
Interessante andere laufende Projekte Manucode, Enaris, "Saki-lernt", ...
baumann@ocg.at
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
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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
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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
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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)
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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
- am häufigsten: Filament ($$$)
- aus Kostengründen wäre attraktiv: Pellets
Aber Achtung! Alle Probleme die wir vom klassischen Kunststoff kennen.
- SLA: Kunstharz
- ...
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?
- PLA
Nachhaltig?: Artikel
- (Fehl-)Drucke können wieder eingeschmolzen und zu Filament verarbeitet werden
Momentan existiert noch kein Sammelsystem. Es gibt eigene Geräte dafür. (Zahlt sich für einzelne Nutzer eventuell nicht aus aber für Organisationen)
- PLA ist biologisch abbaubar in geeigneten Anlagen
Aber Achtung!: Additive, Pigmente, ...
Emissionen beim Druck, gut lüften
siehe auch:
https://www.3djake.de/filament/bio-filament
- ABS
erdölbasiert, unangenehmer geruch, klassischer Kunststoff, ...
- Nylon
(erdölbasiert)
- Carbon Faser
- Holz
- Metall
- ...
Arbeitsablauf
3D-Modell (CAD) (non-mesh) →
Objektdatei (mesh) →
Slicer →
.gcode-Datei →
3D-Drucker →
3D-Objekt
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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:
- Cura
- Makerware
- Slic3r
- ...
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.
- Schichtdicke
- Pfad des Druckkopfs
- Geschwindigkeit
- Temperatur
- Düsendurchmesser
- Materialmenge pro Sekunde
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