Schlagwort: 3D Druck

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.

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.

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.

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