Projektkurs 3-D Druck

von Matthias Vliegen , Q2

COVID-19 hat der Schule große Herausforderungen gestellt, deshalb haben wir uns im 3D-Druck Projektkurs überlegt wie wir der Schule helfen können die Pandemie zu bestreiten. Zusammen mit Frau Mahlke, der Kursleiterin, entwarfen wir aus diesem Grund einen Handtuchspender, welcher mit dem 3D-Drucker gedruckt werden kann. Dieser sollte ein ansprechendes Design haben, stabil, schnell zu drucken, kostengünstig und materialsparend sein.
Mit einer groben Idee fing ich an, mit dem 3D Programm Fusion 360 ein Design zu entwerfen, welches die Vorgaben einhält. Hier wurde jedoch klar, dass der Halter nicht in einem Stück gedruckt werden kann, da die Druckfläche des Druckers nur 20 * 20 cm beträgt und ein Tuch 24 cm lang ist. Der Halter musste also aus verschiedenen Teilen bestehen, welche mit zum Beispiel Stecksystemen miteinander befestigt werden können.
Um an die jetzige Version des Halters zu gelangen, sind 10 Versionen am PC entstanden und um die 5 gedruckten Prototypen. Die meisten Versionen waren dem Stecksystem gewidmet, da die Toleranzen perfekt stimmen müssen: Ist es zu eng, passen die Teile nicht zusammen und wenn es zu lose ist, fällt alles auseinander.
Der Designprozess eines 3D-Modells besteht meistens daraus, 2 dimensionale Skizzen in 3 dimensionale Objekte zu "extrudieren" und diese zu bearbeiten. Das klingt anfangs kompliziert aber es ist wirklich nicht schwer zu lernen. Wenn man dann ein fertiges 3D-Modell hat, speichert man es meistens als .STL Datei ab, welche praktisch das Aussehen des 3D-Modells beschreibt. Der 3D-Drucker kann diese Datei jedoch nicht lesen, weshalb man die .STL Datei in einem anderen Programm für den 3D-Drucker lesbar macht. Dieses Programm schneidet das 3D-Modell horizontal in Scheiben und beschreibt den Weg, den der Drucker gehen muss. Der Drucker geht dann jede Schicht entlang des Pfades und baut so geschmolzenes Plastik auf, welches schnell wieder abkühlt. Es gibt auch andere Arten von 3D-Druckern, diese funktionieren dann mit Harz oder Pulvern.
Die jetzige Version des Halters besteht aus 4 Teilen, diese können in zwei Drucke gedruckt werden, nämlich so, dass jeweils ein Seitenteil und eine Hälfte des unteren Teils zusammen gedruckt werden können. Das Seitenteil wird dabei auf die Seite gelegt, wodurch es mehr Stabilität erlangt und Schneller zu drucken ist. Die beiden fertigen Teile in der Mitte werden im 90° Winkel ineinander gesteckt und dann in Position gedreht, was einen sehr Starken halt ermöglicht. Die Seitenteile Werden mit einer sehr engen Toleranz an die unteren Teile gedrückt und notfalls mit ein paar tropfen Sekundenkleber befestigt. Das Design ist von der Struktur eines Knochens inspiriert und verwendet so wenig Material wie möglich wobei es einen Großteil der Stabilität beibehält.

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