung in einem Endprodukt umsetzen, von der Konzeptforschung und der Erprobung von Geometrien bis hin zur Entwicklung ihrer eigenen Glasur – und warum sie überzeugt sind, dass Experimentieren ein Schlüssel zum Erfolg ist.

Traditionelle Keramik in neuem Gewand

Jedes Projekt von Nervous System hat seine Wurzeln. Einige werden direkt von der Natur inspiriert und nutzen Computerprogrammen, die Formen durch die Nachahmung natürlicher Prozesse erzeugen – wie etwa bei der Bildung von Blattadern. Andere Produkte werden von neuen Fertigungstechniken inspiriert. Dies war der Fall bei Das war der Fall für die Porifera Kollektion.

Das Designstudio Nervous System schafft einzigartige und erschwingliche Kunstwerke, Schmuckstücke und Haushaltswaren und nutzt für seine Designs Computersimulationen sowie digitale Fertigungsmethoden wie den 3D-Druck, um Produkte umzusetzen.
Das Designstudio Nervous System schafft einzigartige und erschwingliche Kunstwerke, Schmuckstücke und Haushaltswaren und nutzt für seine Designs Computersimulationen sowie digitale Fertigungsmethoden wie den 3D-Druck, um Produkte umzusetzen.

„Keramikmaterialien sind ausgesprochen ästhetisch und haben einige gute Eigenschaften. Sie sind erschwingliche und starke Materialien, mit einer angenehmen Haptik; sie können glänzend oder eher erdig sein“, so Rosenkrantz.

Das Studio hatte in früheren Projekten bereits die Produktion einer Haushaltswarenkollektion aus Porzellan ausgelagert. Diesmal wollte Nervous System die detaillierten Geometrien, die durch additive Technologien ermöglicht werden, mit der Qualität traditionelle Keramik paaren.

Das Studio hatte verschiedene pulver- und harzbasierte Keramikmaterialien für den 3D-Druck getestet, doch das Gewicht und die Haptik der gefertigten Teile waren immer noch weit entfernt von traditioneller Keramik. Beim Beta-Testen der Formlabs Formulierungen half Nervous System dabei, der Materialentwicklung ihre Richtung zu geben und dabei einige dieser Herausforderungen wie Druckbarkeitsprobleme und Dichte des gebrannten Teils zu meistern.

„Einer der Aspekte, der uns am meisten begeisterte, ist die Möglichkeit, Gegenstände herzustellen, die mit einer anderen Keramiktechnik nicht umgesetzt werden könnten“, so Rosenkrantz. „Man kann keine ultradünnen, vernetzten dreidimensionalen Strukturen erzeugen. Sie lassen sich nicht gießen. Die Grünkörper sind bei den meisten Keramikverfahren sehr zerbrechlich. Aber die Grünteile aus 3D-Druckmaterial sind dank des Harzanteils fest. So können wir diese total verrückten Geometrien schaffen, die ultrafest sind, wenn sie gebrannt wurden.“

 
Da Ceramic Resin als Grünteil so fest ist, ist es möglich, komplexe Geometrien zu drucken, die nach dem Brennen fest bleiben.

„Es ist schön, Teile im eigenen Betrieb zu machen“, sagt Louis-Rosenberg. „Wir möchten nicht unbedingt an eine Technologie gebunden sein. Wir sind nicht daran interessiert, riesige Investitionen in ein Gerät zu tätigen, aber wir freuen uns, wenn wir Sachen selbst herstellen und experimentieren können.“

<img src="https://archive-media.formlabs.com/upload/nervous_system_Jessica-Rosekrantz-quote_ceramic-resin.png" alt=""We can make things you couldn't make using any other ceramic technique. The green state of this is strong because, so we can make these super weird geometries that are super strong when they're fired,"">

Form mit Funktion

Nervous System hat verschiedene Konzepte mit Formlabs Ceramic Resin getestet. Besonders wichtig war die Druckbarkeit: Das Material ist experimentell und erfordert viele Erprobungen, um die idealen Geometrien zu entdecken. Sie begannen mit der Arbeit an einem Teeservice, entschieden sich dann aber für ein kleineres Produkt, als es Probleme beim Druck der Zellstrukturen des Sets und bei den Produktionskosten gab.

„Wir wussten schon lange, dass wir mit einem Keramik-Druckmaterial arbeiten wollten, aber wir wussten nicht unbedingt, was wir herstellen wollten“, erzählt Louis-Rosenberg. „Eine Teekanne und Tassen sind sehr groß. Darum ist es schwer, sie günstig zu machen, also arbeiten wir immer noch an diesem Projekt. Wir wollten etwas Kleineres beginnen, etwa Schmuck.“

3D-Druck-Materialien ermöglichten es Nervous System, dünne, einzigartige Geometrien für ihre Kollektion Porifera zu fertigen.
3D-Druck-Materialien ermöglichten es Nervous System, dünne, einzigartige Geometrien für ihre Kollektion Porifera zu fertigen.

Bei den drahtgitterähnlichen Designs wie dem Teeservice kann ein einziger Riss die gesamte Struktur beeinträchtigen. Beim Erforschen kleinerer Schmuckstücke fanden sie heraus, dass durchgehenden Strukturen deutlich besser funktionieren.

„Selbsttragende Eigenschaften sind nicht nur wichtig für den Druck, sondern auch sehr wichtig für den Brennvorgang“, meint Rosenkrantz. „Aber die Schmuckformen wenn sie gebrannt werden, behalten sie ihre Form.“

Neben der Erforschung von 3D-gedruckter Keramik untersuchte Nervous System Strukturen mit minimalen Oberflächen, eine Begleiterscheinung der
Arbeit with New Balance und stießen auf ähnliche Geometrien bei Glasschwämmen.

Die dünnen, selbsttragenden Strukturen von Tiefseeschwämmen waren eine der Inspirationsquellen der Produktreihe Porifera. Die Schwämme nehmen Siliziumoxid aus dem Wasser auf und bilden feine Glasskelette.
Die dünnen, selbsttragenden Strukturen von Tiefseeschwämmen waren eine der Inspirationsquellen der Produktreihe Porifera. Die Schwämme nehmen Siliziumoxid aus dem Wasser auf und bilden feine Glasskelette.

Die vernetzten, selbsttragenden Formen der Schwämme eigneten sich ideal für den Druck mit Ceramic Resin und ermöglichten auch das Platzieren und Entfernen von Stützstrukturen an den 3D-Druckteilen.

Das Team hat die Schwammgeometrien simuliert, um Formen zu erzeugen, die in Halsketten und Ohrringen für die Kollektion integriert wurden.

Nervous System hat die Schwammgeometrien simuliert, um Formen die erzeugen, die in Halsketten und Ohrringen für die Kollektion Porifera integriert wurden.

Lernen Sie mehr darüber, wie Nervous System die Porifera Schmuckkollektion entworfen hat.

Ein Glasurprozess wird definiert

Es musste viel herumprobiert werden, um einen erfolgreichen Brenn- und Glasurprozess zu finden. Der endgültige Prozess von Nervous System beeinflusste den Formlabs Ceramic Anwenderleitfaden, den jeder Anwender vor dem Einsatz von Ceramic Resin vollständig lesen sollte.

Andere Keramikmaterialien, mit denen Nervous System vorher gearbeitet hatte, haben nicht die Dichte von traditioneller Keramik erreicht. Darum waren die Teile in ihrem gebrannten Zustand weiterhin sehr porös und erforderten ein anderes Glasurverfahren.

„Wir haben sie erst vollständig gebrannt, dann glasiert und anschließend noch eine niedrig brennende Glasur aufgetragen“, erklärt Louis-Rosenberg. „Das macht bei Formlabs Ceramic Resin keinen Sinn, da mit diesem Material eher ein Endprodukt mit der richtigen Dichte erzeugt werden kann. Das ist das Gute daran, aber wenn man es vollständig brennt, lässt es sich sehr schwer glasieren, da die Glasur nicht an einer glasartigen Oberfläche haftet.“

 
Nach dem vollständigen Brennen haben die endgültigen Teile aus Ceramic Resin ihre vollständige Dichte erreicht und sind nicht porös genug, um die Glasur annehmen zu können. Um dies zu lösen, glasiert Nervous System die Teile nach dem Schrühen.

Mit der Hilfe eines Keramikers erkannte das Team, dass es die Teile bei einer deutlich niedrigeren Temperatur brennen musste, um eine poröse Oberfläche zu erzielen, und dann die Glasur auftragen und bei einer höheren Temperatur brennen musste.

„Wir führen eher ein traditionelles Keramikverfahren aus; erst kommt das Ausbrennen, wo das gesamte Harz entfernt wird, und brennen es dann bei einer niedrigeren Temperatur von etwa 1037 °C – das ist etwa Kegel Nr. 05. So erhält man ein sehr sprödes, poröses Teil. Wir wollen, dass es porös ist, denn so nimmt es die Glasur sehr gut an“, sagt Louis-Rosenberg.

 
Nervous System taucht Teile in die Glasur, anstatt sie zu besprühen. So wird sichergestellt, dass alle Oberflächen der Teile bedeckt sind.

Nach dem Schrühen sind die Druckteile spröde und porös. Das Studio taucht Teile in eine Glasur, die von ihrem Keramiker auf Grundlage von weit verbreiteten Rezepturen entwickelt wurde. Nach dem Glasieren werden die Teile ein zweites Mal bis Kegel Nr. 10, einer Temperatur von etwa 1288 °C, gebrannt.

Früher hat Nervous System die Teile sprühglasiert, doch stellte das Studio fest, dass die komplexen vernetzten Geometrien des Schmucks nicht alle Oberflächen für die Glasur zugänglich machten.

„Es ist komisch. Man denkt nicht, dass da ein großer Unterschied ist zwischen 1038 °C und 1288 °C, aber wenn man es bis 1038 °C brennt, wird es weiß und kreidig. Wenn man es bis 1288 °C brennt, wird es glasig und glatt. Alle großen Veränderungen treten in diesem komischen Bereich auf“, so Rosenkrantz.

Tipp zum Schleifen: Nervous System schleift Teile in dem Fertigungsverfahren ihrer Kollektion [product line] zweimal. Nach der Glasur schleifen sie jeden Bereich, der im Ofen aufliegen wird, um die Glasur zu entfernen, die sonst auf der Oberfläche des Ofens eingebrannt werden könnte. Sobald die Teile vollständig gebrannt sind, schleifen sie die Rückseiten der Schmuckstücke, um raue Flächen zu entfernen, die auf der Haut aufliegen könnten.

Jetzt Experimente mit Ceramic Resin beginnen

Ceramic Resin ist Teil der Produktreihe Formlabs Form X Produktlinie. Neben dem Color Kit, handelt es sich um das experimentellste Produkt, das Formlabs bis dato auf den Markt gebracht hat. Beta-Tester wie Nervous System spielen eine wichtige Rolle bei der Markteinführung von experimentellen Produkten.

„Ich mag die Idee der Form X Initiative wirklich; sie verdeutlicht, dass Formlabs überhaupt kein Problem damit hat, wenn Leute mit ihren Maschinen experimentieren. Ich glaube, dass viele andere Hersteller diese Philosophie nicht vertreten und darum ist es schwer, mit ihrer Technologie zu experimentieren“, sagt Rosenkrantz.

!Nervous System hat einen Beta-Test von Ceramic Resin durchgeführt und wertvolles Feedback zu den Fähigkeiten des Materials und zur Verarbeitung geliefert.]media-6193

Die Formulierung neuer Materialien einschließlich der Form X Produkte steht im Zentrum des Entwicklungsprozesses von Formlabs. Unsere internen Werkstoffwissenschaftlicher erproben gerne Grenzen und möchten dafür sorgen, dass unseren Kunden mehr Möglichkeiten zur Verfügung stehen.

„Das wirklich Tolle an Ceramic Resin ist, dass wir schon einen Form 2 Drucker haben. Wir haben ihn bislang nur für Kunststoff verwendet, aber jetzt können wir ihn nutzen, um Keramik zu drucken“, so Rosenkrantz. „Für gewöhnlich passiert das nicht, dass man ein Gerät, das man schon einige Jahre hat, für die Fertigung einer ganz anderen Sache mit anderen Materialeigenschaften nutzt.“

<img src="https://archive-media.formlabs.com/upload/nervous_system_Jessica-Rosekrantz-quote-2_ceramic-resin.png#autosize=6195" alt=""Normally, that doesn’t happen—to take a piece of equipment that you've already had for a few years, and use it to produce a completely different thing with different material properties."">

Ceramic Resin ist in Nordamerika und Europa direkt bei Formlabs verfügbar. Erfahren Sie mehr über das Material und seine Funktionsweise.

Erfahren Sie mehr über Ceramic Resin