XPS-Schaum-Modellbau
Ziel
XPS-Modelle dienen als schnelle Ideenträger und zur Formung von Vor- und Ergonomiemodellen und Handhabungsmodellen. Der Werkstoff ermöglicht ein schnelles subtraktives Erarbeiten einer Form.
Voraussetzungen
Das leicht zu bearbeitende XPS setzt keine hohen Anforderungen an den Modellbauer. Das Wissen zu dem Umgang und der Verarbeitung lassen das Ergebnis qualitativ steigern.
Erklärung
Das Material ist ein extrudiertes (XPS) oder expandiertes (EPS) Polystyrol, bei dem kleine Kügelchen aufgeschäumt werden und anschließend unter Druck zusammengefügt werden. Die homogene Aufschäumung des XPS ermöglicht eine höhere Stabilität und Oberflächenqualität der Modelle. Durch die niedrige Dichte ist das Material sehr leicht und einfach formbar. Die leichte Entflammbarkeit des Thermoplastes bietet die Möglichkeit das Material mit einem heißen Draht zuzuschneiden, wobei giftige Dämpfe entstehen, die leicht süßlich riechen. Beim Schneiden ist darauf zu achten den Vortrieb nicht zu langsam zu vollziehen, da das Material sonst schmilzt und verhärtet oder gar verbrennt. Weiter können die Werkstücke gefügt werden, was aber den Einsatz des passenden Klebers oder Lösungsmittels erfordert. Es bieten sich Toluol, Methylenchlorid, Chloroform, Methylethylketon und Butylacetat an, um XPS zusammenzufügen. Dabei ist das genaue Menge entscheidend. Um dem Umstand, dass das Material sehr lösungsmittelempfindlich ist und sich unter der Verwendung von falschen Verhältnissen auflösen kann, zu umgehen ist es einfacher Kleber und auch Lacke auf Wasserbasis, also ohne Lösungsmittel, zu verwenden.
Vorgehen
Da die Bearbeitung des Materials schnell und einfach von der Hand geht, kann hier direkt im Modellierprozess entworfen werden. Es ist aber auch möglich von Skizzen ausgehend die Form in der Dreidimensionalität umzusetzen und zu hinterfragen. Als erster Schritt ist es zuträglich, die grobe Form anhand einer Schablone oder frei Hand auf das Halbzeug zu übertragen und dann mit Hilfe eines Heißdrahtschneidegeräts umzusetzen. Die weiteren Strukturen lassen sich dann additiv via Kleben und subtraktiv mit Hilfe von Handwerkzeugen umsetzen. Zur Veranschaulichung von Interaktionsflächen kann bedrucktes Papier aufgeklebt werden, aber auch eine Lackierung für bestimmte Zwecke ist denkbar.
Grenzen und Alternativen
Das leichte und sensible Material eignet sich lediglich für schnelle Prototypen und Vormodelle. Modelle mit Realitätsanspruch und auch Ergonomiemodelle, die ein realistisches Gewicht aufweisen sollen sind darin nicht umzusetzen. Für detailliertere Modelle bieten sich PU-Schäume als alternatives Material an. Für Ergonomiemodelle mit Belastbarkeits- und Gewichtsanspruch bietet sich auch Holz an.
Literatur
Bonnet, Martin: Kunststofftechnik: Grundlagen, Verarbeitung, Werkstoffauswahl und Fallbeispiele, 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Wiesbaden: Springer, 2016
Hallgrimsson, Bjarki: Prototyping and Modelmaking for Product Design. London: Laurence King Publishing, 2012
http://www.judepullen.com/designmodelling/foam-technqiues/