3-D Druck von Gesteinen und Fossilien

„Sie bekommen ein Gefühl dafür, wie hoch er aus dem Rest des Planeten hervorragt“, sagte Hasiuk, ein Assistenzprofessor für geologische und atmosphärische Wissenschaften an der Iowa State University  und Fellow an der David Morehouse Fakultät. „Es ist einfach spektakulär.“

Der kleine Globus ist nur eines der Produkte von Hasiuks Geological Fabrication Laboratory (kurz GeoFabLab; zu deutsch: Geologisches Fertigungslabor, Anm. d. Übers.), einer kleinen Ecke im Kellergeschoss des Wissenschaftsgebäudes der Iowa States. Das Labor ist spezialisiert auf 3-D-Scans und Drucke – wie es auf der Homepage des Labors heißt, dreht sich alles darum, „Dinge geologisch zu machen!“

Hasiuk, der vor zwei Jahren aus der Gas- und Ölindustrie an die Iowa State kam, sagte, dass eines der Forschungs- und Unterrichtsziele gewesen sei, „Projekte zu finden, an denen Studenten arbeiten könnten, die sie interessant für die Wirtschaft machen würden – und einstellungsfähig.“

Als er noch in der Industrie arbeitete, verwendete Hasiuk 2-D-CT-Scans, um Poren in Kalkspeichergestein zu untersuchen. Es ist für die Industrie eine der großen Herausforderungen, den Verlauf von Flüssigkeit durch das Porennetzwerk von Gesteinen zu verstehen, sodass Öl selbst aus kleinsten Poren extrahiert werden kann.

Als Hasiuk auf dem Campus eintraf, lernte er den Wissenschaftler Joseph Gray und die CT-Gerätschaften am Center for Nondestructive Evaluation (Zentrum für zerstörungsfreie Prüfverfahren Anm. d. Übers.) kennen. Dies führte weiter zu 3-D-Scans und dann zu 3-D-Drucken der Porosität von Gesteinen.

„Wir nehmen wirklich kleine Löcher in Gestein und drucken dieses dann in Vergrößerung“, sagte Hasiuk. „ Es gelingen uns bisher noch keine perfekten Fotokopien, aber wir kommen voran.“

Mit besseren Scans, besserer Datenverwaltung und verbesserten 3-D-Drucken „können wir Modelle von Porennetzwerken erstellen und beobachten, wie Flüssigkeiten sie durchfließen“, sagte er. „Mit der Zeit wird es uns gelingen, Vorhersagen zu treffen und die Genauigkeit dieser Vorhersagen zu verbessern. Was die Geologie für die Wirtschaft tut, ist, Ungewissheit bei der Förderung von Bodenschätzen wie Öl und Gas zu verringern.“

Hasiuk sagte, dass die Öl- und Gasindustrie großes Interesse an dem Forschungsprojekt zeigt.

Als Hasiuk das Speichergestein druckte, fiel ihm etwas an den Werkzeugen auf, mit denen er arbeitete: „3-D-Druck ist ein großartiges Kommunikationswerkzeug“, sagte er. „Wir müssen niemandem etwas über Formen beibringen. Jeder kann sie verstehen, indem er sie anfasst.“

Und so verwendet er jetzt auch den GeoFabLab-Drucker und zwei 3-D-Drucker (die mit dem Startup Paket der Fakultät und aus den Computer Gebühren der Studenten erworben wurden), um Material für Geologieseminare zu drucken.
Wie er in einer wissenschaftlichen Arbeit („Making Things Geological: 3-Dprinting in the Geosciences“), die diesen Sommer von der Geological Society of America (der Amerikanischen Gesellschaft für Geologie, Anm. d. Übers.) schrieb, gehören „Geowissenschaftler zu den produktivsten Herstellern dreidimensionaler (3-D) Daten. Diese Daten gehören nicht in unsere Computer – sie gehören in unsere Hände.“

„Am wichtigsten aber ist, dass 3-D-Druckverfahren konkrete, berührbare Objekte liefert, die offenkundig intuitiv verständlich sind, und zwar für Studenten, Nichtgeologen und Entscheidungsträger.“

In seinen eigenen Seminaren hat Hasiuk Plastikfossilien, Kristalle, Dinosaurierknochen und sogar die Topographie der Stadt Ames, die südlich des Campus liegt, gedruckt, inklusive des Jack Trice Stadions. Um die Kunde vom 3-D-Druck für Klassenräume zu verbreiten, hat er die Daten von ca. 100 seiner 3-D-Modelle im Internet zur Verfügung gestellt. Und darüber hinaus hat er mit dem Science Education Resource Center am Carlton College in Northfield, Minnesota, zusammengearbeitet.

Hasiuk ist aufgefallen, dass es Sinn macht, zerbrechliche, 10 bis 50$ teure Unterrichtspräparate durch 25-Cent Druckmodelle in Plastik zu ersetzen. Und das ist nicht das einzige Argument, das er in Bezug auf die Vorteile von gedruckten 3-D-Modellen für den Klassenraum vorbringt.

„Solche Modelle bringen die Leute dazu, aufmerksam zu sein“, sagte Hasiuk und zeigte auf einen T. rex-Schädel mit beweglichem Kiefer, den er in den Farben von Iowa, Scharlachrot und Gold, gedruckt hat. „Dies sind Fossilien mit beweglichem Kauapparat. Indem wir diese Technologie anwenden, kann das GeoFabLab toten Dingen Leben einhauchen.“

 

Übersetzung: Manuela Lindkamp, Joseph Wolsing