3D gedruckte Teile für 15 mm Alu-Profile vom Baumarkt

Verbindungsteile für Alu-Profile selber drucken

Neue Einsatzmöglichkeiten für Alu-Profile

Ich habe mir mal die Mühe gemacht, die Kombination von 0815 Alu-Profilen von Baumarkt, mit selbst gedruckten Teilen aus dem 3D-Drucker zu testen. Die Ergebnisse sind ermutigend. Die Präzision und Haltbarkeit gedruckter Teile eröffnet einfachen Profilen neue Einsatzmöglichkeiten.

15×15 mm junction 3 axis for square round tubes M5

Das Material

Zum Einsatz kamen 15x15x1 mm Alu Profile von Hornbach.
Hornbach verfügt über ein recht umfangreiches Angebot an diversen Aluminium und Stahlprofilen. Das verfügbare Materialangebot lässt sich auch online gut checken.
Der Preis lag bei ca. 3,30€/m für das 15×15 Alu Vierkantprofil. Es empfiehlt sich bei größeren Mengen die 2m Profile zu kaufen.

hornbach alu profil

Der Drucker

Zum Einsatz kam ein Prusa I3 Hephestos mit Heizbett.
Technische Daten:

  • Schichtdicke: 0,2 mm
  • Werkstoff: PLA
  • Extruder: 215 Grad
  • Heizbett: 55 Grad

Bauteile und Anwendungen

Mein Ziel war es einfache Kamerahalter, Stative und Befestigungsteile zu bauen.

Die Profile bilden das Grundgerüst für die Konstruktion während die selber gedruckten Teile die Profile in der gewünschten Lage fixieren. Des weiteren lassen sich mit den 3D-Teile Gelenke, Schrauben- und Mutterhalter und bei entsprechender Sorgfalt selbst Kameragewinde herstellen.
Inzwischen habe ich ein Biotop an Verbindungsteilen geschaffen.

15×15 mm junction 4x for square round tubes aluminium profile

Die Erstellung der 3D-Teile

Ich nutze für die Konstruktion Tinkercad. Die Einarbeitung in Tinkercad geht sehr schnell. Das Programm ist einfach zu bedienen. Der Funktionsumfang ist für einfache Konstruktionen ausreichend. Die einzige Funktion, die ich bei diesem Projekt vermisst habe ist das Abrunden von Kanten. Die Bauteile sind daher etwas scharfkantig.

Die Bemaßung

Die Profile haben ein Außenmaß von 15x15mm. Da 3D-Drucker in der Regel Innenmaße zu klein drucken, habe ich für den Innenquerschnitt 15,5x 15,5 mm gewählt. Je nach Kaufdatum (Lieferant ?) schwankten die Abmessungen der gekauften Profile um +/- 0,2mm. Ggf. muss man kurz mit einer Feile etwas nacharbeiten.
Je nach Belastung werden Gewinde der Größe M3 bis M8 verwendet. Die Standardgröße ist M5. Als Schrauben eignen sich am besten Inbus mit der Länge 16 mm.
Zur Fixierung reicht es die Schrauben ganz leicht anzuziehen. Bevor der Kunststoff bricht beginnt sich eher das Alu-Hohlprofil zu verbiegen. Bei starken Kräften kann man auch auf Alu-Vollprofil oder Stahl umsteigen.
Das Trennen der Profile geht am einfachsten mit einer kleinen Flex.

Meine Beispiele findet man hier bei Thingiverse

3D Druck – Eigene Bauteile für fischertechnik & Co

 

Die Kombinationsmöglichkeiten von LEGO Mindstorms oder fischertechnik-Bauteilen sind schon enorm. Manchmal wünscht man sich doch die Möglichkeit, diese um Eigenkreationen zu ergänzen. Mit 3D-Druckern rückt dies in Bereich des Möglichen.
Ich möchte an dieser Stelle nicht den Nachdruck von Standardteilen betrachten. Dieser wird durch eine industrielle Spritzgußmaschine noch einige Zeit präziser und auch kostengünstiger sein. Der 3D-Druck ermöglicht aber zum ersten Mal die Schaffung eigener Bauteile. Von der Idee bis zum Produkt sind es nur noch Stunden.
Ein 3D-Drucker ist ein Produktionsmittel.Wenn auch mehr ein manufakturelles. Kosten und Zeit verringern sich nicht mit der Stückzahl.

Eine Idee, die mit Hilfe eines CAD-Programmes eine mathematische Beschreibung bekommt, wird mit Hilfe des Druckers real. Manchmal braucht es mehrere Zyklen des Konstruierens und Druckens. Sollte man über einen eigenen Drucker verfügen sind diese aber kurz und die Drucke gut replizierbar.

Vorab noch etwas Rechtliches: Je nach Hersteller, wie zum Beispiel fischertechnik, unterliegen Produkte und Konstruktionen noch dem Patentschutz. Eine kommerzielle Nutzung schließt das aus. Wer daheim für sich was ausdruckt, sollte damit nicht in Konflikt kommen.

Nun aber zum eigentlichen Schaffensprozess.

Von der Idee zur Zeichnung:
Wir nehmen uns am besten einen digitalen Messschieber und entnehmen unserer LEGO oder fischertechnik die Maße, welche wir für das Andocken unserer Bauteile brauchen.
Für die Konstruktion unseres Bauteils steht eine Vielzahl (auch kostenloser) Programme zu Verfügung. Ich nutze vorwiegend Tinkercad.

Tinkercad
Tinkercad

Im Gegensatz zu zahlreichen 3D Gimmicks kommt es leider bei Bauteilen auf Genauigkeit an. Nicht dass es unserem CAD-Programm daran mangelt. Der 3D-Drucker wird in der Praxis immer etwas anders drucken als in der Zeichnung angegeben. Der Grund dafür ist, dass er nicht beliebig klein drucken kann und auch nicht soll. Sonst würden seine Drucke ewig dauern. Die Auflösung in Z-Richtung ist in der Regel 0,1mm und besser. In x,y-Richtung wirkt der Durchmesser der Extruderdüse mit 0,3 bis 0,5 mm Durchmesser. Eine kleinere Struktur bekommt er nicht hin.
Normalerweise werden Innenradien zu eng gedruckt. Wenn wir nicht manuell nachbearbeiten möchten, müssen wir dies bereits in der Konstruktion berücksichtigen.
Wollen wir also eine Bohrung für eine typische 4mm fischertechnik-Achse schaffen, müssen wir in der Zeichnung zwischen 4,2 und 5 mm wählen. Hier ist ausprobieren angesagt. Die Maße hängen auch von den Einstellungen in den Druckerprofilen ab. Des weiteren muss man mit Abweichungen rechnen, wenn man den Drucker wechselt.
Am Ende liefert unser CAD Programm eine stl-Datei für den Druck. Wenn ich einen Druckdienstleiter nehme, bin ich mit meiner Arbeit an dieser Stelle fertig.

Von der CAD Datei zur Druckdatei
Unsere stl-Datei kann der Drucker noch nicht verarbeiten. Er braucht einen sogenannten Slicer. Das ist ein Programm welches genau den Weg berechnet den meine Druckdüse am Drucker nehmen muss. Das ist der G-Code. Dieses wird direkt vom 3D-Drucker verarbeitet.
Auch für den Slicer gibt es einige kostenlose Programme. Mein Drucker arbeitet recht gut mit Cura zusammen. Nun kann man den Drucker direkt mit dem G-Code füttern. Komfortabler ist aber die Verwendung eines zusätzlichen Steuerprogramms wie Printrun.
Momentan benutze ich Repetier-Host. Repetier visualisiert sehr gut den Druckraum und die Druckobjekte. Die berechneten Druckdaten kann man sich vorab anzeigen lassen und erkennt damit mögliche Probleme vor dem Druck.

Repetier-Host - Druckvorgang und Druckersteuerung

Der Druck:
Gerade unsere Bauteile erfordern eine genaue Kalibrierung des Druckers. Das Thema Kalibrierung würde hier den Rahmen sprengen. Es gibt sehr gute Tutorials dazu. Gerade beim Drucken sehr großer Objekte muss man peinlich darauf achten das der Drucktisch gerade ist. Andernfalls fehlt an einigen Stellen die Haftung zum Untergrund und das Bauteil beginnt sich zu verziehen oder abzulösen.
Sehr hohe oder komplizierte Bauteile sollte man mit niedriger Geschwindigkeit drucken.

Das Ergebnis:
Der Ausdruck kann sich sehen lassen. Zähne und Achsbefestigung passen perfekt. Der Druck hat sich nicht gelöst und ist damit vollkommen eben. Ich hatte einen Versuch vorher, bei dem die Zahnlücken zu eng konstruiert waren und sich das Zahnrad an einer Stelle verzog.

Zahnrad 120 fischertechnik kompatibel

Meine Druckdaten:

  • Drucker Prusa I3 Hephestos, 0,4er Düse, beheiztes Druckbett
  • PLA 1,75mm bei 220 Grad
  • Druckdauer: 4 h
  • Fadenlänge 17 m, entspricht ca. 1€ Material
  • Auflösung 0,2 mm Z-Achse
  • Drucktisch: Blue Tape bei 45 Grad
  • Druckgeschwindigkeit: bei 40% der Normalen
  • Abmessungen Druckobjekts: 175×175 mm, 120 und 30 Zähne

 

 

3D Drucker Filament aus Braunschweig

Momentan verdrucken wir eine Spule pro Woche. Um so schöner das es auch einen Lieferanten für Filament aus Braunschweig gibt – DasFilament.de.
Der Preis ist mit 15€ pro 800g pro Spule PLA recht günstig. Der Querschnitt liegt konstant zwischen 1,75 und 1,77 mm und ist damit um vieles besser als das Filament unseres alten Lieferanten.
2,85 mm Material ist auch im Angebot. Für Vieldrucker könnte auch die B-Ware für 10€ je 800g Spule interessant sein.
Momentan drucken wir rotes PLA. Im ausgedruckten Zustand sieht es fast wie Keramik aus.

Mit folgenden Werten drucken wir das PLA aus Braunschweig:

Drucker: Prusa I3 Hephestos
Extruder Temperatur: 220 Grad
Heizbett: 45 Grad bei 3M Blue Tape, 55 Grad auf Glas und Haarspay
Bei Glas nehmen wird meistens noch ein Raft von 5mm um ein Warping zu verhindern.

http://www.dasfilament.de

PLA Rot

IMAG1090 (Medium)

Weihnachten mit 3D-Drucker – Prusa i3 Hephestos

Prusa i3 Hephestos
Prusa i3 Hephestos

Weihnachten ist gerettet.
Der Drucker ist schon aus Spanien auf dem Weg. Als alter Bastler habe ich mich für einen Bausatz entschieden. Der Prusa I3 ist auf Youtube und Co ausführlich dokumentiert. Der Hephestos ist ein etwas weiterentwickelter I3. Allerdings ohne beheiztes Druckbett. Das habe ich für 15€ dazu geordert. Das komplette Druckerkit mit allen Teilen kostet 500€ inkl. Versand. PLA kostet bei diesen Anbieter 20€/kg. Ohne Heizbett läuft der Drucker sehr sparsam, da er nur über ein 100 Watt Notebooknetzteil verfügt. Bei Einbau eines beheizten Druckbetts ist also ein neues Netzteil fällig. Ein altes ATX Netzteil aus dem PC tut es allerdings auch.
Es fehlt nur noch ein Raspberry Pi mit Kameramodul und Octoprint als Webinterface – dann kann ich auch aus der Ferne den Druck überwachen.

>>> Hier die Seite des Anbieters >>>

RepRap Hacks: 3D-Drucker verstehen und optimieren.

Ganz gleich ob man schon einen 3D-Drucker besitzt oder erst eine Anschaffung plant, dieses Buch sollte man als Anfänger gelesen haben. Es ist eine sehr detaillierte Einführung in die Technik des 3D-Drucks, dabei immer verständlich. Ein 3D-Drucker ist noch kein Konsumartikel, welcher auf Anhieb läuft. Ohne dieses technische Hintergrundwissen können die ersten eigenen Bemühungen sehr frustrierend und zeitraubend sein. Auch für Kaufentscheidungen wie beheizbares Druckbett etc. ist es sinnvoll sich vorab zu informieren.