SKER. Aus der virtuellen in die reale Welt: Die 3D-gedruckten Cyber-Skulpturen von Peter Lang

[Dialog zwischen extremen Polen]
Der Weg dorthin ist gekennzeichnet von extremen Unwahrscheinlichkeiten, offensichtlichen Unvereinbarkeiten und einem inneren Feuer, das völlig gegensätzliche Akteure zusammengebracht hat, die zeitgenössische Kunst neu zu schreiben. Es ist die Rede von dem Kunstprojekt SKER des Malers und Druckgrafikers Peter Lang, und die Zutaten zur Geschichte sind Virtual Reality, 3D-Druck, Roboter, Algorithmen, Materialwissenschaft, Prozesswissen und ein transparentes, aktualisiertes Verständnis von industrieller Fertigung und Kunst.

[Die Inspiration]
Bei SKER handelt es sich um die Entstehung von 12 Einzelskulpturen, die gemeinsam eine 7,5 Meter lange und 2 Meter hohen Rundskulptur bilden, die mit 3D-Druck aus einem Endlosfaden in Schichten plastisch aufgebaut wird und sich metaphorisch quasi aus der Wasserlinie erhebt. Auf seiner letzten Islandreise hat Peter Lang von einem alten Fischkutter aus eine kleine von Basstölpeln bevölkerte Insel südlich von Island entdeckt, mit hohen Klippen, rauen Felsformationen und Lavafelsen mit verschiedenfarbigen Sedimentschichten.

[Was ist zu sehen?]
Die Kunst-Installation ist geprägt durch zwei interagierende Roboter. Einer formt unermüdlich Schicht auf Schicht, während der andere wie ein Barkeeper kontinuierlich Farbcocktails für den großen schwarzen Kollegen mischt. Dabei entsteht gemäß dem Projekttitel vor Ort und live eine herbe Felslandschaft.

Ein Roboter malt also dreidimensional Felsen. Ist es das? Nicht ganz. Das ist nur die berühmte Spitze eines gewaltigen Eisbergs, die sich auf den ersten Blick erschließt. Die Roboter setzen genau die Vorstellungen des Künstlers in Bezug auf Gestalt und Farbe um, und diese Schnittstelle zwischen analog und digital, zwischen dem Menschen und dem Roboter als seinem zeitverzögert arbeitenden Werkzeug ist ein Schnitt, tief wie der Marianengraben. Woher weiß der 3D-Druck-Roboter, im Projekt liebevoll „Black Beauty“ genannt, auf welchem Pfad er sein Material ablegen soll? Woher weiß der materialzuführende Roboter, genannt „Iiwa“, welche Farbe er in welchem Moment zumischen soll?

[Die Vorarbeit]
Für die Realisierung des Projekts mussten verschiedenste, durchaus entgegengesetzte Expertisen zusammenfinden. Mit der FIT Additive Manufacturing Group hat Peter Lang einen Partner gefunden, der über die reine industrielle Lohnfertigung weit hinausgeht. Im Vorfeld hat das Team bereits für ein ähnliches Projekt zusammengearbeitet. 2021 hat Peter Lang für einen privaten Sammler mit der FIT AG eine große Hängeplastik nach dem Vorbild von Wespennestern konzipiert, die ein markanter Raumakzent ist und zugleich eine schallregulierende Funktion hat. Die FIT-Tochter Additive Tectonics, die sich auf Architektur und Kunstrealisierung spezialisiert hat, war dabei für die technische Umsetzung verantwortlich. Die gewonnenen Erkenntnisse flossen, als atypisch industrielles Entwicklungsprojekt organisiert und umgesetzt, direkt in das Folgeprojekt SKER ein, mit dem Unterschied, dass die damals noch analogen Vorbereitungsschritte diesmal komplett digitalisiert wurden, um die kreative Schaffenskraft des Künstlers zu erweitern.

[Mission: improbable]
Nicht allein das fertige Felsenobjekt wird das Kunstwerk sein. In diesem Projekt sind auch die Verfahrensentwicklung, die Erstellung des gewissermaßen digitalen Zwillings und der beobachtbare Fertigungsprozess wesentliche Elemente. Damit gliedert sich das Projekt im Wesentlichen in drei Phasen. Zum einen ist dies das digitale Zeichnen durch den Künstler, zum anderen die Schaffung der technischen Voraussetzungen seitens der FIT-Gruppe, die die Programmierung vielfältiger Algorithmen sowie die Bereitstellung der Hardware umfassen; und schließlich der eigentliche Schaffensprozess in der Ausstellung, ausgeführt durch die Roboter und überwacht durch FIT-Techniker. Das Projekt vereint grenz- und disziplinüberschreitend kreative Gestaltung und die Erzeugung der Geometrie, Materialforschung, Softwareentwicklung und digitale Prozesstechnik und bringt Kunst, Technik und Wissenschaft in einen fruchtbaren Dialog.

[Von der Idee zum maschinenverständlichen Algorithmus]
Peter Lang hat sich auf ein für ihn sehr fremdes Gebiet gewagt. „Bruno Knychalla von Additive Tectonics hatte die geniale Idee, für die Erstellung des digitalen Modells auf Virtual Reality zu setzen. Das hat es mir ermöglicht, das Objekt in 3D zu erzeichnen. Mit meinen analogen Zeichenbewegungen konnte ich so eine digitale Plastik erscheinen lassen. Vorher hätte ich das gesagt, ein Ding der Unmöglichkeit“, beschreibt Lang die Geburtsstunde des Projekts.
Und so begann Phase 1 der Umsetzung: Peter Lang übertrug sein mentales Modell der Schärenfelsen in ein virtuelles Modell. Dazu zeichnete er, ausgestattet mit VR-Brille und zwei Pointern, die Konturen der Felsen zweidimensional als Höhenlinien, Schicht für Schicht. Sobald eine Schicht vollendet war, wanderte die Zeichenebene um 2 cm nach oben, die vorherigen Schichten waren transparent zu erkennen, und der Künstler konnte die nächste, darüber liegende Schicht angepasst im freien Raum darüber zeichnen. So wuchs das Modell scheibchenweise in die Höhe. Eine bestehende Softwarelösung dafür gab es nicht. Ein Team aus pfiffigen, kunstaffinen Softwarespezialisten hat jeden einzelnen Kommunikationsschritt in Form von Algorithmen programmiert. Das Novum ist tatsächlich, dass es Lang durch die Synergie aus neuen Medien und traditionellen Kunsttechniken gelingt, die Grenzen zwischen Kategorien wie Malerei (strikt 2D) und Plastik (per Definition 3D) zu überschreiten. „Vom Bildnerischen wird dadurch der große Kontrast zwischen Bildhauerei und Malerei aufgelöst, aus Flachware wird durch analoges Zeichnen eine Plastik“, erklärt Lang.
Eine interessante Erfahrung war, dass die Software die Abstraktion sofort visualisiert hat. Das digitale Medium war für Lang in vieler Hinsicht gewöhnungsbedürftig. Zum einen ist es ein eklatanter Widerspruch, analog zu arbeiten – mit substanzlosem Material. „Für mich war es eine große Herausforderung, ein großer Akt der Demut, ich musste mich zum ersten Mal mit einem Material auseinandersetzen, das keinerlei Haptik besitzt, man spürt nicht einmal den Widerstand des Bleistifts auf Papier.“ Und er fügt humorvoll hinzu: „Meine digitalen Pinsel waren mit einer witzigen Eigenschaft ausgestattet: ihnen ging nie die Farbe aus.“ Während des Zeichnens legte Lang auch die Farben fest. Dabei erfolgt die Farbzuweisung nicht 1:1, sondern aus Gründen der Effizienz wurden Samples codiert, bei denen auf 10 Schichten die Farben und Mischinformationen festgelegt wurden.
Insgesamt 600 Stunden verbrachte der Künstler so in der virtuellen Welt. Eine physische und psychische Grenzerfahrung. „Für mich war das völliges Neuland“, sagt Lang. „Ich musste mich daran gewöhnen. Interessanterweise hat der virtuelle Raum große Ähnlichkeit mit dem schwankenden Boot. Ich habe die intensive Vertiefung in die virtuelle Welt als eine wahnsinnige Entrückung empfunden.“ 8 Wochen lang hat Peter Lang 14, sogar 18 Stunden am Tag mit der VR-Brille gemalt, bis zur totalen Erschöpfung. „Ich habe mich in meiner eigenen Vorstellungswelt bewegt. Man könnte sagen, FIT hat mich digitalisiert“, schmunzelt der Bayer. „Von wegen Vorstellungswelt“, kontert Fruth, der andere Bayer. „Peter hat sich nicht nur in der Vorstellung bewegt, sondern auch ganz physisch. Er hat beim Zeichnen ganze 20 km zurückgelegt.“
Jedoch lag nach dem Abschluss der Zeichenaktion kein be-greif-bares Kunstobjekt vor. „Als ich die Brille abgenommen habe, war nichts mehr da“, fasst Lang das Paradox mit schlichten Worten zusammen. Virtuell existierte die Plastik, vollendet in Farb- und Formgebung, doch vorerst nur erinnerbar, nicht physisch erfahrbar. „Im Grund war das völlige Hirnmalerei“, fügt er sinnend hinzu.

[Hochkomplexe Algorithmen]
Nun übernahm in Phase 2 des Projekts der Ingenieur, Protagonist einer völlig anderen Welt, mit völlig entgegengesetzten Denkmustern, Zielen und Umsetzungsvorstellungen. Effizienz, Produktivität, Gewinnstreben und unternehmerisches Kalkül sind die hier vermeintlich bestimmenden Kategorien. „Kunst und industrielle Fertigung, das ist normalerweise ein totaler Kulturclash. Die Geschichte der unwahrscheinlichen Partner im Projekt SKER ergibt sich aus dem Zusammentreffen von zwei Machern. Mir als dem künstlerischen Macher und Carl Fruth als dem technischen Macher. Er ist ein genialer Verfahrenstyp und vollkommen unkonventionell. Ich nenne ihn den Rudolf Steiner der Additiven Fertigung, schreiben Sie das, das wird ihn ärgern“, fügt Lang augenzwinkernd hinzu. Das verbindende Element zwischen den disparaten Welten ist die Leidenschaft, die jeder mitbringt, außerdem ein großes Vertrauen in die eigenen Fähigkeiten und auch in den jeweils anderen. „Carl Fruth hat sein ganzes Potential, seine Infrastruktur, seine Techniker und seine Softwarespezialisten, Zeit und Aufwand bereitgestellt und total viel riskiert. Das ist ein unvorstellbarer Glücksfall“, resümiert Peter Lang. Und Carl Fruth fügt hinzu: „Im Grund war die Verwendung der 3D-Druck-Ausstattung eine völlige Zweckentfremdung. Aber Tüfteln liegt ja in der DNS des Ingenieurs. Nur die vertrauten durch Normen abgesteckten Grenzen nicht zu haben, der DIN-freie Raum, das war echtes Neuland für uns.“
Was aber nicht bedeutet hat, dass die technischen Herausforderungen deshalb weniger anspruchsvoll waren. „Wenn es nicht um Genauigkeit und auditierte Qualitätssicherung geht, kann – und muss – die so gewonnene Freiheit kreativ genutzt werden“, so Fruth. Nach Vollendung der Zeichenarbeiten wurden die digitalen Daten für den Druckprozess aufbereitet. Die Eingangsdaten waren Linien, codiert mit einer Samplenummer, einer Ebenenhöhe und einer definierten Breite von 0,5 cm. Diese wurden mittels eines verfahrenskonform entwickelten Algorithmus automatisch in Kurven umgewandelt. Über diese Kurven wurde ein sogenanntes „Mesh“, ein Polygonnetz, gelegt und dadurch wurden sie zu einem dreidimensionalen Flächenmodell verbunden, das im nächsten Schritt in Höhenschnitte (die sogenannten „Slices“) mit einem Abstand von 2 mm „geslicet“, also zerteilt wurde. Mit den Farbinformationen aus den Samples wurden die digital entstehenden Kurven fein aufgelöst eingefärbt. Für jeden einzelnen Vorgang waren spezifische Algorithmen zu entwickeln, eine wahre Denksportaufgabe. Aber es hat sich gelohnt.

[Das Herstellverfahren]
Phase 3 schließlich ist der öffentliche Druckprozess. Für die Performance in der Ausstellung wird ein transportables Robotersystem verwendet, das FIT für diesen Einsatz entwickelt hat, bestehend aus einem Extrusionsroboter (Spitzname „Black Beauty“) und einem kleineren Mischroboter (genannt „Iiwa“). Die Materialzuführung erfolgt über ein Vakuumsystem. Das additive Verfahren, das zum Einsatz kommt, ist Robotic FDM, ein innovatives Fertigungsverfahren, das bereits industriell eingesetzt wird. Robotic FDM funktioniert nach dem Prinzip des bekannten FDM (Fused Deposition Modeling), eignet sich aber für große Bauvolumen. Der wesentliche Unterschied ist, dass hierbei ein Granulatextruder an einem schwenkbaren Roboterarm mit einem Standardradius von 4 Metern angebracht ist. Um diesen Raum zu beschreiben, wurde die 8. Achse des Roboters mit einer organisch geformten Verlängerung versehen, die in einem anderen 3D-Druck-Verfahren, dem Aufschweißverfahren WAAM, aus Edelstahl schichtweise hergestellt wurde. Das Roboterduo ermöglicht eine präzise und individuelle Materialplatzierung auf höchstem Komplexitätsniveau. Die Pfade für beide Roboter werden über die von der FIT-Tochter Additive Tectonics entwickelte Software automatisiert und synchron an die digitalen Künstlerschüler übertragen. Als Material wird ein natürlicher Thermoplast verwendet, der Materialexperten als „Flüssigholz“ bekannt ist. Thermoplaste im Allgemeinen sind Kunststoffe, die sich unter Wärmeeinwirkung schmelzen und somit beliebig verformen lassen.

Das Material der Wahl ist Tecnaro Arboblend, ein nachhaltiger Kunststoff aus dem Holzbestandteil Lignin. Für SKER wurde das typische Verarbeitungsfenster des Kunststoffs kreativ ausgereizt. Durch extreme Grenzlagen hinsichtlich Werkstofftemperatur, Düseninnendruck sowie Feuchtigkeitsgehalt erhält der eigentlich glatte Kunststoff eine faserige Konsistenz, die der Skulptur eine woll-ähnliche, wenngleich harte Oberflächenstruktur verleiht. Entscheidend für das Erscheinungsbild der Gesamtskulptur ist ein weiterer, komplexer Algorithmus: Innerhalb einer Ebene sollen alle Kurven ohne Überschneidungen abgefahren werden, denn jeder Kreuzungspunkt würde eine zusätzliche Störung im Schichtauftrag verursachen, gewissermaßen einen Hubbel; auf einer Gesamtlänge von etwa 200 km würde dies in der Skulptur nach oben hin immer inhomogenere Linien und Abweichungen verursachen.
Eingefärbt wird das Grundgranulat durch Granulatfarben der Firma Color Service, einem langjährigen Partner der FIT AG. Zugeführt wird das Material über ein patentwürdiges Materialmanagementsystem: Die Farbgebung ist durch die digitalisierte Umsetzung der Farbwerte aus den per Wasserfarben angefertigten Farbmustern von Peter Lang präzise und reproduzierbar vordefiniert. Die digital gesteuerte Farbmischung ist raffiniert gelöst. Sobald ein neuer Farb-„Cocktail“ nachgefüllt wird, errechnet die Steuersoftware die benötigte Farbe in 2,5 Metern Entfernung. Exakt dosiert, genau die Materialmenge für die nächste Portion. Während die vorherige Portion vom Extruder verarbeitet wird, wird in perfekter Choreographie schon die nächste Portion angemischt. Eine sogenannte Farborgel enthält alle verfügbaren Farben in einzelnen Tanks. Die Farbpalette der Farborgel besteht aus 24 verschiedenen und beliebig aus bis zu vier unterschiedlichen Einzelfarben mischbaren Farbnuancen, insgesamt also über 20.000 Farbkombinationen.

[Die Ausstellung]
Normalerweise geschieht die Produktion im Verborgenen hinter verschlossenen Hallentoren. Den Rahmen für die Kunst-Aktion bietet die Einblickshalle des Sprengel Museums Hannover. Die Performance beginnt mit einem leeren Podest. Zwei handelsübliche, anwendungsspezifisch getunte Industrieroboter, ein Prozessrechner mit diversen teilweise speziell entwickelten Softwarepaketen, einige Kontrollterminals, ein Farbmischsystem und tonnenweise Verbrauchsmaterial sowie klassisch ein Techniker zur Prozessüberwachung spielen für sieben Wochen zusammen. Die Felsen werden vor dem Publikum mit einer Druckgeschwindigkeit von 13 cm/sec aufgebaut, die Besucher können gewissermaßen den Akt der Schöpfung live verfolgen.
„Der Dritte im Bunde, der das Projekt möglich gemacht hat, ist Dr. Reinhard Spieler vom Sprengel Museum Hannover. Welcher Museumsdirektor lässt sich schon auf so eine waghalsige Aktion ein? Dazu gehört Mut. Die Ausstellung beginnt mit Nichts und hört auf, wenn die Plastik fertig ist“, betont Peter Lang das Vertrauen des Museums in das unwahrscheinliche Projekt.

[Zusammenfassung]
Das Projekt SKER zeigt eine fruchtbare, sinnstiftende Symbiose von traditionellem Kunstschaffen, Digitalisierung und Fertigungstechnologie. Hightech-Kunst als verbindendes Element zu neuartigen NFTs. Digitalisierung in der Kunst bedeutet keine Minderung der künstlerischen Kompetenz, im Gegenteil, die Anforderungen an die schöpferische Expertise steigen exponentiell und werden nach der Vorgabe des Künstlers auf die verschiedenen Projektspezialisten delegiert. Das Ziel von SKER war immer, die erweiterten Freiheiten durch die mehrfache Verwendung von Analog-Digital-Wandlungen zu nutzen, damit sich schlussendlich die 3D-gestaltete Vision als Objekt materialisiert und physisch existiert. „Am Äußeren lässt sich die Geschichte eines Objekts ablesen. Ich stelle mir vor, wie der Betrachter die fertige Felsformation ansieht und sich fragt, welche Geschichte erzählt sie, wie hat man geschafft, diese Struktur, diese Optik so hinzukriegen?“ sagt Peter Lang mit Blick auf die Rezeption des Werks.
Ein Meilenstein ist geschafft. Und doch gilt, für die zeitgenössische Kunst wie auch die additive Fertigung: Nach der Herausforderung ist vor der Herausforderung. Wir dürfen gespannt sein auf die nächsten Entwicklungen.
Autorin: Elisabeth Bauer, FIT AG

Über Peter Lang Peter Lang (*1965 in Holzkirchen) ist ein deutscher Künstler des 20. und 21. Jahrhunderts. Im Zentrum seines Schaffens als Maler und Druckgrafiker steht die Transformation sinnlicher Wahrnehmung von Landschaften in oftmals großformatige Bildwerke zwischen essentieller Abbildung und Abstraktion. www.peter-lang.info 

Über Additive Tectonics Additive Tectonics wurde 2020 als Tochterunternehmen der FIT Additive Manufacturing Group mit dem Ziel gegründet, das Bauen durch 3D-Druck zu revolutionieren. AT entwickelte die erste Produktionsstätte in Deutschland für industriell gefertigte additive Bauteile für den Bausektor, von der Fassade über die Wand bis hin zur Dachkonstruktion. Gemeinsam mit ambitionierten Architekten, Bauherren und Planern schafft das Team Unikate mit Mehrwerten wie Leichtbau oder Funktionsintegration. Das Unternehmen deckt die gesamte Prozesskette zur Herstellung von großformatigen Bauteilen ab und begleitet Bauprojekte in jeder Leistungsphase, vom 3D-Modell bis zum fertigen Gebäude. Getreu dem Motto „Industrial. Nachhaltig. Mutig.“ entwickelt AT Schritt für Schritt die gebaute Umwelt von morgen. www.additive-tectonics.com 

Über die FIT AG Die FIT Additive Manufacturing Group ist ein international führender Industriepartner für die Additive Fertigung. Als Pionier der Branche mit über 25 Jahren Erfahrung entwickelt und fertigt das Unternehmen für ein breites Kundenspektrum Prototypen, Werkzeuge, 3D-gedruckte Ersatzteile, additiv gefertigte Endbauteile und Serienteile sowie Kunstwerke. Vom Produktdesign über die Konstruktion und Herstellung bis hin zur Nachbearbeitung und Qualitätssicherung stellt der AM-Spezialist dabei die gesamte Wertschöpfungskette des 3D-Drucks zur Verfügung. Ergänzend verfügt FIT über zahlreiche konventionelle Verfahren, wie z.B. CNC-Fräsen, Spritzguss, Vakuumguss oder die Verarbeitung von Elastomeren zur effizienten Kleinserienfertigung. Der Umsatz der FIT AG lag 2021 bei 24 Mio. EUR (R&D: 8,4 Mio EUR). Insgesamt beschäftigt das Unternehmen derzeit 250 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Firmenstammsitz in Lupburg sowie an weiteren Standorten in Bologna (Italien), Brasov (Rumänien), Nagoya (Japan) sowie in Braintree, MA (USA). www.fit.technology