Coole Objekte mit 3 D Druck

Vorwort

Seit 2011 erlebt der 3D-Druck einen enormen Nachfragezuwachs, gelegentlich wird auch von einem 3D-Druck-Hype gesprochen. Verschiedene Verfahren wurden aber bereits in den spaten Achtzigerjahren des letzten Jahrhunderts erfunden und bis vor ein paar Jahren fast ausschlieslich in der Industrie zur Erstellung von Prototypen eingesetzt. Open Hardware, Open Source und andere Faktoren wie die Steigerung von Rechenleistung und die Verfugbarkeit von Cloud Computing haben dazu beigetragen, dass 3D-Drucker und erforderliche Programme gunstiger und einfacher in der Bedienung geworden sind. Das Faszinierende ist, dass heute im Prinzip jeder ein Produzent werden kann. Die Einstiegsbarrieren sind so weit gesunken, dass selbst Zweitklassler eigene 3D-Modelle kreieren und uber einen gunstigen 3D-Drucker herstellen konnen. Uber 3D-Druck-Dienstleister ist sogar die Nutzung von sehr teuren Industrie-3D-Druckern nur einen Mausklick entfernt. Aus Neugierde, Experimentierlust oder zur konkreten Materialisierung der eigenen Ideen beschaftigen sich immer mehr Leute mit den Moglichkeiten »digitaler Produktion«. Der Begriff »3D-Druck« – im Englischen »3D Printing« – mag zunachst irrefuhrend sein, da der Vorgang nur entfernt mit dem Drucken auf Papier verwandt ist. Mit dem 3D-Druck im gleichen Atemzug wird auch von »additiver« oder »generischer « Fertigung gesprochen. Allen Verfahren gemeinsam ist die Produktion eines Objekts durch das schichtweise (additive) Auftragen eines oder mehrerer Materialien ohne den Einsatz von Formen oder Werkzeugen. Viele konventionelle Fertigungsverfahren, wie Frasen oder Drehen, tragen hingegen Material ab. Prinzipiell kann mit einem 3D-Drucker fast jede beliebige Geometrie hergestellt werden. In einem Fertigungsauftrag konnen sogar mehrere vollig unterschiedliche Objekte gleichzeitig produziert werden. Mittlerweile sind 3D-Drucker-Bausatze fur ein paar Hundert Euro zu kaufen, gute fertige Gerate gibt es ab ca. 1.000 Euro. Fur Hobbyisten, Erfinder, Produktdesigner, Kinder etc. eroffnen sich ganz neue Moglichkeiten, eigene Ideen zu einem greifbaren Objekt zu machen. Doch noch ist 3D-Druck nicht »Plug-and-play«. Im Vergleich zu anderen Produktionsverfahren fehlen auch der Industrie die langjahrigen Erfahrungen. Vom Entwicklungsstand her steckt der 3D-Druck heute noch in den Kinderschuhen – wie der PC Mitte der Achtzigerjahre. Teilweise sind die Erwartungen von Herstellern, aber auch von den Medien, zu hoch. Um konstante und qualitativ gute Ergebnisse mit einem 3D-Drucker zu erzielen, ist es erforderlich, das Zusammenspiel von Materialien, Mechanik, 3D-Design und einer Fulle von Parametern in unterschiedlichen Programmen zu verstehen sowie ausgiebig Praxiserfahrung zu sammeln. In diesem Buch lernen Sie diese Grundlagen und erforderlichen Zusammenhange der faszinierenden Welt des 3D-Drucks ubersichtlich und strukturiert kennen. Die Inhalte und Praxistipps basieren auf unseren eigenen Erfahrungen, intensiven Recherchen, fehlgeschlagenen Drucken, zahlreichen durchgefuhrten Workshops und dem intensiven Austausch mit der 3D-Druck-Community. Wir zeigen die erforderlichen Schritte von der Idee bis zum 3D-Druck auf und geben Tipps fur die Praxis sowie zu hilfreichen, meist kostenlosen Programmen. In Schritt-fur-Schritt-Anleitungen lernen Sie, eigene 3D-Modelle zu erstellen, Objekte gunstig dreidimensional zu scannen und diese mit einem 3D-Drucker zu produzieren. Da der ganze Markt sehr dynamisch ist und im Wochentakt neue Programme, Drucker und Services auf den Markt kommen, spiegelt unser Buch nur die aktuelle Lage und einen Ausschnitt aus dem riesigen online verfugbaren Informationsangebot wider. Seien Sie beruhigt, fur einen erfolgreichen Start benotigen Sie keine elektronischen oder tief gehenden technischen Kenntnisse. Wir selbst sind auch Quereinsteiger und umso dankbarer, an der faszinierenden Entwicklung des 3D-Drucks teilhaben zu durfen. Bei zahlreichen Treffen, virtuell und in der realen Welt, haben wir viele engagierte 3D-Druck-Begeisterte kennengelernt, die ihre Erfahrungen mit uns geteilt haben. An dieser Stelle ein ganz groser Dank an alle, die uns diesen Einstieg erleichtert haben, fur die vielen interessanten Gesprache und den wertvollen Austausch. Vielen Dank an alle Designer, die ihre 3D-Modelle kostenlos zur Verfugung stellen, und alle Entwickler und Firmen, die es ermoglichen, sehr geniale Programme und Services kostenlos oder sehr gunstig zu nutzen. Diese engagierte Community ist einer der wichtigsten Faktoren fur den Erfolg von 3D-Druck und gleichzeitig Motivationsfaktor, dabei zu sein und sich selbst aktiv zu engagieren. Wir wunschen Ihnen viel Freude beim Lesen und gutes Gelingen bei Ihren ersten Schritten in den 3D-Druck. Wir sind gespannt, was Sie selbst designen und produzieren werden, welche Ersatzteile Sie zu Hause drucken und welche Erfahrungen Sie mit 3D-Druck machen werden.

Schildern Sie uns Ihre Erlebnisse, Anregungen und Verbesserungsvorschlage: 3dpraxisbuch@ hancon.ch.

3D-Druck damals und heute – Geschichte, Vorteile, Ausblick..................10

1.1 Geschichte der 3D-Drucker im Heimbereich...................................... 10

1.2 Stand 3D-Druck heute........................................................................ 11

1.3 Vorteile des 3D-Drucks....................................................................... 14

1.4 Zukunft des 3D-Drucks....................................................................... 18

Mehr Als Plastik – Verfahren und Materialien für den 3D-Druck............. 22

2.1 Fused Deposition Modeling (FDM)/Fused Filament Fabrication FFF) 22

2.2 (Selective) Laser Sintering (SLS)/(selektives) Laserschmelzen (SLM).23

2.3 Stereolithografie – SL(A).................................................................... 25

2.4 3D Printing (3DP)............................................................................... 26

2.5 3D-Druck-Materialen.......................................................................... 26

Vieles ist schon da – Vorhandene 3D-Designs nutzen......................................34

3.1 Kostenlose Onlinedatenbanken......................................................... 34

3.2 Nutzungsrechte kostenloser 3D-Modelle............................................ 35

3.3 3D-Modell-Datenbanken.................................................................... 36

3.4 Individualisierbare kostenlose 3D-Designs........................................ 38

Objekte scannen – Verfahren und ihre Anwendung.........................................42

4.1 Verfahren für das 3D-Scannen............................................................ 42

4.2 Scannen............................................................................................. 48

4.3 Transformieren/Nachbearbeiten........................................................ 55

Software – 3D-Modelle erstellen.....................................................................76

5.1 Kategorien von 3D-Design-Programmen............................................. 76

5.2 Optimierung 3D-Design...................................................................... 89

5.3 Vorabüberlegungen und Vorgehen im 3D-Design............................... 94

3D-Design in der Praxis – Tinkercad und SketchUp..........................................98

6.1 3D-Design mit Tinkercad.................................................................... 98

6.2 Tinkercad für Fortgeschrittene.......................................................... 122

6.3 3D-Design mit SketchUp................................................................... 125

Maschinen los – 3D-Modell-Beispiele Schritt für Schritt................................154

7.1 Grundlagen für alle Modelle............................................................. 154

7.2 Personalisierter Kleiderhaken.......................................................... 155

7.3 Schachfigur...................................................................................... 166

7.4 Gehäuse für den Raspberry Pi.......................................................... 172

7.5 Fuß für ein Mini-Stativ...................................................................... 182

7.6 Stativadapter................................................................................... 186

Licht aus, Spot an – 3D-Scans umsetzen.......................................................198

8.1 Kind im Schneidersitz...................................................................... 198

8.2 Klassische Büste.............................................................................. 206

8.3 3D-Modell aufgrund eines Films....................................................... 212

Drucken oder drucken lassen ........................................................................218

9.1 3D-Druck @home oder bei einem Dienstleister................................ 218

9.2 3D-Druck @home............................................................................. 220

9.3 Druckvorbereitung – 3D-Objekt in Schichten zerlegen

(Einstellungen,Parameter)...............................................................221

9.4 3D-Druckstarten..............................................................................230

9.5 3D-Drucker-Einstellungen undOptimierungstipps............................ 231

9.6 3D-Druck bei einem Dienstleister.................................................... 241

Es geht noch besser – Objektenachbearbeiten.............................................248

10.1 Schleifen,Feilen...............................................................................248

10.2Kleben.............................................................................................248

10.3 Thermischbehandeln......................................................................249

10.4 Chemischbehandeln.......................................................................250

10.5Spachteln.........................................................................................251

10.6Malen...............................................................................................251

Glossar.........................................................................................................252

Index............................................................................................................254

Coole Objekte mit 3 D Druck

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