PU-Schaummodellbau
Ziel
Modelle dienen als Ideenträger und Kommunikationsgrundlage für Design, Funktion und Aufbau eines Produktes – sie visualisieren „anfassbar“ den Gehalt eines Entwurfes.
Voraussetzungen
Das Wissen, welche Funktion das Modell ausüben soll und die materialkundige Verarbeitung sind auch beim PU(R)-Schaum-Modellbau wichtige Grundvoraussetzungen.
Erklärung
PU-Schäume sind in vielen unterschiedlichen Dichten zu erwerben. Die Schäume mit geringer bis mittlerer Dichte (80 - 320 kg/m³) werden aufgrund der Oberflächenporosität meist für Vormodelle, Ergonomie- und Testmodelle verwendet. Die Schäume mit hoher Dichte (480 - 800 kg/m³) finden vermehrt Verwendung bei sehr detaillierten realitätsnahen Modellen, da die Oberfläche vor dem Versiegeln bereits eine hohe Güte aufweist. Der geschäumte Duroplast Polyurethan (PUR/PU) ist aus Nachhaltigkeitssicht dem Holz weit unterlegen, hat dafür Vorteile in der Einfachheit der Bearbeitung und der einheitlichen Oberflächenstruktur. Das Aufschäumen wird, je nach Schaumart, durch den Zusatz von Treibmitteln und/oder das mechanische Aufschäumen, was chemisch zur Gasbildung führt, oder durch Zusatz von Wasser, das zur Kohlenstoffdioxidbildung führt, erreicht.
Vorgehen
Weiter Beachtung findet hier hauptsächlich die spanende Bearbeitung von PUR-Halbzeugen. Je nach Komplexität des Modelles kann es sein, dass Halbzeuge aufbauend miteinander verklebt (PUR-Kleber, Epoxy-Harze, Cyanoacrylate) oder verspachtelt werden, bevor sie subtraktiv bearbeitet werden. Der Schaum kann von Hand geraspelt, gefeilt und geschliffen werden, aber auch die maschinelle Bearbeitung, besonders von Hartschäumen, kann u.U. von Vorteil sein, dabei sind die Möglichkeiten in der Formgebung kaum begrenzt – auch das CNC-Fräsen bietet sich an. Sind die zu erstellenden Formen im Groben umgesetzt, kann die Feinbearbeitung, in welcher die Oberfläche für die „Veredelung“ vorbereitet wird, erfolgen. Dazu wird das Weich-Schaum-Werkstück verspachtelt und anschließend geschliffen. Das Hart-Schaum-Werkstück kann lediglich geschliffen werden und, wenn nötig, mit Spritzspachtel aufgebessert werden. Wenn die Oberfläche eine ausreichende Güte aufweist, kann das Werkstück lackiert werden. Hier bietet es sich u.U. an, das Modell vorab in mehrere Form-Abschnitte aufzuteilen und nach dem Lackieren zusammenzusetzen.
Grenzen und Alternativen
Der PUR-Weich- und Hartschaum bietet durch seine unterschiedlichen Spezifikationen eine hohe Bandbreite an Möglichkeiten, bis hin zu einer hohen Verarbeitungsgüte, die selbst zu Highfidelity-Modellen reichen.
Um jedoch ein realitätsnahes Aussehen zu erreichen, sind je nach Produkt Materialkombinationen nicht zu umgehen und auch die Lackierung sollte einem hohen Anspruch gerecht werden.
Literatur
Buck, Volkmar; Pröm, Manfred; Rödter, Hans; Roller, Rolf: Fach-kunde Modellbau. 7. Auflage. Haan-Gruiten: Europa-Lehrmittel, 2017
Hallgrimsson, Bjarki: Prototyping and Modelmaking for Product Design. London: Laurence King Publishing, 2012
Schröder, Bernd: Kunststoffe für Ingenieure: Ein Überblick. Wiesbaden: Springer, 2014
Domininghaus, Hans; Elsner, Peter; Eyer, Peter; Hirth, Thomas: Kunststoffe: Eigenschaften und Anwendungen. 8., neu bearb. und erw. Aufl.. Heidelberg: Springer, 2012
DIN 53 432 (06.77)
https://www.youtube.com/watch?v=1ETOkgRea94