Interessante andere laufende Projekte Manucode, Enaris, "Saki-lernt", ...

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3D-Druck

Allgemeines

Vom 3D-Druck geht eine große Faszination aus, weil er von vielen als eine Art Schnittstelle zwischen virtueller und realer Welt wahrgenommen wird wo Informatik und Mathematik auf die reale Welt treffen.

Mit dem 3D-Druck hat auch die Makerszene ein mächtiges Werkzeug in der Hand. Viele Projekte beinhalten mittlerweile 3D-Objekte die zum Download zur Verfügung gestellt werden.

https://de.wikipedia.org/wiki/3D-Druck

Auswahl einiger häufiger Druckerarten

Fused Deposition Modeling (FDM)

https://de.wikipedia.org/wiki/Fused_Deposition_Modeling
Schematic representation of the 3D printing technique known as Fused Filament Fabrication; a filament a) of plastic material is fed through a heated moving head b) that melts and extrudes it depositing it, layer after layer, in the desired shape c). A moving platform e) lowers after each layer is deposited. For this kind of technology additional vertical support structures d) are needed to sustain overhanging parts

Bestandteile:
Spule, Filament, Druckkopf, Extruder, Düse, Lüfter zur Kühlung, Druckbett, Rahmen, Motoren, ...
Übertragung von Computer zu Drucker über: USB-Kabel, Speicherkarte, USB-Stick, LAN, WLAN, ...

Druckbett: Glasplatte, harte Platte, biegsame Platte, ...



FDM gibt es in der Variante kartesisch, Delta, ...

Stereolithography (SLA)

https://de.wikipedia.org/wiki/Stereolithografie
Schematic representation of Stereolithography: a light-emitting device a) (a laser or DLP) selectively illuminates the transparent bottom c) of a tank b) filled with a liquid photo-polymerizing resin. The solidified resin d) is progressively dragged up by a lifting platform e)
Mit diesem Verfahren sind momentan kleinere Details möglich als mit FDM.

Selective Laser Sintering (SLS)

https://de.wikipedia.org/wiki/Selektives_Lasersintern

https://www.youtube.com/watch?v=qXcLX2Lj7as

Alles folgende bezieht sich vorrangig auf die häufigste Druckerart: kartesische FDM mit Filament

Druckbarkeit bezüglich FDM

Es sind sogar manche Objekte druckbar, die sonst schwer zu fertigen (Beispiel Flaschenschiff).
"Print-in-Place"

Überhänge, Steilheit, Spannweite, ...
Erklärung anhand der Buchstaben:
I, T, V, verkehrtes V, i, C, E, H

Material


Problem klassischer Kunststoff:
Plastic Recycling is an Actual Scam | Climate Town
https://www.youtube.com/watch?v=PJnJ8mK3Q3g&t=3s
Nur 10% der je erzeugten Kunststoffe wurden "recycelt".
Kunststoffe landen: Deponie, Ozean, Müllverbrennung (=fossiler Brennstoff), ...
Problem sind die Kunststoffe selbst und die Zusätze (zB Weichmacher, ...).
600 Zusätze in einem Joghurtbecher?

Arbeitsablauf

3D-Modell (CAD) (non-mesh) →
   Objektdatei (mesh) →
      Slicer →
         .gcode-Datei →
            3D-Drucker →
               3D-Objekt

https://en.wikipedia.org/wiki/Polygon_mesh


Mesh:
noch am häufigsten: .stl
Konkurrenzformate: .obj, .3mf, ...

Komplexe Objekte können eine sehr große Zahl von Polygonen enthalten. Meshes können auf vielfältige Weise bearbeitet werden.
Hin und wieder kommt es vor, dass eine Datei fehlerhaft ist ("corrupted").
Reparatur oft möglich. Zum Beispiel https://www.formware.co/onlinestlrepair

Software

Portale

oder selbst scannen...
Mit geeigneter Hardware oder aus einer Serie von Fotos berechnet.

Slicer

https://de.wikipedia.org/wiki/Slicer-Software

Beispiele:
Manche Druckerfirmen haben ihre eigenen.

Der Slicer "zerschneidet" das 3D-Modell und bereitet es für den Druck vor.
Ergebnis ist eine .gcode-Datei.
Die .gcode-Datei ist teilweise Drucker und Material-spezifisch.
Der Slicer ist auch für folgendes zuständig:

Infill



Infill kann in % und im Muster variieren.

Spezialfall "Vase Mode"
"Vase mode function is to transform your solid 3D model into a container. When you activate the Vase Mode function, the top solid layers and the infill of the 3D model will not be printed out, which means the solid 3D model will become a container".

Supports


Skirt, Brim, Raft


Farben

Im einfachsten Fall können durch Wechseln des Filaments während des Drucks schichtweise verschiedene Farben verwendet werden.
Der Drucker muss das unterstützen (Pause, Filament wechseln, Fortsetzen). Sollte in den meisten Fällen möglich sein denn auch eine leer werdende Spule muss man während dem Druck auswechseln können.

Der Vorgang ist aber zeitkritisch.
Besser ist es, wenn man mehrere übereinander liegende Objekte definiert.

Mehrere Druckdüsen oder Filamente werden aus Grundfarben gemischt um die richtige Farbe zu erzielen (filament mixing).

Häufige Probleme

Siehe auch:
Maker's Muse (! einer von vielen auf 3D-Druck spezialisierten Kanälen)
5 3D Printing Mistakes you WILL make - and how to avoid them! 3D Printing 101
https://www.youtube.com/watch?v=aWg1nG2AbA8

"Warping"

Der Druck verbiegt sich und löst sich vom Druckbett.

Lösung: beheiztes Druckbett, "Anti-Warping-Disks", ...

Überhänge

Es ist nicht immer offensichtlich wo man Sie braucht zum Beispiel Hohlräume.
Geschickte Orientierung des Objekts löst manchmal das Problem des Überhangs.

Objekt löst sich während dem Druck vom Druckbett

Dilemma: Objekt soll gut am Druckbett haften aber soll gut ablösbar (Objekt ist manchmal SEHR SCHWER ablösbar) sein. Kompromiss.
Es kursieren verschiedenste Tipps: Kreppband, (Haar-)Spray, ...
Persönlicher Trick: Uhu-Stick

Filament reisst ab

Schlechte Wicklungen. Kündigt sich durch charakteristisches "ticken" an.
Eventuell Filament neu wickeln.

Filament ist aus

Drucker haben meist keinen Sensor um zu erkennnen on tatsächliche (noch) Filament vorhanden ist.
Es ist frustrierend wenn ein Druck scheitert, weil kurz vor Ende das Filament ausgegangen ist weil es gibt keine (einfache) Möglichkeit den Druck fortzusetzen.

Düse verstopft

Ausgedrucktes Objekt papierartig, kann mit der Hand zerdrückt werden.
Lösung: Düse wechseln oder reinigen.

Ist der Drucker beaufsichtigt kann man auf Probleme reagieren und den Druck eventuell retten.
Abbruch eines verfehlten Drucks spart jedenfalls Filament.

Glättten (Smoothing)

Wenn man 3D-Objekte genau betrachtet sieht man oft die typischen vom Schichtaufbau stammenden feinen Rillen. Die stören normalerweise nicht aber in bestimmten Fällen oder aus ästhetischen Gründen will man sie manchmal entfernen.
Es gibt verschiedene Strategien dafür.

https://all3dp.com/2/pla-smoothing-a-beginner-s-guide
As we mentioned previously, PLA can’t be smoothed with acetone in the way that ABS can, ...

Post-Processing 3D Printed PLA Print with a Rock Tumbler
https://www.youtube.com/watch?v=ZcFex7BAhrI

Auf Thingiverse:
https://www.thingiverse.com/thing:3666116

Formen/Molds

3D-Druck ist nach heutigem Stand der Technik langsam und eignet sich dadurch nur bedingt für Serienproduktion.
Für Prototypenbau wird 3D-Druck aber intensiv verwendet.
Erstellung von Formen ist eine Möglichkeit das zu überwinden.
https://www.thingiverse.com/thing:17507
"Print both sides and brush them with some acetone abs mixture. You can use rubber bands or tape to hold the pieces together. After tempering your chocolate fill with chocolate and let harden. Carefully remove bunny from the mold and enjoy."
(lebensmittelecht?)
Siehe auch Abschnitt oben "Smoothing".
Trennfähigkeit kann aber auch durch Verwendung eines Trennmittels erreicht werden falls notwendig, je nach Material.
https://all3dp.com/2/3d-printed-molds-all-you-need-to-know-to-diy/

Tinkercad

Offizielle Lernseite:
https://www.tinkercad.com/learn/designs/learning

"Cheat Sheet":
tinkercad-keyboard-shortcuts_revised-8-31-182.pdf

Lesezeichen

Jedes .svg kann "extrudiert" werden und dafür verwendet werden.

SVG Logo für Extrusion:
cropped-GRg3_5x5_transparent_positiv.png
cropped-GRg3_5x5_transparent_positiv.svg

Hilfreich dafür: Inkscape (freie Adobe Illustrator Alternative):
https://inkscape.org

TinkerCAD - Tutorial for Beginners in 9 MINUTES! [ 2021 - COMPLETE ]
https://www.youtube.com/watch?v=gOs6Mdj7y_4

16) Make Simple Eiffel Tower with Tinkercad + 3D printing | 3D modeling How to make and design
https://www.youtube.com/watch?v=LOKpUSnjHao

Einführung in TinkerCAD (How To)
https://www.youtube.com/watch?v=KjztmG26PWY

Gary the Snail in TINKERCAD!
https://www.youtube.com/watch?v=f7XgxPB7wb0

Tinkercad Tutorial - Organic Shapes
https://www.youtube.com/watch?v=HyYeR76vEzE

OpenSCAD

https://openscad.org

Demo Dateien: scad.zip

"Cheat Sheet":
https://openscad.org/cheatsheet/

Mini-Tutorial

OpenSCAD Tutorial - Beginners Quickstart
https://www.youtube.com/watch?v=oTCu2hCuqfg

Kurze Einführung in openSCAD
https://www.youtube.com/watch?v=NVczYalUPfw

OpenSCAD Tutorial - Beginners Quickstart
https://www.youtube.com/watch?v=oTCu2hCuqfg

OpenSCAD ideal für "parameterisierte" Formen. Manchmal .scad-Scripts auf Thingiverse statt .stl oder CAD-Dateien. Zum Beispiel:

OpenSCAD Gear Library with Customizer
https://www.thingiverse.com/thing:4194148




Anhang

Videos

The Ultimate Beginner's Guide to 3D Printing
https://www.youtube.com/watch?v=GJ98Lydc54k