Michelangelos David im Mikroformat

Geschrumpftes Kunstwerk: Forscher haben die berühmte David-Skulptur Michelangelos als metallene Miniatur gefertigt. Die winzige Skulptur ist nur einen Millimeter groß und besteht aus reinem Kupfer. Geschaffen wurde sie mithilfe eines speziellen 3D-Druckverfahrens, mit dem sich Metallstrukturen im Nano-​ und Mikrometer-Maßstab bauen lassen. Diese Technik ist vor allem für die Elektronikbranche interessant.

Der Bildhauer, Maler und Dichter Michelangelo Buonarroti gilt bis heute als einer der ganz Großen der Kunstgeschichte. Seine Fresken in der Sixtinischen Kapelle in Rom, darunter die „Erschaffung Adams“, sind weltbekannt. Weltberühmt ist auch die David-Skulptur des Künstlers. Im Original ist dieses Werk über fünf Meter groß und besteht aus Marmor.

Anders der David, den nun Forscher um Giorgio Ercolano von der Firma Exaddon und Tomaso Zambelli von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) geschaffen haben: Ihre David-Kopie ist mitsamt Sockel nur einen Millimeter groß und aus reinem Kupfer gefertigt. Produziert wurde das winzige Abbild der berühmten Skulptur mithilfe eines speziellen 3D-Druckverfahrens.

Schicht für Schicht aufgebaut

Wie das Wissenschaftlerteam berichtet, ermöglicht das vor wenigen Jahren entwickelte Verfahren die Herstellung von Metallstrukturen im Nano-​ und Mikrometer-Maßstab. Zentraler Bestandteil der Methode ist eine Mikropipette, die an eine Blattfeder gekoppelt ist.

Bei dem Verfahren wird die Kraft beobachtet, mit der die Spitze der Pipette das Substrat berührt. Auf diese Weise können die Forscher hochpräzise in Lösung befindliche Metalle auf einer leitenden Grundplatte elektrochemisch abscheiden. Schicht für Schicht werden so – dank optischer Kraftmessung automatisiert – winzige Metallstrukturen aufgebaut.

Komplexe Strukturen und Geometrien

Um das Potenzial dieser Technologie aufzuzeigen, druckten Ercolano und seine Kollegen jetzt den Mikro-​David. Bislang hätten sie vor allem winzige Säulen oder Spiralen gedruckt. „Das Verfahren erlaubt aber, auch beliebige komplexe Strukturen und Geometrien zu drucken“, erklärt Ercolano.

Die Skulptur wurde in einem einzigen Durchgang, ohne Stützstruktur oder Schablone, gedruckt. Zudem musste das Figürchen nach der Fabrikation weder gebrannt noch gehärtet werden, wie die Wissenschaftler betonen.

Winziger als winzig

Die Daten der Davidskulptur, die den Drucker steuern, sind frei im Internet verfügbar. „Ich hätte sogar den Raum mitdrucken können, in dem die Statue ausgestellt ist, denn der Datensatz umfasst auch diesen“, sagt Ercolano. Um David ohne Ausstellungsraum herzustellen, habe er den Datensatz deshalb bereinigen müssen.

Neben einem einen Millimeter großen David haben die Forscher sogar noch eine Skulptur gedruckt, die zehnmal kleiner ist. „Die kleinere Figur ist nur so hoch wie der Sockel der größeren“, berichtet Ercolano. Mit der Auflösung stoße man bei solch kleinen Strukturen aber an Grenzen.

Potenzial für die Elektronikbranche

Was nach einer schönen Spielerei klingt, ist für die Elektronikbranche von großem Interesse. Denn mit diesem Druckverfahren können beispielsweise Computerchips miteinander verbunden oder Mikroelektronik punktgenau repariert werden. Neben Kupfer lassen sich dabei auch andere Metalle wie Platin, Gold, Nickel oder Silber drucken. (Micromachines, 2020; doi: 10.3390/mi1101000611)

Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich