Ersatzteile aus dem 3D-Drucker: Part III

Abbildung 1: PLA-Peeling

Sobald die Temperaturen wieder ansteigen, kann die Wäsche wieder draussen zum Trocknen aufgehängt werden. Genau das wollte ich heute tun:

Immer noch stolz, dass der Stewi-Wäschetrockner nach meiner Reparatur im letzten Jahr der Witterung strotzt,  wollte ich den feuchten Pullover aufhängen. Aber was war das? Die Aussenhülle des Gelenkes wies Risse auf! Nein, die Hülle war aufgebrochen und die Epoxyharzfüllung war sichtbar.

Nachfolgend einige Fakten:
Lebensdauer: ca. 6 Monate (September 2015 bis März 2016)
Umgebungsbedingungen: +30° bis -15° Celsius, Sonne, Regen, Schnee...
PLA-Hülle: komplett gebrochen
Epoxyharz-Kern: intakt (soweit sich das optisch beurteilen lässt)

Das sieht ganz danach aus, dass zu den bestehenden Artikeln rund um Ersatzteile aus dem 3D-Drucker noch weitere dazukommen werden...

Siehe auch:

Modellbau mit dem 3D-Drucker

Abbildung 1: Torpedo-Nachbau mit DesignSpark Mechanical

Mein "grosser" Bruder war schon immer ein Modellbauer, welcher mit grosser Sorgfalt und Perfektionismus Schiffe, Flug- und Fahrzeuge nachbaute. Kürzlich melde er sich bei mir: Er möchte den bemannten Torpedo Typ "Neger" bauen; ob ich ihn 3D-drucktechnisch dabei unterstützen könne. Klar, immer!

Abbildung 2: Blueprint als Vorlage zum Modellieren

Abbildung 3: Bemannter Antriebsteil im Vordergrund

Nach drei abendlichen Modelliersessions mit DesignSpark Mechanical waren alle Elemente bereit zum Drucken. Viele Details liessen wir vorerst weg, da mein Bruder Anspruch hatte, selber noch "Hand anlegen" zu wollen.

Nach ca. 70 Stunden waren die 10 Teile gedruckt (jedes war ungefähr 180mm lang). Verbraucht haben wir dazu ca. 600g PLA.

Abbildung 4: Aussenhülle mit Glasfasermatte und Epoxidharz verstärkt bzw. abgedichtet

Damit das U-Boot im Wasser dann nur absinkt, wenn der Pilot es will, hat mein Bruder die Teile mit einer Epoxidharz-Schicht abgedichtet. Ob die Verstärkung mit Glasfasermatte auch nötig war, wage ich zu bezweifeln.

Nun bin ich gespannt, wann das Torpedo bereit zum Einwassern ist.

Emissionen beim 3D-Drucken

Abbildung 1: Emissionen beim 3D-Druck (Grafik: Illinois Institute of Technology)

Die guten Nachrichten für die Schule und den privaten Einsatz einmal vorne weg:

Verwendet man PLA als Druckmaterial und sorgt gelegentlich für frische Luft, so sind die Emissionen vernachlässigbar.

Weitere Infos auf ZDNet (Deutsch)HACKADAY (Englisch) oder in der Originalversion (Englisch)

Schattenwürfel mit BlocksCAD

Abbildung 1: Darstellung mit grafischen Blöcken

Mit BlocksCAD lassen sich mit einigen Klicks schöne Schattenwürfel erstellen. Sind die Anweisungenblöcke einmal definiert, entstehen danach im 10 Sekundentakt neue Objekte, wobei nicht alle Buchstabenkombinationen ein freistehendes Modell erzeugen (siehe auch Schattenwürfel mit DSM).

BlocksCAD ist eine Webanwendung. Das heisst, sie läuft direkt im Browser. Gehe zu: blockscad.einsteinsworkshop.com und benenne dein Projekt unter „Project Name“.

Abbildung 2: 3D Text generieren

1. Erstelle alle benötigten Elemente (siehe Abbildung 2).
Hinweis: Klicke auf den [Render] -Knopf, damit dein Modell aktualisiert wird.

Abbildung 3: Blöcke verdrehen mit "Rotate"

2. Drehe deine Buchstaben mit „Rotate“ so, dass beide aufrecht auf dem Gitter stehen. Einer ist in der X-Achse, der andere in der Y-Achse ausgerichtet (siehe Abbildung 3).
Hinweis: Jetzt stehen beide Buchstaben nebeneinander.

Abbildung 4: Block verschieben mit "Translate"

3. Verschiebe den ersten Buchstaben mit „Translate“ so, dass sich beide schneiden (siehe Abbildung 4).

Abbildung 5: Schnittmenge erstellen mit "Intersection"

4. Packe nun beide Blöcke in die „Intersection“ -Funktion. Damit wird die Schnittmenge beider Buchstaben erzeugt (siehe Abbildung 5).

5. Sichere dein Modell mit „Project“ und „Save Project to your Computer“.
Erstelle die STL-Datei mit „Generate STL“ und „Download“.

Diese Anleitung steht auch als PDF zum Download bereit.

3D-Drucken für Sie und Ihn



Wenn alles klappt, kommen am Mittwoch die ersten zweiten dritten vierten fünften 10 Lehrpersonen in den "Genuss" des Kurses des lernwerk berns. Alle Unterlagen, Folien und Anleitungen (vom letzten Kurs) gibt es hier:

Leuchttisch aus dem Lasercutter

Abbildung 1: Leuchttisch

Schon vor längerer Zeit meldete meine Tochter an, dass sie zum Zeichnen einen Leuchttisch haben möchte. Vorgestern nahm dann dieser Wunsch konkretere Formen an, gestern haben wir die Teile gelasert und heute ist der Leuchttisch fertig.

Als erster Schritt generierten wir eine Box in den gewünschten Massen mit dem online-Tool MakerCase.com.

Abbildung 2: Box mit MakerCase erstellen

Da DesignSpark weder DXF- noch SVG-Dateien importieren kann, wählte ich SketchUp für das Editieren der Vektordaten. Mit SVG-Dateien kann aber auch SketchUp nichts anfangen. Darum konvertierte ich den MakerCase-Output mit CloudCovert nach DXF. Jetzt klappte der Import in SketchUp prima und das Anpassen konnte losgehen.

Abbildung 3: Distanzscheiben in SketchUp

Eine gleichmässige Beleuchtung ist nur zu realisieren, wenn das Plexiglas genügend Abstand zu den LEDs hat. Dadurch ergab sich eine Tischhöhe von ca. 50mm. Damit trotz dieser Höhe gut gezeichnet werden kann, haben wir die Aussenmase so vergrössert, dass der Arm schön aufliegt.

Abbildung 4: Abmessungen

Als Baumaterial verwendeten wir lackiertes MDF (5mm). Wobei drei Platten mit den Massen 670 x 520mm benötigt wurden. Nach gut einer Stunde waren alle Teile gelasert und die Montage konnte beginnen. Als Leuchtmittel verwendeten wir LED-Strips in 5m Länge. Achtung: Nicht alle sind gleich gut biegbar und eignen sich für diese Anwendung (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5: LED mit Kabelbinder fixieren

Obschon Faserplatten meist sehr plan sind und dementsprechend gut auf dem Lasertisch aufliegen, waren einige Elemente nicht ganz durchgeschnitten. Hier empfiehlt es sich, die Schnittgeschwindigkeit weiter zu reduzieren (ThunderLaser Mars90: 100% Power; 8mm/s Speed). Zum Glück konnten wir die Teile so legen, dass die unschöne "Bruchseite" inliegend, bzw. unten ist. ;-)

Abbildung 6: Let's Turn It On!

Eine Stückliste findest du auf Thingiverse und weitere Bilder im Album auf G+.

Unterrichtsszenario RocketCar

Abbildung 1: RocketCars

Zwei Erkenntnisse aus den Projekten Springbrunnen und Thun-Panorama sollten in die Planung dieses Projektes einfliessen: Gefragt war auf Schülerseite, dass das Projekt mehr Spass machen, bzw. eine grössere Bedeutung für die Teilnehmer haben sollte. Andererseits wollte ich “nur” noch Unterrichtszeit für das Drucken zur Verfügung stellen. Damit wollte ich sicherstellen, dass die SuS die volle Verantwortung für ihr Vorhaben übernehmen konnten und sollten. Denn nur so macht 3D-drucken in der Schule Sinn. Daneben wollte ich TinkerCAD anstelle von SketchUp als Modellierwerkzeug einsetzen und damit Probleme beim Erstellen von druckbaren Objekten umgehen.

Abbildung 2: Handarbeit ist gefragt

Idee und Projektbeschrieb
Das 3D-Drucken von Objekten braucht viel Zeit. Dieser Umstand wird sich wohl auch in Zukunft nicht signifikant ändern. Das heisst, dass in den Schulen mit unseren Unterrichtsgefässen nur wenig Druckzeit zu Verfügung steht und dementsprechend die Objekte eher klein werden und unscheinbar wirken. Dem wollte ich entgegenwirken, indem ich bestehende Gegenstände mit einbeziehe und den Drucker nur für einige Bestandteile einsetzen wollte. So sollten die Teams etwas kreieren können, dass sich später präsentieren lässt.

Es soll ein Auto entwickelt werden, welches allein durch Druckluft angetrieben wird. Dabei steht neben dem 3D-Drucker eine begrenzte Anzahl von Hilfsmitteln (Druckflasche, Werkzeuge und Schrauben) zu Verfügung.
Inspiriert wurde ich durch das Projekt Rocket Car Race Chassis von Ralph McNeill.

Zielpublikum: 8. und 9. Klasse

Ablauf: Einstieg
Leider erwies sich Tinkercad in unserem Schulnetzwerk mit dem Internet Explorer 11 als völlig ungeeignet. Schon bald nach dem Start stockte die Webanwendung und nach 20 Minuten war nicht mehr an Arbeit zu denken (siehe auch Frust pur mit Tinkercad). Da wir nicht auf den Firefox zurückgreifen konnten, musste schnell eine Alternative her: SketchUp!

Als Einstieg ins 3D-Modellieren erstellten die SuS:

Ablauf: Projektphase
Vor dem Projektstart definierten wir gemeinsam die Spielregeln:
  • Das Auto soll möglichst weit fahren; also gerade aus fahren.
  • Nicht erlaubt sei fliegen; es müsse rollen.
  • Es soll in Zweierteams gearbeitet werden.

Abbildung 3: Material

Folgendes Material stellte ich als Lehrperson zu Verfügung (siehe Abbildung 3):

  • 3D-Drucker (2 Stk.)
  • 4 Stück gedruckte Wagenräder
  • Gummibänder und doppelseitiges Klebeband zum Befestigen der gedruckten Teile
  • Schrauben und Unterlagsscheiben M4
  • Presta-Schlauchventil
  • Velopumpe mit Druckanzeige
  • Schutzbrillen
  • Schraube als Verschluss
  • Schieblehren (2 Stk.)
  • Handbohrer
Den Teams standen für’s Entwickeln, Drucken, Testen und Optimieren nur vier Unterrichtseinheiten, also total acht Lektionen zu Verfügung.

Abbildung 4: Ob’s funktioniert?

Ablauf: Projektabschluss mit Wettbewerb
Die grosse Frage zum Schluss war nun, welches Gefährt mit einer Tankfüllung am weitesten fährt. Damit uns die PET-Flaschen beim Füllen nicht um die Ohren flogen, limitierte ich den maximalen Druck auf 4 Bar (entspricht 400 kPa oder 60 PSI). Somit sollten wir einen Sicherheitfaktor von 2 haben, wenn die Flasche für einen maximalen Druck von 120 PSI, bzw. 8 Bar ausgelegt ist. Zusätzlich waren Schutzbrillen für’s Befüllen und Testen vorgeschrieben.

Nach Abschluss der Testphase wurden zwei Läufe durchgeführt, wobei der längere für die Rangliste relevant war.

Abbildung 5: 6 Bar oder Regeln einhalten ist Glückssache ;-)

Auswertung
Auch ohne Schlussevaluation bin ich überzeugt, dass dieses Projekt gut ankam. Die SuS waren sehr engagiert und aus meiner Perspektive zielorientiert an ihrer Aufgabe. Der Wettbewerb rundete das Projekt gut ab und machte allen Beteiligten grossen Spass (siehe Abbildung 6).


Abbildung 6: Testdrive

Da alle (Druck-) Arbeiten während des Unterrichts durchgeführt wurden, mussten die SuS alle auftretenden Probleme selber lösen. Als Knacknuss stellte sich die Düse dar. Aus Zeitmangel wurde der Verschluss mit einer Schraube gelöst. Das war zwar eine einfache, aber sehr ineffiziente Lösung, da das Öffnen der Düse lange dauerte und damit vor dem Start wertvolle Druckluft verloren ging (siehe Videos im G+ Album).

Mögliche Optimierungen:
  • Schnellöffnung der Düse mit einem Ventil
  • Justierbare Strahlrichtung der Düse (damit das Auto schön gerade aus fährt)
Auch wenn wir dieses Vorhaben nun mit SketchUp realisiert haben, hätte es genausogut auch mit Tinkercad oder einem anderen Werkzeug durchgeführt werden können. Es waren nur kleine und recht einfache Teile zu modellieren. Das heisst, der Schwerpunkt dieses Projektes lag nicht primär beim Modellieren, sondern beim ganzen Prozess. Also ganz im Sinne von: Von der Idee zum funktionieren RocketCar.

Weitere Bilder im G+ Album