NanoTubes mit BlocksCAD

Abbildung 1: Druckprofil-Optimierungen auf Printrbot Play

Vor einiger Zeit berichtete mir ein Maker von seinen Erfahrungen mit flexiblem PLA auf einem Ultimaker original+ mit Standard-Einstellungen. Die Resultate waren nicht befriedigend geraten. Mit einem Drucker mit Direkt-Extruder wie der Printrbot Play sollte dieses Vorhaben einfacher gelingen. Also los, das musste ich austesten!

Das erste Modell erstellte ich konventionell mit DesignSpark Mechanical (DSM).

Abbildung 2: NanoTubes in DSM

Der Druck auf dem Printrbot Play mit Standard-Einstellungen gelang schon ganz ordentlich (siehe Abbildung 1: Objekt links). Bevor ich aber weitere Tests starten konnte, wollte ich dieses Objekt mit BlocksCad realisieren, damit sich diese Röhren parametrisch generieren lassen.

Abbildung 3: NanoTubes generieren in BlocksCAD 

Auch wenn meine NanoTubes nicht ganz dem gänglichen Bild entsprechen (Rauten- anstatt Hexagonmuster), ist der Code kurz und übersichtlich geworden. Die "Nano-Röhren" lassen sich nun beinahe beliebig konfigurieren und anschliessend generieren; je nach Auflösung (siehe Abbildung 3: #1, [res]) dauert dies einige Sekunden bis Minuten.

Mit folgenden Einstellungen in Cura gelang später ein Druck praktisch ohne "Spinnfäden" (siehe Abbildung 1: Objekt rechts):

Rückzug: 3mm | Füllgrad: 0% (alle anderen Werte blieben unverändert) 
Wer selber solche NanoTubes generieren will, findet hier die Daten als XML-Datei, welche dann in BlocksCAD geladen werden können. Gemäss den Entwicklern von BlocksCAD soll es in einer nächsten Version möglich sein, Designs ohne Umweg über Download / Upload teilen zu können. :)

Fazit:
Natürlich ist flexibles PLA auch mit dem Ultimaker druckbar. Aber der lange Abstand von Extruder zum Hotend  (geschätzte 50cm) wirkt sich da sehr negativ aus. Beim Direkt-Extruder beträgt diese Distanz nur einige Zentimeter.
BlockCAD ist ein tolles und mächtiges Tool für Menschen, welche gerne programmierend "modellieren". In der Volksschule würde ich BlocksCAD aber nur in Ausnahmesituationen einsetzen.

Weitere Bilder unter Google Fotos

3D-Drucken in der Schule


Folgende Weiterbildungsveranstaltungen sind im Jahr 2016 geplant:

» lernwerk bern | 3D-Drucken für Sie und Ihn | Bern, 09.03.2016, 14:00 - 17:00
» swch.ch | 3D-Drucken in der Schule | Thun, 20.07.16 (ganzer Tag)

Daneben führe ich 3D-Druck Workshops für Swisscom Academy durch. Diese haben zwar keinen Schulbezug, sie geben aber einen schönen Einblick in die Additive Fertigung.

Bricks und Voxels

Abbildung 1: Yellow Man; Quelle: http://www.theartofthebrick.ch/ 

Ende Oktober war ich zwei Tage in Zürich. Das war eine ideale Gelegenheit, um endlich Nathan Sawayas Ausstellung zu besuchen. Das, was ich im Vorfeld darüber gelesen und gehört hatte, bewahrheitete sich völlig: Diese Ausstellung fasziniert nicht nur Menschen, welche sich speziell für Kunst interessieren, sondern auch solche, die eher zurückhaltend reagieren, wenn an einem verregneten Sonntag der Besuch im Kunstmuseum vorgeschlagen wird...

Auch einige Tage später lies mich das Thema nicht mehr los. Also suchte ich nach Wegen, wie sich Legoskulpturen generieren und 3D-drucken lassen. Eines der ersten Suchresultate versprach viel, hielt aber für meine Anwendung wenig. Einfache Objekte konnte ich mit dem online Tool Voxelizer umwandeln, den 3D-Scan schaffte es aber nicht.

Abbildung 2: Lego-Büste in Brickr

Schon deutlich besser schien es mit Brickr zu klappen: Das Konvertieren eines 3D-Scans in eine Lego-Skulptur inklusive Bauanleitung funktionierte nach wenigen Anläufen.

Abbildung 3: Mit Brickr generierter Bauplan

1x1: 196 bricks | 1x2: 223 bricks | 1x3: 234 bricks | 1x4: 459 bricks | 1x6: 103 bricks | 1x8: 44 bricks | 2x2: 32 bricks | 2x3: 141 bricks | 2x4: 260 bricks | 2x6: 22 bricks | 2x8: 9 bricks | Number of bricks: 1723 | Height: 33 levels (31.68cm)
Jetzt fehlten nur noch genügend Legosteine zu meinem Glück. Dies gestaltete sich bei der benötigten Anzahl aber als unrealistisch. Schade!

Als Minimalziel wollte ich die Skultur 3D-drucken. Eine Exportfunktion im obj-Format bot Brickr zwar an; gut druckbar sollte aber dieses Modell nicht werden: Anstatt einer Hülle im Voxel-Stil, erhielt ich das komplette Set mit 1723 Elementen.

Abbildung 4: Schlecht druckbares Modell

Dieser Umstand bedeutete, dass ich die Einzelteile irgendwie in eine besser druckbare Hülle umwandeln oder einen anderen Weg finden musste.

Via G+ Community zeigte sich bald, dass dieses Problem nicht einfach, aber trotzdem lösbar war (Danke +Whosa whatsis, +Chris Burger, +Stephen Kongsle und +Ben Koch). Ganz glücklich wurde ich mit der vorgefertigten Lösung aber nicht. Darum suchte ich via SketchUp Plugins nach einem alternativen Weg.

Abbildung 5: 3D-Scan links und Voxel-Repräsentation rechts in SketchUp

Mit dem Plugin Voxelize gelang die Konvertierung sofort. Einzig die Komplexität des 3D-Scan reduzierte ich vorgängig mit MeshLab (Filter/Remeshing, Simplification and Reconstruction/Quadric Edge Collapse Decimation), damit SketchUp beim Import nicht auf Grund lief. Das Plugin Solid Inspector² bereinigte das generierte Voxel-Modell, so dass es anschliessend gedruckt werden konnte.

Abbildung 6: Lego-Version links und Voxel rechts

Fazit:
Die Büsten im Brick-, bzw. Voxel-Stil sind faszinierend. Was nun noch fehlt, ist der Nachbau mit Lego-Steinen.

Siehe auch Bilder im G+ Album und die von +Chris Burger generierten Modelle auf YouMagine

RepairCafé vom 10. Oktober 2015

Abbildung 1: Ersatzteil für Staubsauger

Wer einmal Geräte erfolgreich hat reparieren lassen, kommt immer wieder. So auch eine Frau, welche bei mir einmal eine Spielzeuglokomotive vorbei gebracht hatte. Heute sei nun der Staubsauger an der Reihe, meinte sie. Im Laden hätte es geheissen, der defekte Ring könne nicht ersetzt werden. Es müsse der ganze Schlitten ersetzt werden; der koste Fr. 60.--. Also ein klarer Fall für's RepairCafé.  

Abbildung 2: Ring in DesignSpark Mechanical

Da das defekte Bauteil zur Verfügung stand, war das Ausmessen und Modellieren eine einfache Aufgabe: 15 Minuten modellieren und 10 Minuten drucken. Das gedruckte Teil passte auf Anhieb. :)

Abbildung 3: Schutzhülle für Seitenschneider 

Damit ich den Seitenschneider gefahrlos in meine Hosentasche stecken kann - ich brauche diesen, um RepairCafé Werbeplakate mit Kabelbinder aufzuhängen, benötigte ich eine Schutzhülle. Nach der dritten Iteration passt die Hülle perfekt und nun sind Tasche und Weichteile ;-) prima geschützt.

Abbildung 4: Daniel in Skanect

Daniel, das ist einer unserer Reparateure, baut in seiner Freizeit Modellflieger. Er fragte mich einmal, ob es eine Möglichkeit gebe, einen Piloten für sein Flugzeug zu drucken. Klar, alles möglich. Also packte ich neben Drucker auch noch den Scanner mit ein und machte in einer ruhigen Viertelstunde einen ersten Versuch (weitere Infos zum 3D-Scan mit Skanect). Dieser gelang so gut (siehe Abbildung 4), dass wir danach gerade einen Druckauftrag starteten.

Abbildung 5: "Ob das gut kommt?"

Abbildung 5: Kinnpartie braucht mehr Kühlung

Tilting Idler Gear



It’s been almost one and a half years since I modeled my last Mechanical Movement. So it was time to grab a new one and get it done. As I’m quite addicted to gears, something like this was a must…

The decision was easy, because I got a hint from the net:

Picture #2: Movement #222

Besides the fun of searching for a good solution, this would let me jump deeper into DesignSpark Mechanical (DSM). But soon after starting, I had to switch back to other applications:

DSM has no function to generate gears, although it imports file formats like OBJ, STL and SKP (SketchUP). That’s nice but I miss DXF and SVG. So I started SketchUp again, generated my gears with the help of the Involute Gears plugin and imported them into DSM as STL files.

Picture #3: Gear layout in DSM

The rest of the modeling tasks were quickly done and soon I had the first prototype on my desk. Things to optimise or fix:

  • The lever between the bluish excenter and the green idler gear has to be bent. This way the gears could be better observed.
  • All gears were too large on the lower layers (this is called elephant's foot) and this made the gears hardly turnable. With a beveled bottom this could have been solved. Although DSM has got built in round corner and bevel functions, it completely failed with the gears. So back to SketchUp and get it done there.

To sum up:
The movements in the HENRY T. BROWNs book are fascinating. And in combination with modelling and searching for functional solutions there is a lot to learn and explore. What about DSM? I miss some extra functions obtained perhaps through a plugin system... but I’m quite happy with DSM and switching back to SketchUp is no longer an option.

Grab the file and print your own Tilting Idler Gear from YouMagine.

Translation done with the help from Derrick Oswald. Thanks!

Modellieren mit BlocksCAD

Abbildung 1: Darstellung mit grafischen Blöcken

 Wer schon einmal mit der Programmierumgebung Scratch gearbeitet hat, wird mit dem Modellierwerkzeug BlocksCAD schnell klar kommen: Auch hier müssen grafische Blöcke ausgewählt und miteinander in Beziehung gebracht werden.

Abbildung 2: Detailsansicht

Als "Hello World"-Beispiel dient wieder einmal der Schlüsselanhänger. Grundbausteine dieses Modells sind die grünen Elemente (siehe Abbildung 2: #1 bis 3):

  • Bei #1 wird mit Cube eine Grundplatte definiert.
  • Danach wird bei #2 ein 2D Text generiert, welcher mit Linear Extrude noch ein Volumen erhält.
  • Zum Schluss fehlt bei #3 noch ein Cylinder, welcher später in ein "Loch" umgewandelt wird.
Nun können die Elemente mit Translate an die korrekte Stelle verschoben werden. Danach werden Text (#2) und Zylinder (#3) mit der Funktion Difference von der Grundplatte subtrahiert (#4) und fertig.

Abbildung 3: Darstellung als Skript

In dieser Form sind meine Blocks noch nicht dynamisch. Das lässt sich ändern, indem Variables definiert und in die Blocks eingesetzt werden. Hier stosse ich aber an die Grenzen, da ich die Länge des Textblocks nicht auslesen kann (bei mir zählt "Cool" fünf Zeichen). Diese Funktion wäre nötig, um die Grösse der Platte dynamisch zu generieren, falls jemand eine längere Zeichenfolge eingeben möchte.

Eine einfache Schritt für Schritt-Anleitung kann als PDF heruntergeladen werden.

Fazit:
Ein interessantes und einfaches Tool für die Schule. Ganz nach dem Motto: Lerne Programmieren, indem du 3D-modellierst. Noch fehlen einige Funktionen, welche aber hoffentlich ergänzt werden. Dann noch dies: In der Source habe ich einen Hinweis zu i18next gefunden. Die Chance besteht also, dass es BlocksCAD schon bald in mehreren Sprachen gibt. :)

Edit 05.03.2016:
In der aktuellen Version von BlocksCAD lässt sich Text direkt in 3D generieren. Aus diesem Grund habe ich das hier beschriebene Beispiel angepasst. Übrigens: BlocksCAD läuft jetzt auch im Internet Explorer 11. :) 

Nickendes Zwischenrad



Beinahe eineinhalb Jahre sind vergangen, seit ich das letzte Mechanical Movement modelliert habe. Also höchste Zeit, wieder einmal eines zu erstellen. Etwas mit Zahnrädern müsste es schon sein...

Die Wahl fiel mir leichter als erwartet, da ich im Netz einen Hinweis zu einer spannenden Anwendung fand:

Abbildung 2: Movement #222

Dass mich diese Arbeit im Umgang mit DesignSpark Mechanical (DSM) weiterbringen sollte, war von Beginn weg das Ziel. Dass ich aber schon bald Unterstützung durch andere Programme benötigen sollte, war nicht geplant.

DSM bringt leider keine Funktion mit, womit man Zahnräder generieren kann. Dafür lassen sich Vektorformate wie OBJ, STL und SKP (SketchUp) importieren. Das ist zwar schön; mir fehlen aber trotzdem Formate wie DXF und SVG. Also zurück zu Feld Nummer eins. Mit dem SketchUp Plugin Involute Gears waren die Zahnräder schnell generiert und als STL in DSM importiert.

Abbildung 3: Layout der Zahnräder in DSM

Die restlichen Schritte liessen sich mit DSM zügig erledigen und schon bald hatte ich einen gedruckten Prototypen auf meinem Tisch. Noch anpassen musste ich:

  • den Verbindungsbügel zwischen dem blauen Exzenter- und dem grünen Zwischenrad. Mit einer verbogenen Variante sieht man den Eingriff der Zahnräder besser.
  • Alle Zahnräder waren in den untersten Schichten zu gross (dieser Effekt wird Elefantenfuss genannt), was sich hemmend auf die Laufeigenschaften des Getriebes auswirkte. Obschon DSM eine praktische Funktion für Fasen und Rundungen mitbringt, versagte dieser Dienst völlig. Also wieder Export via STL nach SketchUp, Fasen generieren und fertig.
Fazit: Kleine technische Wunderwerke sind in diesem Buch von HENRY T. BROWN beschrieben. Ganz spannend und lehrreich ist jeweils die Umsetzung in die Realität.

Siehe auch https://www.youmagine.com/designs/tilting-idler-gear
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