SmaTrig 2.1

Skulptur aus gestapeltem Sperrholz

Auf dieser Seite beschreibe ich die Entstehung einer frei geformten Holzskulptur, die durch das Stapeln von Sperrholzscheiben und anschliessendes Schleifen entstand. Das Projekt war ursprünglich als Machbarkeitsstudie für eine frei geformte Lautsprecherbox gedacht. Statt an zwei Säulen mit einem Meter Höhe (oder unter Umständen zwei unhandlichen Brocken Brennholz) wollte ich mich an etwas kleinerem messen. So bin ich auf den Lampenfuß gekommen. Die Arbeitsschritte und meine Erfahrungen sind im Folgenden beschrieben und fotografisch festgehalten.

Diese Herstellungstechnik ist irgendwo zwischen 3D-Druck und dem klassischen Schnitzen einzuordnen. Die Form wird rein digital am Computer kreiert, die Grobform entsteht mit Hilfe von Schablonen und Maschinen, die Endform erfordert jedoch freies manuelles Arbeiten wie beim Schnitzen. Ein griffiger Name fällt mir für diese Technik nicht ein. Sperrholzstappelskulptur wäre zwar synataktisch korrekt, garantiert aber Null Treffer bei Google;) Mit "stacked plywood sculpture" oder "laminated plywood sculpture" kommt man weiter, die Ergebnisse sind auch beeindruckend.

Entwurf der Skulptur

Hier bin ich einen Weg gegangen, der den meisten von euch wahrscheinlich etwas zu umständlich erscheint. Ich schildere ihn trotzdem kurz. Den Körper habe ich mit dem Programm Blender entworfen. Ausgehend von einem einfachen Zylinder habe ich durch "Zupfen" an dem Oberflächengitter die unten gezeigte Form erzeugt. Sie ist spiegelsymmetrisch was in Blender ganz einfach einstellbar ist.

blender model
blender model

Blender bietet unendliche gestalterische Möglichkeiten, die durch eine entsprechend komplexe Bedienung erkauft werden. Fürs Erlernen der Grundfunktionen ist ein Wochenende anzusetzen. Das beste: das Programm ist open source und kostenlos, auch für Linux! Es existieren diverse kommerzielle Alternativen, z.B. Rhinoceros. Vorsicht, die klassischen CAD-Programme tun sich mit freien, gewölbten Formen oft schwer.

Der Entwurf sollte gleich die Bohrung für die Gewindestange zum Zusammenpressen der Platten enthalten, damit sie auf den Schablonen sichtbar ist.

Sobald der Entwurf fertig ist, müssen die Schablonen erstellt werden. Für Blender gibt es ein Plugin namens "LaserSlicer" das genau den Job macht. Die Bedienung ist leider etwas umständlich. Ich habe meine Form schlussendlich als STL exportiert und mit Paraview (open source, kostenlos) die Schnitte als Bilder gespeichert. Die Bilder wurden dann in ein mehrseitiges PDF konvertiert. Achtung, die Skalierung der Bilder ist entscheidend! Bei falscher oder automatischer Skalierung wird aus einer Kugel schnell ein Ei. Für die Konvertierung kann z.B. "convert" aus dem Imagemagick-Paket oder einfach nur ein Texteditor wie Word oder LibreOffice (kostenlos) verwendet werden.

Achtung: Konkave Formen (Dellen) lassen sich nur schwer schleifen!

Das Material

Es gibt keine wirklichen Einschränkungen bei der Wahl. In meiner Vorstellung sollte das Projekt von Anfang an aus dicklagigem Sperrholz bestehen - hauptsächlich aus ästhetischen Gründen. Hierfür eignet sich z.B. Baufurnierholz (BFU), das relativ günstig ist und sich somit auch für große Projekte eignet ist. Nachteilig ist die teilweise schlechte Qualität der Platten - ihrem Verwendungszweck entsprechend. Man schneidet dann einfach manche Scheiben doppelt aus und nimmt die besseren.

Die Stärke des Ausgangsmaterials ist ein Kompromiss zwischen dem Aufwand beim Herstellen der Scheiben und der Möglichkeit die Form präzise abzubilden. Ich habe für mein Projekt eine Platte mit 20 mm Stärke verwendet.

Leider kann ich bezüglich der Holzsorte keine Tipps geben. Mein Platte stammt aus dem Resteregal bei Holz-Possling. Es wird wohl Nadelholz sein, eine Art Pinie schätzungsweise. Euer Feedback ist willkommen!

Die Schablonen

Neben der Kontur der Scheiben muss die Schablone auch die Lage der Stapelbohrung enthalten. Durch diese Bohrung wird die Gewindestange beim Verkleben durchgesteckt und somit die relative Lage der Scheiben zueinander festgelegt. Je nach Entwurf liegt das Loch nicht immer mittig. Die relative Lage der Scheiben zueinander ist ohne Zentrierloch nach dem Aussägen nur schwer zu ermitteln. Die Figur "kippt" schnell wenn man die Scheiben nach Gefühl positioniert.

Die Umrisse können z.B. durch kurzes Anbohren auf das Holz übertragen werden. Wenn die Bohrungen später beim Schleifen nicht mehr sichtbar sind ist die Endform erreicht. Je kleiner der Abstand der Bohrungen, desto einfacher das Ausschneiden und Schleifen. Hier zahlt sich präzises Arbeiten auf jeden Fall aus.

Es ist wichtig bei allen Scheiben eine Markierungsbohrung an einem charakteristischen Winkel zu machen. Diese markiert dann immer "12 Uhr". Es schadet auch nicht die Löcher im gleichen Muster auf dem Umfang zu verteilen. Gerade bei runden Scheiben verliert man schnell den Überblick unter welchem Winkel sie zu verkleben waren.
Die Blätter mit dem Umrissen sollte man noch eine Weile aufheben. Sie helfen bei der Zuordnung der Scheiben, falls die Markierungen nicht mehr sichtbar oder eindeutig sind.

Tipp: Beim Sperrholz ist die Maserung der Lagen jeweils um 90° gedreht was das typische Hell-Dunkel-Muster ergibt. Die obere und untere Lage sind gleich orientiert. Beim Abkopieren der Schablone sollten die Nachbarscheiben auch jeweils um 90° gedreht auf das Brett übertragen werden. So fällt die Klebung später nicht auf, da kein hell-hell oder dunkel-dunkel Übergang entsteht.

Tipp: Es lohnt sich die oberste und unterste Scheibe doppelt auszusägen. Die Randscheiben erleichtern später das Schleifen und schützen die Kanten. Die entsprechende Schablone ist dann doppelt auszudrucken.

Auschneiden der Scheiben

Für das Ausschneiden ist eine Stichsäge mit dem Sägeblatt für Kurven gut geeignet. Vorsicht, das Holz neigt unter bestimmten Winkeln zum Ausreissen. Volle Drehzahl und ein moderates Tempo können helfen. Lieber etwas mehr "Fleisch" dranlassen als nachher Dellen wegschleifen zu müssen.

Durch die unterschiedliche Dicke der Form fallen die Klebeflächen unterschiedlich groß aus. Das kann bei den unteren Scheiben mit weniger Flächenpressung zu einer schlechten Klebung führen. Ich habe den mittleren Bereich mit einem 35 mm Forstnerbohrer etwas abgesenkt, sodass er von der Klebung ausgeschlossen ist. Zusätzlich verklebt die Gewindestange nicht durch den überquellendem Kleber.
In der Absenkung können auch die Nummern der Scheiben und ein Richtungspfeil eingezeichnet werden. Hier werden die Markierungen später beim Planschleifen nicht abgetragen.

Ästige oder fehlerhafte Scheiben (siehe unten) sollten ersetzt werden. Leider ist der Einblick in die inneren Schichten nicht möglich.

Das Verkleben

Um gute Klebungen zu erreichen sollten die Scheiben jeweils oben und unten plan geschliffen werden. Eine gute Alternative zu den kleinen und minderwertigen Schleifpapierbögen aus dem Baumarkt sind Schleifbänder für Fußbodenschleifmaschinen. Diese sind extrem haltbar und lassen sich an der Fuge leicht aufreissen.

Ein Schleifbrett bespannt mit so einem Papier hält sehr lange. Zusätzlich lassen sich von dem Band auch schmale Streifen abreißen, die später eingesetzt werden. Die Bänder lassen sich überraschend gut längs und quer zerreissen, etwa wie Gaffa-Tape.

Ich habe eine M12 Gewindestange vom Baumarkt fürs Zusammenpressen verwendet. Damit kann man locker ein paar Hundert Kilogramm Anpressgewicht erzeugen, kein Vergleich zu Zwingen. Es macht sogar richtig Spaß! Das erste was bei diesen Kräften nachläßt ist das Holz direkt unter den Muttern. Hier sollte am besten Hartholz und eine möglichst große Unterlegscheibe verwendet werden. Wie Fichte reagiert sieht man im Bild unten;)

Für eine M12 Gewindestange wird ein oder besser zwei 19er Schlüssel gebraucht. Eine Größe, die nicht immer zur Grundausstattung gehört. Auch der 12er Bohrer für die Stapellöcher ist nicht in den üblichen Sets drin. Je nach Ausstattung ist die Verwendung einer M10 Gewindestange (17er Schüssel, 10er Bohrer) sinnvoll. Die Kraft reicht allemal.
Die mit Leim eingeschmierten Stücke gleiten sehr schön aufeinander und verdrehen sich leicht beim Anziehen der Muttern. Die Verwendung eines Holzleims mit normaler Trockenzeit (kein Express) ist empfehlenswert. So lässt sich die Lage der Scheiben über eine längere Zeit korrigieren. Den Leim sollte man eine Weile einwirken lassen bevor man die Muttern voll anzieht.

Der Schliff

Nachdem die Verklebung erfolgreich beendet wurde, kann der "Dönerspieß" jetzt durch Schleifen in die endgültige Form gebracht werden. Je nach Form können die Sprünge zwischen den einzelnen Scheiben recht groß sein. Keine Sorge - dank elektrischer Kraft ist der Schliff, gerade am Anfang, purer Spaß! Hier geht Handwerk in Kunsthandwerk über.

Optimal für den Schliff ist ein Winkelschleifer (Flex), bei größeren Werkstücken eventuell auch der große 230er. Optional kann auch eine Bohrmaschine mit einer Schleifscheibe benutzt werden, auch wenn diese Kombination zum "tanzen" neigt und mit mehr Kraft geführt werden muss. Für den Anfang empfiehlt sich Körnung P40 oder gröber. Da geht ordentlich was weg und der Staub ist weniger anstrengend. Der Staub kommt in riesigen Fontänen - man greift freiwillig zu Atemschutz und Brille. Der Staub ist auch der Grund warum es von diesem Arbeitsschritt hier keine Bilder gibt. Die Arbeit verrichtet man am besten draußen oder mit einer Maschine mit Absaugung (Festool baut so etwas). Bei großen Projekten lohnt sich eventuell eine professionelle Maschine vom Schleifmaschinenverleih (Parkettservice).

Eine feste Einspannung des Werkstücks ist die halbe Miete beim Schleifen. Hier kann wieder die Gewindestange zum Einsatz kommen. Ich habe den Stapel mit einer Werkbank verschraubt.

Tipp: Beim Schleifen ist es praktisch das obere und untere Element zu doppeln. Das verhindert das Kaputtschleifen der Kanten und erleichtert das Profilieren der äußeren Stücke. Die zusätzlichen Scheiben können zur Fixierung verschraubt werden.

In den Bildern oben ist ein Zwischenergebnis des Schliffs zu sehen. Geschliffen wird bis die Stufen nicht mehr sichtbar sind und die kleinen Markierungsbohrungen verschwinden. Danach kann man sich nur nach dem Augenmaß richten, wenn Korrekturen der Form notwendig sind. Das Bausperrholz enthält oft kleine Fehler, die teilweise erst beim Schleifen zum Vorschein kommen. Die Lücken sollte man während des groben Schliffs stopfen. Einige Tipps dazu stehen weiter unten.

Als nächstes kommt der Feinschliff. Bevor man zur feineren Körnung, z.B. P80 wechselt, sollte sichergesstellt werden, dass die komplette Fläche des Körpers mit dem groben Schleifpapier Kontakt hatte und die endgültige Form hat. Die feineren Körnungen tragen nämlich kaum Material ab. Die Geduld ist schnell aufgebraucht, wenn man vom feinen Korn zurück zum groben wechseln muss und die ganze Arbeit wiederholt wird.

Spassig und fehlersicher ist die Arbeit mit schmalen Schleifbändern, die man von einem Maschinenschleifband (üblich ist die 750er Länge) abreissen kann. Der gleichmässige Druck hinterlässt runde Formen und ein schönes Schleifbild. Vertiefungen in der Geometrie werden mit dieser Methode jedoch nicht erreicht.

Es folgen dann Körnungen bis etwa P200. Es kann auch ein Schwingschleifer eingesetzt werden, am besten mit einem Schwamm unter dem Schleifblatt. Die Skulptur wird langsam zu einer echten Freude für den Tastsinn. Aber Vorsicht, das Holz ist jetzt empfindlich für Fettflecken. Man fasst sie am besten nur mit staubigen Händen oder Handschuhen an.

Schleif, schleif, schleif...

Von den einzelnen Scheiben ist nichts mehr zu sehen. Man ist bei einem 300 mm dicken Sperrholz angekommen;) Der Handschliff sollte so lange dauern bis alle Spuren der Schleifscheibe verschwunden sind. Was es mit dem beiden Linien im Bild unten auf sich hat wird später erläutert.

Das von mir verwendete Holz hat sich als relativ "astig" herausgestellt. Die harten dunklen Stellen leisten mehr Widerstand beim Schleifen und man konnte sie nach dem manuellen Endschliff deutlich ertasten. Insbesondere im schmalen Hals des Körpers. Die Frage, ob man bei der Wahl des Holzes von den Deckschichten auf die Astigkeit im Inneren schliessen kann, kann ich leider nicht beantworten. Da meine Platte aus dem Resteregal stammte, kenne ich die genaue Holzsorte leider auch nicht. Es geht aber in Richtung Nadelholz.

Ausbesserung von Fehlern

Die entdeckten Lücken und Fehler sollten am besten mit der gleichen Holzsorte geschlossen werden. Dieser Prozess erwies sich als relativ einfach. Beim Eintreiben der angespitzten und mit Leim dünn bestrichenen Holzstückchen sollte die Kraft fein dosiert werden um Risse zu vermeiden. Das überstehende Holz kann mit einer Laubsäge oder einem Seitenschneider abgeschnitten werden.

Mit echtem Holz war der unten gezeigte unglückliche Anschnitt leider nicht reparierbar. Hier griff ich - trotz einer gewissen Abneigung - zur Holzpaste. Das Ergebnis (nicht im Bild!) war nach dem Trocknen und Schleifen erstaunlich gut. Für kleinere weniger sichtbare Stellen kann ich die Methode empfehlen.

Die Kür - eine Schublade

Als ich die ausgesägten Scheiben zum ersten mal gestapelt habe und die reale Skulptur in der ersten Form sehen konnte, kam ich auf die Idee in dem Körper noch eine kleine Schublade unterzubringen. Nein, es ging nicht um zusätzlichen Stauraum. Ich habe ein Faible für Schubladen (zu viel Dali gesehen?).
Nur als Warnung - der Zusatzaufwand für die Schublade war vergleichbar mit den restlichen Arbeiten. Ich werde weiter unten schildern, welche Gründe das hatte. Dafür wird man so eine Lampe garantiert nie in einem Laden finden.
Wenn DIY - dann ohne Kompromisse!

Für die Schublade habe ich zwei Schichten von dem Sperrholz vorgesehen, also etwa 40 mm Höhe. Die Schubladenfront sollte Teil der Gesamtform sein und nur durch den Griff und die Umrisse sichtbar sein. Es war also klar, dass die Front während des Schleifens an ihrer endgültigen Position sein muss. Der Hohlraum muss jedoch vor dem Verkleben entstehen. Diese Tatsachen bedingen also die Reihenfolge: Aussägen und das ausgesägte Stück vor dem Schleifen fixieren.

Es gibt nun mehrere Ansätze wie die Idee umgesetzt werden kann. Gearbeitet wird nur an den zwei betroffenen Scheiben. Sie können auch sofort verklebt werden. Sie sind unten im Bild zu sehen.

Die einfachste Methode besteht darin, entlang der Schubladenseitenränder und dann der Hinterseite zu schneiden. Der Clou hier sind absolut gerade und auch plane Schnitte, sodass die Schublade nicht verkeilt. Dieser Schnitt ist bei 40 mm Materialstärke nicht trivial und mit einer Stichsäge mit ihrer Pendelneigung nicht machbar. In Frage kommt hier eine gute Bandsäge, eine Kappsäge oder eine Abwandlung davon wie unten zu sehen. Man muss auch bedenken, dass die Schnittbreite als Lücke bleiben wird. Ein Sägeblatt mit 2 mm Dicke hinterlässt also zwei ziemlich hässliche Lücken, die auch links und rechts der Schubladenfront zu sehen sind.

Man kann das Problem jedoch lösen, indem man die Front keilförmig ausführt, siehe Bilder. Die Front wird beim Fixieren einfach ein paar Millimeter eingeschoben und die Lücken somit geschlossen. Auch hier ist ein perfekt ebener Schnitt notwendig. Ich habe für den Schnitt mangels Bandsäge eine Handgehrungssäge benutzen wollen, wich jedoch auf eine Tricklösung mit einer Schneidlade und einer präzisen Holzsäge aus. Das Resultat war gemessen an der Einfachheit der Lösung überraschend gut und ausreichend präzise. Wie im Bild zu sehen wird die Schneidlade entlang des eingezeichneten Schnitts mit einer Zwinge fixiert und dann langsam geschnitten.

Der Keillösung folgt leider ein anderes Problem. Die parallelen Seitenschnitte können wegen des Knicks nicht am Stück mit den schrägen Schnitten gemacht werden. Ich schnitt also zuerst das komplette "V" bis zum Loch aus und dann die Parallelschnitte. Von dem Originalholz konnte also nur die Schubladenfront gebaut werden, der Schubladenkörper wurde aus anderem Holz (Sperrholz) gebaut. Wer die schrägen und parallelen Schnitte am Stück (kurviger Übergang) schaft, kann den Schubladenkörper auch aus dem Originalholz bauen. So spart man sich die mühsame Anpassung der Front an den "fremden" Schublandenkörper. Dieser Schritt ist weiter unten beschrieben.

Sobald der Schubladenkörper ausgeschnitten ist, muss er für das Schleifen verankert werden. Der einfachste Ansatz sind lange Schrauben, die durch den Boden bis zu dem losen Schubladenholz gehen. Hier sollte die Zusatzplatte unten gleich mitverschraubt werden. Sie dient auch als Schutz.

Das Bild oben zeigt das Ergebnis nach dem Schliff. Die Schraubenlöcher werden später mir Rundstäben gestopft (6 mm oder 4 mm).

Nun geht es an die Schublade. Der Schubladenkasten ist schnell gemacht. Hier habe ich 4 mm Birkensperrholz verwendet. Der Kasten ist mit Überlänge gebaut und wird später in der Schneidlade oder mit einer Gehrungssäge gekürzt. Auch die anderen Maße sind eher aufgerundet um durch Schleifen auf eine satte Passung gebracht zu werden.

Jetzt wird es etwas sportlicher. Der Schubladenkasten und die noch keilförmige Front der Schublade müssen "verheiratet" werden. Die Front - ein Einzelstück - und der Kasten werden gekürzt und über eine Aussparung verklebt. Die Lage der Elemente zueinander im geschlossenen Zustand muss bestimmt werden. Nach längeren Überlegungen kam ich auf die Idee ein Stück Papier entsprechend auszuschneiden und darauf die Lage der Frontstücks zu markieren. Die Front lässt sich nämlich mit dem Papier einschieben.

Nach diversen Kontrollen erfolge der Schnitt und es ging weiter mit dem Aussägen der Nuten für die Verbindung der beiden Teile. Hier habe ich mir mit einer Art Minikreissäge geholfen. Eine Fräse oder eine Feile wären die Alternativen. Diese Kreissägenlösung wir von Chirurgen explizit nicht empfohlen!

So sieht dann das Endergebnis aus.

Das Finish

Für den finalen Anstrich habe ich das unten gezeigte Öl (Osmo Dekorwachs transparent farblos) verwendet. Es drang trotz der variierenden Maserung gleichmässig ins Holz ein und ergab eine angenehme seidenmatte Oberfläche. Nach der Politur mit einem Lappen wurde sie dann noch geschmeidiger. Einzig die Hervorhebung des gelben Farbtons würde ich mir etwas schwächer wünschen. Die endgültige Farbe wird sich jedoch noch durch das UV-Licht der Umgebung etwas ändern. Auf jeden Fall ziehe ich bei solchen Anstrichen Wachs und Öl Lacken vor, da hier die Oberfläche angenehmer und die Pflege einfacher sind.

Wenn's eine Lampe wird...

Dank diverser Online-Shops kann man ohne Probleme alle Lampenbauteile auch in kleinen Mengen kaufen. Die Einfachste Lösung ist eine Lampenfassung mit Außengewinde zur Lampenschirmbefestigung und integriertem Schalter. Der Sockel wird auf einem "Nippel" mit feinem M10 Gewinde montiert. Diese Nippel gibt es mit Löchern zur Befestigung auf Holz.

Alternativ kann eine käufliche Lampe "kanibalisiert" werden. Unten im Bild ist die Lape RODD von Ikea zu sehen. Das war mein erster Versuch.

Die Durchführung des Kabels durch das Loch am Boden (6 mm) ist etwas fummelig aber möglich. Der Stecker muss natürlich vorher ab. Zum Schluss kommt ein Netzstecker zum Zusammenschrauben dran.

Das Kabel verläuft durch eine Bohrung, die sich hinter der Schublade befindet und dann weiter schräg zur zentralen Bohrung führt. Diese Zusatzbohrung war durch den Einbau der Schublade nötig und sollte vor oder während des Verklebens gemacht werden.

Der Lampenschirm

Hier kann man das DIY Projekt beliebig fortsetzen oder man kauft/recycelt einen fertigen Schirm. Üblicherweise haben Lampenschirme einen Ring der entweder auf die E14 oder die größere E27 Lampenfassung passt.

Fazit

Der ursprüngliche Plan, an einem kleinen Objekt die Sperrholz-Stapeltechnik auszuprobieren ist geglückt. Deutlich einfacher als erwartet ist aus den einzelnen Schichten ein homogener Körper entstanden, an dem man die Klebefugen vergeblich sucht. Das Schleifen des gestuften Ausgangskörpers hat sich als unkompliziert bis spaßig erwiesen.
Die Methode erlaubt es, auf eine relativ einfache und vor allem kontrollierte Weise freie dreidimensionale Formen zu erzeugen. Deren Entwurf ist im Gegensatz zum Schnitzen oder anderen kunsthandwerklichen Techniken mit der Verwendung eines Computer verbunden. Das bringt die Gefahr mit sich, bei Formen zu enden, die uns die Software oder deren mangelnde Kenntnisse aufzwingen. Andererseits kann man solange von der "Undo" Taste Gebrauch machen, bis alles stimmt.
Wer die Stapelmethode ausprobieren möchte, ohne die eigene Geduld zu sehr auf die Probe zu stellen, sollte vielleicht mit einer Vase anfangen, ohne Schublade und Elektrik.
Das Projekt der frei geformten Boxen ist etwas näher gerückt...

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