Mit 3D-Druckern und digitalen Kartendiensten lassen sich unendlich viele identische Kopien von allem erstellen, egal ob für gute oder schlechte Zwecke, für humanitäre Zwecke oder für destruktive Zwecke. Auf eine digitale Karte kann jeder mit einem Smartphone oder Computer zugreifen, und eine Replik von Michelangelos David kann genauso einfach zu Hause hergestellt werden wie ein Sturmgewehr. Während sich die relativ neue Technologie des 3D-Drucks bei Designern, Verarbeitern und der Öffentlichkeit als beliebt erweist, hat sie die Allgegenwart des Heimdruckers noch nicht erreicht. Es scheint jedoch nur eine Frage der Zeit zu sein, bis die Desktop-Herstellung so verbreitet ist wie das Desktop-Publishing. Die Technologie wird von Jahr zu Jahr billiger und effizienter, und obwohl der 3D-Druck kaum etabliert ist, arbeiten die Ingenieure bereits intensiv am 4D-Druck (die vierte Dimension ist die Zeit!). Ein ehrgeiziges Unternehmen hat kürzlich mit seinem Prototyp für einen 3D-Druckstift bei Kickstarter für Aufsehen gesorgt.
Diese neuesten Zeichen- und Modelliertechnologien sind faszinierend, aber wann entstand die Idee des 3D-Drucks? Was sind einige der frühesten Zeichen- und Fertigungsmaschinen? Um die Antwort zu finden, gehen wir zurück zu den Tagen vor Kopierern oder sogar Kohlepapier, zurück zur Renaissance, zu einem Mann, der die digitale Reproduktion im ursprünglichen Sinne des Wortes erfunden hat.
Leon Battista Alberti war ein italienischer Philosoph, Wissenschaftler, Architekt und Polymathiker, der im 15. Jahrhundert lebte. Im Grunde war er Ihr prototypischer Renaissance-Mann. Alberti ist vielleicht eine der wichtigsten und einflussreichsten kreativen Figuren der Renaissance, obwohl er eine der weniger bekannten ist. Er glaubte, dass Kunst und Wissenschaft durch Grundprinzipien der Mathematik vereint wurden, und unter seinen zahlreichen Leistungen definierte Alberti die Prinzipien der geometrischen Konstruktion, die heute als Zentralperspektive bekannt sind, und erfand Techniken zur Herstellung identischer Kopien von Gemälden, Skulpturen und sogar Gebäuden ohne die Hilfe von mechanische Geräte wie die Druckmaschine. Der Wunsch nach einer Methode zur Erstellung identischer Kopien entstand aus Albertis Frustration über die Unzulänglichkeiten und unvermeidlichen Fehler, die sich aus manuellen Reproduktionstechniken ergeben. Der Architekturtheoretiker und Historiker Mario Carpo beschreibt diese Techniken in seinem hervorragenden Buch „ Das Alphabet und der Algorithmus“ (das ich gerade genieße und bereits bei Design Decoded erwähnt habe) als „digitale“ Reproduktionen.
„Alberti versuchte, den Fehlern analoger Bilder entgegenzuwirken, indem er sie im etymologischen Sinne digitalisierte: Bilder wurden durch eine Liste von Zahlen und eine Reihe von Berechnungsanweisungen oder Algorithmen ersetzt, mit denen ein visuelles Bild in eine digitale Datei umgewandelt und anschließend eine neue erstellt werden konnte Kopie des Originalbildes bei Bedarf. “
Durch das Reduzieren von Bildern auf sorgfältig berechnete Koordinaten und das Dokumentieren der Methode, mit der das Original erstellt wurde, stellte Alberti sicher, dass jeder Kopien erstellen konnte, die genau mit seinem Originalwerk identisch waren. Die numerischen Manuskripte, die sich leicht und fehlerfrei kopieren ließen, stellten eine Art Dateitransfer der Renaissance dar.
Albrecht Dürers Zeichnung „Zeichner einer liegenden Frau“ (1525), die eine perspektivische Maschine darstellt, die der von Alberti in seiner Abhandlung De Pictura (Wikimedia Commons) beschriebenen ähnelt. Albertis berühmteste Erfindung, die sich mit Reproduktion befasst, ist die Perspektivenmaschine, die noch heute von Künstlern verwendet wird. Das Setup, das er zum Übertragen von Bildern aus der Realität entworfen hat, ähnelt einem modernen Schlachtschiff-Spielbrett. Eine gerasterte Holzwand trennt den Künstler, dessen Blick auf einen festen Punkt in der Bildmitte gerichtet ist, von seinem Motiv. Aus der Sicht der Künstler wird das darzustellende Objekt auf das gerahmte Raster abgebildet; Auf diese Weise kann der Künstler das Bild auf einem Papier, das in ein übereinstimmendes Raster unterteilt wurde, präzise nachbilden. Der Abstand zwischen diesen Gitterlinien bestimmt die „Auflösung“ des Bildes, um einen Begriff aus der Sprache der Digitaltechnik zu übernehmen, und in begrenztem Umfang die Genauigkeit der Wiedergabe. Wenn wir etwas mehr extrapolieren wollten, um die Vergleiche mit der heutigen Digitaltechnik zu vertiefen, könnten wir diese Rasterteilung sogar als Pixel bezeichnen. Albertis Perspektivmaschine war ein wichtiger Schritt in seinem Bestreben, die Variabilität der Reproduktion zu beseitigen, doch da sie sich immer noch auf die Hand des Künstlers stützte, beseitigte sie menschliches Versagen nicht vollständig. Alberti entwickelte weiterhin mathematische Reproduktionstechniken.
Eine Neuaufnahme von Albertis Karte von Rom unter Verwendung der in Descriptio Urbis Romae („Architektonische Absichten von Vitruv bis zur Renaissance“, McGill University) angegebenen Koordinaten. Eines der überzeugendsten Werke der wahren „Digitalisierung“ ist Albertis Buch mit einer Karte von Rom, der Descriptio Urbis Romae, die um die 1440er Jahre entstanden ist. Das Buch enthält jedoch keine gedruckte Kopie einer Karte. Nachdem Alberti sorgfältig die Straßen, Tempel und Landschaften Roms vermessen und gezeichnet hatte, wollte er seine Karte verteilen, aber er glaubte nicht, dass handgefertigte Kopien sein Original genau reproduzieren könnten. Während sich die Technologie für die mechanische Reproduktion im Anfangsstadium befand, war ihre Verwendung nicht weit verbreitet und ihr Potenzial blieb unrealisiert. Albertis Lösung? Er schrieb seine sorgfältig ausgearbeitete Karte in eine Reihe von Polarkoordinaten, die vom Gipfel des Kapitolinischen Hügels aus gemessen wurden. Diese Koordinaten werden in der Beschreibung anstelle einer handgezeichneten Karte gesammelt. Seine Idee war, dass die Leser mithilfe von Albertis Notizen und einem astrolabischen Gerät, das aus einem rotierenden Lineal bestand, das in der Mitte einer in Grad unterteilten Scheibe angebracht war, eine identische Version seiner Karte selbst transkribieren konnten. Albertis Koordinaten und Anweisungen sind, wie Carpo bemerkte, ein primitiver Algorithmus - derselbe Prozess, der die heutige computergestaltete Architektur und die Software steuert, die die digitalen Fertigungsmaschinen steuert.
Eine Zeichnung von Albertis Finitorium, wie in seiner Abhandlung De Statua (Public Domain) beschrieben Aber die vielleicht beeindruckendste Erfindung von Alberti ist seine Technik zur Reproduktion von Skulpturen. In seiner Abhandlung über die figürliche Skulptur De statua beschrieb Alberti eine Methode zur Reproduktion identischer Kopien von Skulpturen unter Verwendung traditioneller Werkzeuge und grundlegender Berechnungen. Zunächst misst der Künstler / Kopierer die Höhe, Breite und die verschiedenen Durchmesser der Skulptur mit den geeigneten Werkzeugen - T-Quadrate, Winkel usw. - genau. Die Hauptkomponenten der Skulptur werden numerisch gemessen und dokumentiert - im Wesentlichen „gescannt“. in Bezug aufeinander und auf die gesamte Länge der Statue. Um genauere Messungen der Details der Statue zu erhalten, wird eine Vorrichtung der Erfindung von Alberti, die als Definitor oder Finitorium bekannt ist, auf der Statue installiert. Ähnlich wie bei der Erstellung der Karte von Rom handelt es sich beim Finitorium um eine flache Scheibe mit Gradangaben, die mit einem beweglichen Arm verbunden sind und ebenfalls mit Maßangaben versehen sind. Am Ende hängt eine gewichtete Linie. Durch Drehen des Arms und Anheben oder Absenken der Lotlinie ist es technisch möglich, obwohl sicherlich ärgerlich langsam, jeden Punkt auf der Statue im dreidimensionalen Raum relativ zu ihrer Mittelachse abzubilden. Diese Daten könnten dann an einen Handwerker gesendet werden, der damit eine identische Kopie der Originalstatue anfertigen würde.
Dies bringt uns zurück zum 3D-Druck. Es gibt viele verschiedene Arten von 3D-Druckern, die Modelle aus verschiedenen Kunststofftypen erstellen, die jedoch im Wesentlichen alle gleich funktionieren. Der Drucker verarbeitet digitale Blaupausen (Koordinaten im virtuellen Raum) eines Objekts, das mit einer Modellierungssoftware erstellt wurde, und schneidet das Modell digital in Teile, die klein genug sind, um von der Maschine erstellt zu werden. Diese Komponenten sind übereinander geschichtet und nahezu nahtlos miteinander verbunden, sodass eine identische physische Reproduktion des ursprünglichen digitalen Modells entsteht. 3D-Scannen und -Drucken ist offensichtlich viel, viel schneller als die Methode von Alberti, funktioniert jedoch auf die gleiche Weise - abgesehen natürlich von der automatisierten Dokumentation der Form eines Objekts und der Roboterkonstruktion mit synthetischen Materialien. Alberti rühmte sich sogar damit, dass mit seinen Methoden verschiedene Teile einer Skulptur zu verschiedenen Zeiten oder an verschiedenen Orten nachgebildet werden könnten und dass seine Methode so genau sei, dass diese einzelnen Komponenten nahtlos zusammengefügt werden könnten, um eine exakte Nachbildung des Originals zu erstellen - ein Prozess, der es ermöglicht klingt sehr nach moderner Fertigung.
Michelangelos David wird von The Digital Michelangelo Project gescannt (The Digital Michelangelo Project) Sowohl mit der alten als auch mit der neuen Technologie kann jede Statue - wirklich jede Sache - theoretisch überall in jeder Größe nachgebildet werden. Nehmen Sie zum Beispiel Michelangelos David . Im Jahr 2000 erstellten die Stanford-Labors eine nahezu perfekte digitale 3D-Nachbildung des David, mit der Benutzer die Skulptur drehen und manipulieren können, um sie genauer zu untersuchen, als dies bei einem Besuch des Originals in Florenz möglich wäre. Von sechs Tonnen auf zweiunddreißig Gigabyte kann die digitalisierte Nachbildung von Michelangelos Meisterwerk jetzt im Studio von jedem wiederhergestellt werden, der über eine Hochgeschwindigkeits-Internetverbindung, genügend Festplattenspeicher und eine automatische Fertigungsausrüstung verfügt. Die Flexibilität, die das digitale Modell bietet, eröffnet den Menschen völlig neue Möglichkeiten, die Statue zu erleben. Eine enorme goldene Reproduktion, bekannt als David (inspiriert von Michelangelo), wurde zum Beispiel 2005 vom Konzeptkünstler Serkan Ozkaya geschaffen und befindet sich derzeit im 21c Museum in Louisville, Kentucky.
3D-Drucker und andere Formen der digitalen Fertigung werden möglicherweise die Art und Weise verändern, wie wir in Zukunft leben. Die Ideen hinter diesen paradigmenwechselnden Maschinen existieren jedoch schon seit langer Zeit, und der Traum, identische Kopien zu teilen und zu erstellen, reicht bis ins 15. Jahrhundert zurück. Wissenschaftlern, Künstlern und Philosophen wie Alberti fehlte die technologische Raffinesse, um ihre Ideen in die Praxis umzusetzen, und in einigen Fällen fehlte ihnen die Vorstellungskraft, die Möglichkeiten ihrer Vorschläge überhaupt zu realisieren. Das ist aber kein Problem mehr. Wir haben die Technologie. Die Designer von morgen werden die Träume der Renaissance verwirklichen.
