3D-Druck Übersicht
3D-Druck ist der Druck zweidimensionaler Schichten übereinander, die zusammen einen dreidimensionalen physischen Körper ergeben.Die meisten 3D-Drucker funktionieren nach dem FDM (Fused Deposition Modeling) - Verfahren, bei dem ein Kunststoffstrang (sogenanntes Filament) durch eine heiße Düse auf eine Druckplatte "gedruckt" wird.
Dabei wird das Filament (Standarddurchmesser 1.75 mm) mittels eines Stepper-Motors eingekleppt und weitertransport (sogenannter Feeder) und daruch von einer Spule (mit meistens 500g bis 1kg Filament) abgespult. Entweder wird der Strang dann direkt (auf geradem Wege) in den Druckkopf geschoben, dann redet man von einem Direkt-Extruder oder über einen langen PTFE (um die Reibung zu verringern und Filamentstau zu verhindern) dem Druckkopf zugeführt.
Am Ende des Druckkopfs befindet sich ein sogenanntes Hotend mit Heizblock und Düse am Ende. Das obere Ende des Hotends wird mit Lüftern gekühlt, denn man möchte, dass das Filament nur am unteren Ende zähflüssig ist. Zum Schmelzen des Filaments sind je nach Kunststoffart Temperaturen von 180 bis 250 °C nötig.
Durch den Vortrieb am Feeder, der durch einen Mikrocontroller gesteuert wird, um genau die richtige Menge zu liefern, wird das flüssige Filament aus der Düse gedrückt, die sich ca. 0.1 mm über dem Druckbett befindet. Dadurch wird der Kunsstoff auf das Druckbett gequetscht. Das kann man sich so ähnlich wie bei einer Zahnpastatube vorstellen.
Das Druckbett wiederum ist beheizt (ca. 60 bis 80°C), damit der Kunststoff eine gute Haftung mit dem Druckbett eingeht und während des Drucks nicht verrutscht, schließlich werden weitere Schichten auf die erste aufgetragen. Ein Bauteilkühler kann zugeschaltet werden, um die gedruckten Filamentbahnen zu kühlen, sobald sie fertiggestellt sind. Das Zusammenspiel von Heizung und Kühlung ist wichtig, um ein gutes Druckergebnis zu erlangen. Auch dies wird durch einen Mikrocontroller gesteuert.
Weitere Schrittmotoren sorgen dafür, dass sich die Druckposition in den drei Dimensionen X, Y und Z verändert kann. Oft erfolgt das so: Der Druckkopf wird mittels Zahnriemen an einer auf der X-Achse ausgerichteten Stange bewegt; dies ergibt die X-Bewegung.
Außerdem ist dieses Gestänge an einer (oder auch zwei) in Z-Richtung ausgerichteter Gewindestange befestigt und kann durch Drehen in Links- und Rechtsrichtung hoch- und heruntergefahren werden. Das ergibt die Z-Bewegung.
Zu guter Letzt kann auch das Druckbett in Y-Richtung bewegt werden, weil es auf einem Gestänge am Gehäuse gleitend befestigt ist und mittels Zahnriemen vor- und zurückbewegt werden kann.
Diese Art der Bewegungsmechanik beschreibt einen sogenannten Portaldrucker wie den Prusa i3 oder den Anycubic i3 Mega, den ich besitze.
Es gibt aber noch andere Mechaniken wie z. b. das Delta-Design, bei dem der Druckkopf an 3 Stangen hängt, deren Abstand zueinander verkürzt oder erweitert wird und so auch jede Position im Druckraum angefahren werden kann. Meist ist das Druckbett bei Deltadruckern rund, weil auch der Zugriffsbereich kreisrund ist. Die Berechnungen für die Positionierung übernimmt auch hier der Mikrocontroller.
Wie bei einem Bleistift (oder Plotter), der über ein Stück Papier gezogen wird, entsteht so eine zweidimensionale "Zeichnung" mit einer gewissen Höhe (sogenannte Layerhöhe, die eingestellt werden kann und durch die Filament-Fördermenge realisiert wird). Ist die "Zeichnung" fertig, wird der Druckkopf auf der Z-Achse im die Layerhöhe angehoben und die nächste Ebene wird gedruckt. Die einzelnen Schichten verschmelzen durch die Hitze teilweise miteinander und ergeben so ein großes, Ganzes.
Man kann sich sicher ausmalen, wie langwierig dieses Verfahren sein muss, Schicht für Schicht ein Gebilde aufzubaen. Und so kommt es auch, dass die Druckzeiten von 3D-Drucken meist in die Stunden bis hin zu Tagen gehen können. Schon etwas in Größe einer Streichholzschachtel dauert 30 bis 60 Minuten. Ein Würfel mit Kantenlänge 10 cm schon rund 4 bis 8 Stunden und wenn der gesamte Bauraum (meist so 20 x 20 x 20 bis 30 x 30 x 30 cm) ausgenutzt wird, reden wir von Tagen.
In dieser ganzen Zeit will das Heizbett und das Hotend auf konstanter Temperatur gehalten werden. Man sollte von einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 100 bis 200 Watt ausgehen. Dies ist natürlich abhängig von der Größe des Heizbetts, eingestellten Temperaturen, Aufstellungsort und so weiter. Man sollte also sinen 3D-Drucker nach seinen Bedürfnissen auswählen und auch an die Stromkosten denken, bevor man sich einen kauft, der größer ist als nötig.
Außerdem lohnt es nicht immer, etwas mit dem 3D-Drucker zu drucken, denn Filament (zwischen 10 und 30 Euro das Kilogramm) und Strom wollen auch bezahlt werden. Es wird keinen Sinn machen, sich z. B. einen Papierkorb auszudrucken, auch wenn der Bauraum des Druckers dafür ausreichen sollte und dafür 1 kg Filament zu verbrauchen und tagelang zu warten, wenn man zum Büromarkt fahren kann und das fertige Produkt, hergestellt im Spritzgussverfahren, für einen Bruchteil davon erstehen kann.
Der große Vorteil eines 3D-Druckers ist, dass man Dinge entwerfen und drucken kann, die man so nicht zu kaufen bekommt.
Ich gebrauche meinen Anycubic i3 mega hauptsächlich, um maßgeschneiderte Gehäuse für meine elektronischen Projekte zu entwerfen. Aber auch zum Ausdrucken von kleinen Alltagsgegenständen (SD-Karten-Halter, USB-Kabelhalter, Kaffeekapsel-Halter, 3D-Puzzles) ist er mir eine wertvolle Hilfe.
3D-Drucker sind auch noch nicht im Stadium "idiotensicher" angekommen. Man muss schon ein bisschen Bastelfreude, Lernwille, Forschergeist und Geduld mitbringen; aber dann kann man viel Spaß mit ihm haben.
Folgende Artikel sind zu diesem Thema zu finden (Neueste zuerst, älteste und Grundlagen zuletzt):
Garmin GPS Gummi Pest reparieren: Neuen Rahmen und Knöpfe für Oregon 600 designen und drucken Die Garmin GPS Gummi-Pest hat wieder zugeschlagen bei mir: Das Gummi meines Oregon 600 löst sich einfach auf, krümelt weg, wird porös, wird schleimig und klebrig und zu einer ekelhaften Soße. Der eine Knopf ist schon rausgefallen, den zweiten, den wiichtigeren Einschaltknopf habe ich mit Isolierband fixiert. Trotzdem: ich mag das ekelhafte Teil gar nicht mehr anfassen. Darum ist es heute Zeit, der Gumm-Pest Herr zu werden, was heisst: Gummi kompett entfernen und einen neuen Rahmen und Knöpfe designen. Ob die Reparatur gelingt und wie ich es angestellt habe, lest ihr hier. |
Tronxy X5SA Pro: Probleme, das Bett zu leveln wegen schlechter Bettaufhängung Ein Bekannter von mir hat mir seinen alten Tronxy X5SA Pro 3D-Drucker geschenkt, weil ihm endgültig der Geduldsfaden mit diesem Drucker gerissen ist. Eigentlich wollte er ihn auf den Elektromüll schmeißen, aber er weiß, dass ich Bastler bin und ich sowas immer gebrauchen kann. Und wenn nicht als funktionierender Drucker, dann als Ersatzteillager oder zum Ausschlachten. Aber natürlich wollte ich wissen, ob der Drucker wirklich so mies ist oder mein Bekannter einfach eine Kleinigkeit übersehen hat. Der Tronxy war schließlich sein erster 3D-Drucker und er ist noch nicht so erfahren in diesem Thema. Also hieß die mir selbst auferlegte Mission "Drucker wieder flott machen". |
Gehäuse-Design und 3D-Druck mit OpenSCAD: Gehäuse für das Cheap Yellow Display (CYD) Das Cheap Yellow Display (auch ESP32-2432S028R), ein ESP32 mit Touchscreen für kleines Geld und mein neues Lieblings-Projekt braucht endlich mal ein Gehäuse. Ich habe auch eines auf Thingiverse gefunden, aber das passt noch nicht so hundertprozentig. Ich lade und bearbeite die STl-Datei mit OpenSCAD, so dass ich das für mich perfekte Gehäuse bekomme. |
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Gehäuse für STM32-Arduino I2C-Scanner und Tester designen und drucken Mein selbst entworfener und programmierter I2C Scanner und Tester funktioniert zwar einwandfrei, aber irgendwie ist das eine Menge Kabelsalat, der sich da auftut. Um den zu bändigen, entwerfe und drucke ich das passende Gehäuse mit OpenSCAD und meinem 3D-Drucker. Es gibt auch wieder ein Video. |
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Raspi Zero 2 W - Der neue, schnellere Raspberry Pi Zero, Upgrade für meinen OctoPi Seit Oktober 2021 gibt es nun einen Nachfolger für den Raspberry Pi Zero, den man Raspberry Pi Zero 2 getauft hat. Der ist von der CPU her etwa 5x schneller als der alte Raspi Zero, den ich in meinem OctoPi-Server benutze. Und der läst mich manchmal beim 3D-Drucken schon ein wenig warten. Der neue Zero 2 ist also der ideale Ersatz, passt er doch ins alte Gehäuse |
PIR-Bewegungssensor-Schalter für USB-Powerbank mit Transistor Mein Dr. Brain Breaker 3D Puzzle mit Farbwechsel-LEDs-Schädel steht in meinem dunklen Flur im Regal. Schön und gut. Das Problem ist nur, dass ich an dieser Stelle keine Steckdose in der Nähe habe. Also muss eine Powerbank herhalten. Nur: wenn der Schädel dauert leuchtet, ist die innerhalb eines Tages leer. Abhilfe liefert eine Schaltung, dass mittels Transistor die 5V der USB-Powerbank weiterleitet, wenn ein PIR anschlägt. |
Bessere 3D-Druck-Qualität durch Einzeldruck mit dem Anycubic i3 Mega und ideaMaker Ich habe mir einen Haufen Taster mit eingebauter LED gekauft, aber ohne die passende Tastenkappen sind die unbrauchbar. Da keine mitgeliefert wurden, habe ich mir selbst welche designt. Nur wie drucke ich jetzt 100 davon ohne die Qualitätsverluste, die beim Massendruck auftauchen? |
Make: Dr. Brain Breaker 3D Puzzle mit Farbwechsel-LEDs Beim Stöbern durch die 3D-Durck-Portale nach neuen 3D-Puzzeln, die ich noch drucken und spielen könnte bin ich auf ein Puzzle gestoßen, von dem ich gleich begeistert war. Es handelte sich um Dr. Brain Breaker, den ich noch ein bisschen mit Farbwechsel-LEDs aufgepeppt habe und der sich jetzt richtig gut in meinem Regal macht. |
Wird mein Rest-Filament für den geplanten 3D-Druck noch reichen? Ich stehe gerade vor der Frage, ob der Rest auf meiner Filament-Spule wohl reichen wird für die Grundplatte für ein Puzzle, dass ich drucken möchte. Ein paar Berechnungen steht fest: nein, es würde nach 75% des Druckes ausgehen. Ich zeige euch, wie man ausrechnet, was man noch auf der Rolle hat und stelle dazu auch einen Online-Rechner zur Verfügung. |
Filamentwechsel-GCode für zweifarbigen 3D-Druck auf dem Anycubic i3 Mega Ich will ein zweifarbiges "Keine Werbung"-Schild für meinen Briefkasten ausdrucken. Unten ein rotes Stop-Schild und darauf eine weiße Schrift. Wie man den Drucker mittels im Slicer angegebenen GCode anhält, um das Filament und damit die Farbe zu wechseln, erkläre ich hier. |
Mein Start- und Ende- GCode für den Anycubic i3 Mega Wer keinen Start-Gcode hat, dürfte das Problem kennen: Bei Druckbeginn hat der 3D-Drucker eine kleine Wurst in der Düse, die er dann - je nachdem wann diese dann abreißt und auf der Druckplatte liegenbleibt - auf besondere Weise in der Druck einarbeitet, meist so, dass es hässlich aussieht. |
Welchen Slicer für den Anycubic i3 Mega? Cura oder ideaMaker? Mit dem Ancubic i3 Mega wird ja die Slicer-Software Cura von Ultimaker mitgeliefert. Keine Frage, Cura ist ein Tausendsassa und bietet alle Funktionen, die man sich nur wünschen kann. Doch die Ladzeiten sind nicht ganz ohne. Ist ideaMaker da eine Alternative? |
Filament-Test Hobbyking PLA Translucence Red 031 Heute habe ich auch die letzte Rolle PLA Filament in translucent red von Hobbyking angebrochen, um mir einen "Keine Werbung" Label zu drucken.. Wie gewohnt habe ich das Filament auch gleich getrestet. Es ähnelt den anderen Hobbyking Filamenten in den Druckeigentschaften sehr. |
Make: Beruhigender Energie-Kristall mit Farbwechsel-LEDs Letztes hat mir in einem Video von Big Clive etwas sehr gefallen, so dass ich es nachgebaut habe: eine Art 3D-gedruckter Kristall aus durchsichtigem Filament, in dessen Inneren 7 Farbwechsel-LEDs werkelt und die schönsten Farbspiele machen. |
Gehäuse-Design und 3D-Druck mit OpenSCAD: Odroid-Steckmodul mit Kopfhöreranschluss Für meinen Odroid-Go habe ich einen Kopfhöreranschluss nachgerüstet. Auch hier kommt OpenSCAD zum Einsatz. Das Gehäuse stellt sicher, dass die Platine nicht falsch angeschlossen werden kann und wird einfach von hinten aufgeschoben. |
Gehäuse-Design und 3D-Druck mit OpenSCAD: RFID-Reader Auch mein kürzlich entwickelter RFID-Leser und Protokollant verlangt nach einem Gehäuse, was er natürlich gerne bekommen soll. Wieder kommt OpenSCAD zum Einsatz. Auf neue Befehle wie module gehe ich genauer ein. Anosnten gab es kleinere Schwierigkeiten beim Zusammenbau. Das Ganze auch als Video am Ende des Artikels. |
Filament-Test Hobbyking PLA Transparent-01 Heute habe ich das transparente PLA Filament von Hobbyking angebrochen, um ein halb-durchsichtiges Gehäuse für meinen Proxmark3 RFID Reader zu drucken.. Wie gewohnt habe ich das Filament auch gleich getrestet. Es ähnelt dem orangen und blauen in den Druckeigentschaften sehr, ein paar Feinheiten sind aber dennoch anders. |
3D-gedruckte Gorilla-Tripod-Schnellverschluss-Platte für Kamera und Smartphone Wenn ich die Gorillapod-Schnellwechselplatte für meine Sony-WX220-Kamera montiere, dann versperrt diese das Fach für die SD-Karte. Darum konstruiere und drucke ich mir eine Lösung, damit ich das Teil nicht ständig auf und abschrauben muss. Außerdem konstruiere ich noch einen Halter für mein Samsung Smartphone. |
3D Designprogramme im Vergleich am Beispiel eines Einschaltschutzes für Laserpointer Ich mache einen Selbsttest und schaue mir an, wie schnell ich mit 3D-CAD-Programme klar komme, sprich, als wie intuitiv ich sie empfinde. Dazu versuche ich, in jedem der CAD-Programme das gleiche Objekt zu designen: einen Laserpointereinschaltschutzschieber. |
Filament-Test Mucola 3D-Fuchs PLA Natural Black Heute teste ich mal einen für mich neuen Hersteller in Sachen 3D-Filamente: 3D-Fuchs. Ich reste das PLA in schwarz auf seine Eigenschaften. Das kommt zu einem günstiges Preis aus Deutschland. |
3D-gedruckte Einschaltschutz-Kappe für Fenix HL50 Schluss damit, dass die Fenix HL50 Taschenlampe ungewollt in der Hosentasche oder im Rucksack angeht und dann die Batterie leer ist. Ich entwerfe und drucke eine Schutzkappe für den Einschalter. |
Webcamhalter für Octoprint und Anycubic i3 Mega mit Fusion 360 designen Für die Billig-Wecam Grundig 72820 designe und drucke ich einen Webcam-Halter, um damit in OctoPrint die Zeitraffer-Aufnahmen zu verbessern. |
Filament-Test Sunlu PLA+ Gold Die mit meinem Anycubic i3 mega mitgelieferte 1 kg-Spule in schwarz ist schon fast leer gedruckt und es musste so langsam Nachschub her. Da ich mit Sunlu bisher gute Erfahrgungen gemacht hatte, kaufte ich ein Dreierset Sunlu PLA+. Leider eine herbe Enttäuschung. |
Filament-Test Hobbyking PLA Light Green Heute habe ich das hellgrüne (light green), fast neonfarbende Filament von Hobbyking angebrochen. Wie gewohnt habe ich das Filament auch gleich getrestet. Es ähnelt dem orangen und blauen in den Druckeigentschaften sehr, ein paar Feinheiten sind aber dennoch anders. |
Gehäuse für Umbau Gameboy aus Mini-Arcade-Automaten mit Fusion 360 entwerfen Ich baue einen schlecht spielbaren Mini-Arcade-Automaten zu einer Art Gamebox um (Joystick und Bildschirm auf einer Ebene). Dazu entwerfe ich ein Gehäuse in Fusion 360, dass ich mit meinem 3D-Drucker (Anycubic i3 Mega) ausdrucke. |
Gehäuse-Design und 3D-Druck mit OpenSCAD und ideaMaker Heute zeige ich euch, wie ich die 3D-CAD-Software OpenSCAD und den Slicer ideaMaker nutze, um ein Gehäuse für meinen Countdown-Wecker zu designen und zu drucken. |
Gehäuse für Always-On-Info-Display mit Raspberry Pi Zero Nun habe ich es endlich geschafft, die Komponenten für mein Always-On-Info-Display-Projekt auszuwählen und ein entsprechendes Gehäuse dafür zu drucken. Außerdem bekam die Software ein umfassendes Update. |
Filament-Test Hobbyking PLA Translucence Blue 032 Heute habe ich das halbdurchsichtige blaue Filament von Hobbyking angebrochen. Wie gewohnt habe ich das Filament auch gleich getrestet. Es ähnelt dem orangen sehr, ein paar Feinheiten sind aber dennoch anders |
Austausch der Gewindestangen behebt Z-Wobble Vor Kurzem bloggte ich über eine verbogene Gewindestange bei meinem Anycubic i3 Mega. Heute kam die Ersatzteillieferung von Anycubic an und ich machte mich gleich an den Austausch. Und siehe da: Problem gelöst. Die Ausdrucke sind jetzt schön gerade in der Z-Achse. |
Filament-Test Hobbyking PLA Translucence Orange 029 Zeit, die nächste Farbe beim 3D-Druck zu benutzen und damit das nächste Filament zu testen. Diesmal ist das Schnäppchen Translucence Orange von Hobbyking dran, wieder ein chinesischer Hersteller. |
OctoPrint-Raspi mit Status-LCD erweitern Wenn der Raspberry schon die ganze Zeit als OctoPrint-Server läuft, dann kann er doch auch einen Status anzeigen. Mein Anycubic steht im ungeheizten Hobbyraum. Da ist es vielleicht nicht ungünstig, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit im Auge zu haben. Filamente sind ja bekanntlich feuchtigkeitsempfindlich. |
OctoPrint installieren und konfigurieren OctoPrint ist eine Software, die auf einem Raspberry Pi läuft und den 3D-Drucker bedient. OctoPrint kommt als komplettes Betriebssystem-Image namens OctoPi, welches alles Erforderliche mitbringt. Man braucht also nur noch einen Raspberry Pi, ein USB-Ladegerät und ein paar Anschlusskabel, um das Projekt zu realisieren. |
Filament-Test Sunlu PLA DJ-White Die mit meinem Anycubic i3 mega mitgelieferte 1 kg-Spule ist schon fast leer gedruckt und so habe ich schon einmal eine weitere Spule Filament bestellt. Dabei habe ich mich eher für ein niedrigpreisiges chinesisches Fabrikat entschieden. |
Welliger Ausdruck durch verbogene Gewindestange Inzwischen habe ich mich mit meinem Anycubic i3 mega ein wenig eingearbeitet und die mitgelieferte Filamentrolle ist auch schon fast verdruckt. Einer Sache, die mich schon seit Anfang an ein wenig nervt, ist ein ungleichmäßiger Ausdruck auf der Z-Achse. |
Perfektes Bett-Leveling beim Anycubic i3 Mega Eine 3D-Druck-Weisheit ist: "Der erste Layer ist der wichtigste". Denn auf diesen baut sich alles weitere auf. Um die erste Lage perfekt aufs Bett zu bekommen, ist ein gutes Bett-Leveling unabdingbar. Damit wird der optimale Abstand zwischen Druckdüse und Druckplatte eingestellt. |
Der 3D-Drucker Anycubic i3 Mega - Aufbau, Einrichtung, Test Hauptsächlich zum Drucken von Gehäusen für meine Elektronik-Projekte habe ich mir einen 3D-Drucker angeschafft. Wie er sich im Alltag schlägt, könnt ihr hier nachlesen. |