3D-Drucker

Auszug von Wikipedia: 3D-Druck

Der 3D-Druck (auch 3-D-Druck) oder Additive Fertigung ist eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, um dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) zu erzeugen. Sie sind auch bekannt unter Additive Manufacturing (kurz AM) oder den früheren Bezeichnungen Generative Fertigung oder Rapid-Technologien.

Bei den meisten additiven Fertigungsverfahren werden die Schichten durch Aufeinanderfügen von vielen Lagen aus gleichartigen zweidimensionalen Ebenen erstellt. Bei manchen Verfahren kann jedoch auch konzentrisch um einen gedachten Mittelpunkt, eine Rotationsachse oder an beliebigen Punkten von bestehenden Oberflächen aufbauend, selektiv Material neu aufgebracht werden.

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In der Schule, im Raum von Herrn Ristig, steht ein 3D-Drucker, der von Schülern bedient werden kann.

Ein normaler Ablauf zum Drucken von Objekten besteht aus

1. Dem Modellieren einer Stereolithografiedatei (STL) mithilfe eines CAD Programms oder anderen 3D Modellierungsprogrammen (FreeCAD, Blender, …)
2. Dem Slicen der STL Datei in GCode. Erwähnenswert sind hier Cura oder Slic3r
3. Dem Drucken der GCode Datei. Dazu braucht man ein Programm, welches den GCode an den Drucker übermittelt. (Printrun/Pronterface)

Entweder man lädt sich eine .stl Datei von Objektsharing Seiten wie beispielsweise thingiverse.com runter, oder man modelliert die Objekte selber. Für Kunstobjekte empfiehlt sich unter anderem Blender. Für Funktionale Objekte bei denen die Maßhaltigkeit von Relevanz ist verwendet man CAD (Computer Aided Design) Programme (FreeCAD, Inventor, Fusion 360).

Wichtig: Die Datei muss als STL exportiert werden. Es empfiehlt sich die Einheit Millimeter als Grundeinheit (Branchenstandard)

Die STL Datein enthalten lediglich die Geometrie der Objekte. Damit der Drucker diese Drucken kann, muss die STL Datei in eine GCode Datei umgewandelt werden. GCode enthält Anweisungen an den Drucker welche Bewegung er vollziehen muss um ein Objekt zu drucken (Bsp: G1 X0 Y0 ist ein Befehl welcher den Druckkopf an die Position (0,0) bewegt).

Wichtig: Aufgrund der verschiedenen Parameter des Druckers sind GCode Dateien in der Regel Druckerspezifisch, d.h. eine GCode Datei für den Schuldrucker kann nicht 1:1 auf einem anderen 3D-Drucker ausgeführt werden.

Wichtig: 3D Modelle müssen nicht mehr gespiegelt werden damit sie richtig gedruckt werden.

Für einen erfolgreichen Druck müssen dem Slicer sämtliche Parameter übergeben werden: Spezifisch für den Schuldrucker:

• Druckdüsendurchmesser: 0.4mm
• Druckbettgröße: 200mmx200mm
• Filamentdurchmesser: 1.75mm
• Flow: 100% (Dieser Wert kontrolliert die Flussrate, Der Wer muss zwischen 95% und 105% liegen)

Die Temperatureinstellungen sind Abhängig vom verwendeten Material. In der Schule verwenden wir PLA Spezifisch für PLA:

• Düsentemperatur: 210°C-225°C (Abhängig von Farbe und Alter des Materials)
• Druckbetttemperatur: Mit blauen Tape 0°C eintragen. Ansonsten ca 50°C-60°C

Geschwindigkeiten und Ebenenhöhe müssen sinnvoll Gewählt werden. 30mm/s-60mm/s sind jedoch gute Richtwerte. Die Ebenenhöhe sollte zwischen 0,1mm und 0,3mm liegen (kleiner Höhe → mehr Qualität aber längere Druckzeit, große Höhe → weniger Qualität aber kürzere Druckzeit)

Zuerst sollte man das Stromkabel des Druckers in die Steckdose stecken. Das Netzteil am Drucker besitzt einen eigenen Schalter. Bitte achtet darauf, ob der Lüfter am Netzteil dreht. Sollte er sich nicht drehen, nochmal aus und wieder einschalten. Nun noch das USB Kabel des Druckers mit einem Rechner eurer Wahl verbinden.

Startet Pronterface und verbinden euch mit dem Drucker (/dev/ttyUSBX). Da mit der neuen Elektronik (Stand 01.12.2016) die Endschalter entfallen sind (werden später wieder angebaut) muss vor jedem Druck der Ursprung des Druckers gesetzt werden.

Wichtig: Stellt sicher, dass die Druckdüse nicht auf der Oberfläche des Druckbettes „kratzt“

Benutz das Steuerkreuz von Pronterface um die Druckdüse nach ganz hinten rechts auf dem Druckbett zu Positionieren. Am besten nähert ihr euch vorsichtig an. Alternativ kann der Druckkopf auch manuell in diese Position gebracht werden (Vorher auf „Motoren aus“ drücken). Setzt diesen Punkt nun als Urspung indem ihr G92 X0 Y0 in die Konsole in Pronterface eingebt.

Mit dem Roten Button in der Mitte des Steuerkreuz bewegt ihr den Druckkopf in die Mitte des Druckbetts. Stellt die Temperatur auf eure Drucktemperatur und wartet bis diese erreicht ist. Nehmt ein Stück Papier, legt es unter die Druckdüse und Bewegt den Druckkopf mit den Steuertasten so weit nach unten, dass das Papier zwar berührt wird, aber ohne viel Kraft unter der Düse weggezogen werden kann. mit dem Befehl G92 Z0 setzt ihr diese Höhe als Höhe 0.

Nun kann der GCode geladen werden und mit einem Klick auf Drucken wird der Druck gestartet.

Um ein Objekt in Blender zu spiegeln, importiert man zunächst die .stl-Datei in Blender (bspw. Datei von thingiverse). Mit STRG+M gefolgt von x, y oder z kann man dann das Objekt um die x-,y- oder z-Achse spiegeln. Prinzipiell sollte die Achse egal sein. Um den Verbrauch des PLAs zu minimieren, sollte man jedoch vorher einmal Nachdenken, welche Achse sich wirklich anbietet oder zumindest, welche es nicht tut.

Nachdem man ein Objekt komplett in Blender erstellt hat (keine reinen Spiegelungen), sollte man das Objekt als .stl exportieren. Fügt man diese Datei dann in Slic3r ein, so sieht man, dass das Objekt ziemlich klein geraten ist. Daher sollte man, wenn man vorher genaue Abmessungen gemacht hat, den Vergrößerungsfaktor 1000 wählen (Objekt markieren → scale → 1000 ).