Erste Schritte und Objekte
Im Folgenden gehe ich nur marginal auf die Bedienung der Software oder des Druckers ein.
Ideal ist es natürlich, wenn man den ins Auge gefassten Drucker bei der Arbeit sehen und seine Druckergebnisse begutachten kann.
Zu den verschiedenen Druckern gibt es im Internet bei YouTube genügend Material und Erfahrungsberichte.
Zu Freecad aber auch zu anderen CAD-Programmen finden sich dort ebenfalls hervorragende Lehrfilme. Dasselbe gilt für den Slicer Cura.
Ich arbeite normalerweise mit PLA 2,85 mm und einer Düse von 0,4 mm.
Alle folgenden Ausführungen basieren darauf.
Eine CAD-Zeichnung entsteht
Ausgangspunkt für meine Zeichnungen sind Fotos, Pläne und Original-Masse (in 1:87).
Die wichtigste Regel ist hier: Gute, vollständige Vorarbeit beschleunigt die Konstruktion.
Habe ich alle nötigen Daten und Unterlagen zusammen, gehe ich ins CAD-Programm.
CAD-Zeichnungen zu erstellen führt uns zurück zu unseren Holzklötzchen in der Kindheit.
Ein Objekt kann nämlich sehr einfach aufgebaut werden aus Klötzen, Rondellen und einigen Spezialformen.
Abschrägen
Abrunden
Dazu kommen die beiden wichtigsten Booleschen Vorgänge:
Addition (zusammenfügen) und Subtraktion (weg- und ausschneiden).
Weiter nutzen wir die Möglichkeiten Abschrägen und Ausrunden.
- Die Grösse der zu druckenden Teile ist bei den 3D-Druckern beschränkt durch die
Abmessungen der Druckplatte und der Druckhöhe.
Bei grösseren Objekten muss dies bei der Planung berücksichtigt und eine Aufteilung in Teilobjekte vorgenommen werden. - Der Grenzwert von Breiten soll immer mindestens den 1 1/2 -fachen Durchmesser der Grösse der Druckdüse betragen.
Da ich mit einer Düse der Grösse 0,4 mm arbeite, ergibt sich eine Mindest-Breite / -Durchmesser bei Objekten von 0,6 mm.
In der Höhe können wir den Grenzwert ausser Acht lassen, denn der beginnt bei 0,1 mm. - Ein 3D-Drucker funktioniert ähnlich, wie eine Heissleim-Pistole. Da der 3D-Drucker das Material zum Drucken (Extrusion) erwärmt, sind Überhänge problematisch.
Zwar können solche in bestimmten Grenzen gedruckt, oder in den Slicer-Programmen mit zusätzlichen Stützen versehen werden. Das führt aber zu vermehrter Nachbearbeitung.
Ich wähle deshalb jeweils eine Konstruktions-Lösung, indem ich Bauteile mit Überhängen in mehrere Teile aufteile. Das benötigt zwar etwas Denkzeit und Gehirnakrobatik, führt aber direkt zu sicheren Ergebnissen.
CAD-Modelle erstellen – Keine Hexerei
Ich möchte nun das Vorgehen beim CAD-Zeichnen an einfachen praktischen Beispielen zeigen.
Beispiel: Siloballen für den Bauernhof
Die realen Grössen sind:
Länge 1,20 m, gängige Durchmesser 0,90 m; 1,2 m; 1,5 m; 2 m.
In H0: Länge 13,8 mm, Durchmesser: 10,3 mm, 13,8 mm; 17,2 mm; 23 mm.
Wir wählen die Variante mit dem selben Durchmesser, wie die Länge.
Im CAD-Programm erstellen wir eine Rondelle von 13,8 mm Länge und 6,9 mm Radius.
Die obere und untere Kante wird mit 2 mm Radius abgerundet.
Nach obigen Regeln sollten wir das zwar nicht tun, denn wir erhalten so auf der Druckfläche einen Überhang. Allerdings steigt dieser Schicht um Schicht kontinuierlich an und ist Bestandteil eines massiven Körpers, so dass uns keine Probleme entstehen.
Beispiel: Ersatz-Puffer für den Hochbordwagen von Lima (Eaos)
Sie kennen das Problem bei den Hochbordwagen Eaos von Lima mit den abgebrochenen Puffern auch? Also, sorgen wir für Ersatz.
Die Masse nehmen wir vom Original-Puffer des Modells ab. Diese ergeben:
Pufferteller: Durchmesser 4,0 mm, Dicke 0,5 mm
Puffer-Hals: Durchmesser 3,0 mm, Länge 2,5 mm
Hülse: Durchmesser 2,6 mm, Länge 4,2 mm
Stange: Durchmesser 2,0 mm, Länge 6,3 mm
Steckteil: Durchmesser 1,5 mm, Länge 2 mm (hinzugefügt)
Wiederum wird das Teil nur aus Rondellen mit den entsprechenden Massen erstellt.
Weil wir alle Rondellen bei Null (links) starten lassen, können wir zum Schluss alle Teile mit Hilfe der Booleschen Addition zu einem einzigen Teil verbinden.
Beim Drucken dient der Pufferteller als Auflage.
Das Steckteil hat einen Durchmesser von 1,5 mm. Somit kann an der ehemaligen Position des abgebrochenen Puffers mit einem Bohrer der Grösse 1,5 ein Loch gebohrt und der neue Puffer eingeklebt werden.
Wenn wir wollen, dass der Wagen auf dieser Seite gleiche Puffer hat, brechen wir den zweiten ebenfalls ab und ersetzen ihn durch einen eigenen.
Wählen wir bei den grauen Eaos als Filamentfarbe "grau", ist praktisch kein Unterschied zum Original sichtbar.
Bei den braunen Wagen passen schwarze Puffer sogar besser.
Beispiel: Pflanztrog
Ein Pflanztrog kann auf der Modellbahn vielfältig zum Einsatz kommen. Sei es als Zierde auf Terrassen, Bahnsteigen, Strassen, Plätzen oder vor Wohnhäusern aber auch als Abschrankungen.
Wir nehmen als Originalmass die Länge von 150 cm, eine Breite von 62 cm und eine Höhe von 70 cm. Die Wandstärke beträgt 4 cm.
In 1:87 ergibt das 17,3 mm x 7,1 mm x 8,0 mm, bei einer Wanddicke von 0,46 mm. Diese müssen wir auf unsere 0,6 mm Minimalbreite erhöhen. Die restlichen Masse können wir übernehmen.
Wir zeichnen als Erstes den Aussentrog mit 17,3 mm Länge (X), 7,1 mm Tiefe (Y) und 8,0 mm Höhe (Z).
Weil wir dem Trog einen Rand spendieren wollen, senken wir die Oberfläche innen mit Hilfe einer 2 mm dicken Platte etwas ab.
Oben: einfacher Klotz
Unten: Fertiger Pflanztrog
Die Masse des Bodenausschnitts betragen:
Länge: 16,1 mm (17,3 mm – 2×0,6 Trogrand)
Tiefe: 5,9 mm (7,1 mm – 2×0,6 Trogrand)
Höhe: 2,0 mm.
Diese Platte muss nun um 0,6 mm in Richtung X und Y, und in Richtung Z um 6,0 mm verschoben werden. Jetzt ist der Bodenausschnitt mittig und beide Klötze liegen auf gleicher Höhe.
Mit Hilfe der Booleschen Subtraktion wird nun die Platte vom Aussentrog abgezogen.
Das Ergebnis ist ein Pflanztrog, bereit mit Grünzeug vervollständigt zu werden.
Fertig machen zum Druck
Nun? Auf den Geschmack gekommen?
Die CAD-Software von der Website herunterladen (https://www.freecadweb.org/downloads.php?lang=de) und installieren.
Bei Freecad gibt es vor Allem zwei Arbeitswege.
In der Workbench (Arbeitsplatz) "Part" werden Objekte aus festgelegten Körpern erstellt, wie wir das in den obigen Beispielen getan haben.
In der Workbench "PartDesign" beginnt der Aufbau eines Objektes mit einer 2D-Zeichnung, welche man am Ende extrudiert (hochzieht, um eine Linie dreht etc).
In den meisten Lehrfilmen zu Freecad auf YouTube Arbeiten die Protagonisten vorwiegend mit PartDesign.
Ich persönlich arbeite lieber in Part und stelle in PartDesign nur spezielle Objekte her, die ich dann in die Part Workbench übernehme.
Vielleicht liegt der Grund darin, dass ich meine Ideen meistens bereits in 3D skizziere.
Ist unser 3D-Modell fertig, wird es aus dem CAD-Programm als *.stl – File exportiert.
STL ist ein Speicherformat, welches unsere Software Cura einlesen und zum Druckfile verarbeiten kann.
Unter der Dateierweiterung STL finden Suchmaschinen übrigens im Internet auch jede Menge fertiger Modelle, teilweise sind diese gratis, andere muss man sich kaufen.
Slicen in Cura
Bevor wir das STL-File in Cura weiterverarbeiten können, müssen dem Programm einige Grundvorgaben gemacht werden:
- Drucker: Marke, Modell
- Filament: Art und Dicke: 1,75 mm oder 2,85 mm (3 mm),
Marke und Farbe (die Farbe "generic" ist für alle üblichen Farben)
Falls ihr keinen eigenen Drucker habt, nehmt das STL-File auf einem Stick oder noch besser auf einer SD-Speicherkarte dahin mit, wo ihr drucken wollt/könnt.
Dort ist Cura sicher bereits für den dazugehörigen Drucker eingestellt.
Andernfalls öffnet ihr Cura und nehmt die entsprechenden Einstellungen vor.
- Bei mir heisst das:
- Drucker: Ultimaker 2+
- Filament: PLA, 2,85 mm,
Diverse Marken, meistens Purefill der Schweizerfirma FABRU.
Je nach Modell, Filament der passenden Farbe
Cura bringt gute Grundeinstellungen mit. Je nach Marke des Filaments gibt es auch Addons (Zusatzprogramme) welche die richtigen Einstellungen vorgeben.
Cura erstellt (slict) nun ein neues File mit der Dateiendung *.gcode. Dieses weist den Drucker an, wo er Material extrudieren soll, um unser Modell aufzubauen.
Weil Cura die Druckdaten über eine SD-Karte erhalten will, wird das gcode-File auf einer solchen abgespeichert.
Nach dem Laden des Files in den Drucker, können wir diesen starten.