Die Sache mit dem 3D Druck

Mit 3D Druckern habe ich mich erst dieses Jahr wirklich beschäftigt. Schade, denn es zeigte sich doch, dass man vieles Mechanisches damit wirklich einfach realisieren kann. Hier ein kleiner Überblick was bisher raus kam.

Ein Prusa 3D Drucker mit MMU-Erweiterung

Wenn ich überlege, warum das für mich bislang nicht interessant war, so kann ich das gar nicht klar benennen. Vielleicht weil ich bisher oft meine Dinge mit Holz und Säge, oder Anpassung von Fertigteilen herstellen konnte? Kennen tue ich die Drucker aber schon ewig, ich denke irgendwann als reprap populärer wurde, stellte ich mir schon die Frage, wozu ich das wohl bräuchte und das die Technik faszinierend ist. Motiviert hat mich vor einigen Monaten aber erst die Idee eine Selbstbau-Drohne nachzubauen: den alten WiFree-Copter mit RPI und selbst-gedrucktem Gehäuse.

Apropos Technik, muss man das noch erklären? Stelle dir eine Heißklebepistole vor, die auf einem Plotter sitzt und du bist schon recht nahe dran 😉 Im Rostocker Hackspace benutzen wir einen Prusa MKS3 der mit 800Eur nicht preiswert ist, aber wie ich herausfand eine sehr gute Dokumentation und Community hat. Ergänzt wurde dort eine Multi Material Unit (MMU), mit der man automatisiert zwischen bis zu 5 Fillamenten während des Drucks wechseln kann. Das Fillament ist orginal, kommt aber auch aus anderen Quellen und ist oft PET in einigen Variationen.

Grundlegendes

Vielleicht ist es für andere doch noch interessant grob zu erfahren, was man machen muss, um zu einem fertigen gedruckten 3D Modell zu kommen. Kompliziert sind die einzelnen Schritte nicht, aber natürlich muss man sich an den Ablauf erst einmal gewöhnen

  1. Modell als .STL Datei – beschreibt nur „das Äußere“ eines einzelnen Bauteils. Findet man fertig in Modell-Katalogen, oder von Herstellern oder man konstruiert es selbst per CAD und exportiert es.
  2. Slicen – Für unseren Drucker übernimmt der Prusa-Slicer die Berechnung, wie das Modell aus dem geschichteten Fillament zusammengesetzt werden muss. Einstellen muss man dabei gar nicht viel, nur 2..3 Sachen sind individuell für das 3D Modell (damit es nicht zu instabil wird) und für den Drucker / Fillament. Die Ausgabe sind Befehle für den Drucker, die Kopfbewegung und Materialfluss vorgeben, ähnlich wie HPGL für Plotter, oder PCL / PS für Papier-Drucker.
Ein Gehäuse für ein ESP8266 Nodemcu Modul wird in Schichten für einen Druckjob zerlegt

Die resultierende .gcode Datei kommt dann auf die SD-Karte und kann im Drucker ausgewählt werden. Nach der Reinigung des Gerätes kann es dann los gehen und (einige) Stunden später, hat man das fertige Objekt auf dem Druckbett und in der Realität.

Experimente

Um etwas mehr Routine zu bekommen, habe ich mir munter einige Objekte ausgesucht, an denen ich die Abläufe üben konnte und die nicht zu komplex sind

Dabei lernt man nicht nur die Druckplatte immer ordentlich zu entfetten, sondern auch, dass nicht immer alles reibungslos klappt. Wer kennt nicht seinen Papierstau zu Hause beim Drucker, oder wenn Tinte / Toner mittendrin schwächer werden? Drucker-Spooler überlastet? Das gibt es natürlich auch beim Ausdrucken von Plastik-Objekten und führte dazu, dass ich jetzt nicht nur weiß, wie man alles am Drucker intensiv reinigen kann, sondern auch wie man ihn auseinander nimmt. Aber wenn es läuft, ja dann läuft es 😉 Trotzdem arbeiten wir daran, mit octopi und Raspberry PI eine Überwachung per Internet zu ermöglichen, damit man langandauernde Druckjobs auch zeitnah abbrechen kann, wenn man per Webcam sieht, dass etwas völlig daneben geht.

3D Benchmark mit verschiedensten Aussparungen und Anstiegen auf einer Platte, um die Möglichkeiten für den Druck ohne zusätzliches Stützmaterial zu zeigen

Auch die Möglichkeiten und Grenzen des Druckverfahrens werden einem vor Augen geführt. Um die Haftung auf der Platte zu verbessern, muss evtl. zusätzliche dünne Gitter erzeugt werden („brim“). Außerdem lassen sich ziemlich viele Steigungen drucken, aber Überhänge muss man ggF. mit Stützgerüsten unterfüttern lassen („support“), die man hinterher wieder händisch entfernt. Dafür kann man auch ein wasserlösliches zweites Fillament nehmen, aber jeder Wechsel des Materials benötigt nicht nur Zeit, sondern erzeugt auch einen großen zusätzlichen Material-Stapel zur Reinigung zwischen den Wechseln.

Fazit

Durch mein neues Hobby habe ich fiel über Plastik und die grobe Funktionsweise bei der Verarbeitung gelernt. PLA ist dabei einfach zu drucken, aber weder sonderlich temperaturbeständig, noch desinfizierbar. ABS scheint heute wegen dem Gestank niemand mehr zu verwenden, das ist von PETG abgelöst worden, was ich aber noch nicht probiert habe. Auch kann man mit TPU Gummi-ähnliches Material drucken, etwa um Outdoor-Cases für Kameras, Reifen für Modellbauautos, …
Machen wir uns nichts vor, 3D Drucker sind nicht so wartungsarm wie ein Schraubendreher, aber auch wirklich nicht so komplex wie ein medizinisches MRT. Die Möglichkeiten bei der Erstellung von Modellen sind beträchtlich. Es lassen sich ziemlich verwinkelte und verschachtelte Sachen bauen, ebenso wie organische Strukturen oder Wireframes, die sonst nur schwer zu fertigen wären.
Da man so einfach Dinge nachmachen und anpassen kann, bietet sich die Technologie in meinen Augen insbesondere für das folgende an:

Bestechend sind darüber hinaus die Möglichkeiten, all dieses Designs in Größe, Beschriftung usw. anzupassen und natürlich etliche Identische davon zu generierern. Aber klar, bei mehrstündigen Druckzeiten, eignet sich dieser 3D Druck maximal für ganz kleine Serien. Die Weltweite Community ist dabei auf jeden Fall immer sehr inspirierend!
Die Möglichkeit, dann doch auch irgendwie Materie und Werkzeugen, sowie Ideen rund um den Globus zu transportieren, beeindruckt bei längerem Nachdenken doch ungemein. Wissenstransfer wie Dinge aufgebaut sind, eben mal ganz anders. Natürlich gibt es dabei u.U. auch mögliche Rechtsverstöße durch das Kopieren von fertigen Teilen von Drohnen bis hin zu Kaffeemaschinen. Das dabei auch 2021 noch unterschiedliche Einheiten und Standards (z.B. Schrauben, Stecker, …) ist da leider etwas ernüchternd. Doch auch Vorsicht, nicht alles was auf Thingiverse eingestellt ist, ist auch problemlos (mit deinem Drucker) druckbar. Es lohnt immer auch noch einmal die Kommentare quer zu lesen, um mögliche Probleme vor dem Fehldruck zu entdecken.

Ich werde in den kommenden Monaten mich noch mehr mit FreeCAD beschäftigen, um auch eigene Dinge konstruieren zu können. Vielleicht werde ich auch noch einmal ABS ausprobieren, da man mit Aceton Bedampfung einen schönen Glossy-Look hinbekommt. Bestimmt probiere ich vorher aber noch Lithopane aus 😉 Und ich denke, ich werde mich auch abseits etwas umschauen, denn Laser-schneiden oder CNC-Fräsen sind natürlich auch wichtige Fähigkeiten für den Drohnen-Bau

Vielen Dank an dieser Stelle nochmal an all die wissen-teilenden Menschen, insbesondere aus dem hack-hro!

Author: Matthias

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