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Hast du bereits 3D-Druck-Vorlagen nachgedruckt und willst nun selbst kreativ werden? Dann weißt du: Dazu braucht es eine gute Idee – und um diese in die Tat umzusetzen, musst du mehr können als einen 3D-Drucker zu bedienen. Dieses Buch vermittelt dir Fertigkeiten, die echte Erfinder:innen ausmachen. Du erfährst alles, was du wissen musst, um mithilfe von 3D-Druck deine Produktidee zu realisieren.
Folgende Themen erwarten dich:
- Der komplette Weg zum DIY-Objekt – vom Konstruktionsmodell über das 3D-Drucken der Einzelteile bis zum Zusammenbau
- Alles Wissenswerte zu CAD-Software, Druckeinstellungen, verwendbaren Materialien & Drucker-Wartung
- Tipps zum Umgang mit der ersten Druckschicht, dünnen Wandstärken, schrägen Wänden (inkl. Support), Bridges, Warping, Düsenverstopfung etc.
- Die Verbindung von 3D-Druckteilen (inkl. elektronischer Komponenten)
In mehr als 15 Projekten erhältst du Anregungen für originelle 3D-Druck-Kreationen – sei es ein Ventilator, eine Hamburgerpresse oder eine Geige. Die 2. Auflage berücksichtigt den aktuellen Stand der Verbindungstechnik, wie Helicoils und Inserts, und enthält neue Anwendungsbeispiele, zu denen unter anderem ein Nussknacker, ein Brillengestell und ein Gyro-Uhrenbeweger gehören. Zur Weiterbearbeitung der CAD-Modelle sowie zur Erstellung der Druckdaten stehen auf plus.hanser-fachbuch.de die STEP- und STL-Dateien aller Projekte zum Download bereit.
Wenn du darauf brennst, mithilfe von 3D-Druck deine eigenen Produktideen zu verwirklichen, dann liefert dir dieses Buch eine Fülle von Inspirationen, die deine Kreativität beflügeln werden, und alle notwendigen Skills, um dein Wunschobjekt zu entwickeln, zu drucken und zu bauen.
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Seitenzahl: 266
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Stephan Regele
Mach was mit 3D-Druck!
Entwickle, drucke und baue deine DIY-Objekte
2., überarbeitete Auflage
Ihr Plus – digitale Zusatzinhalte!
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Der Autor:Stephan Regele, Villanueva de la Cañada
Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Weise aus der Benutzung dieser Informationen – oder Teilen davon – entsteht, auch nicht für die Verletzung von Patentrechten, die daraus resultieren können.Ebenso wenig übernehmen Autor und Verlag die Gewähr dafür, dass die beschriebenen Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt also auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benützt werden dürften.
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© 2023 Carl Hanser Verlag Münchenwww.hanser-fachbuch.deLektorat: Julia SteppHerstellung: Melanie ZinslerTitelmotiv: © Stephan Regele Coverkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, MünchenCoverrealisation: Max KostopoulosSatz: le-tex publishing Services, Leipzig
Print-ISBN: 978-3-446-47570-0E-Book-ISBN: 978-3-446-47753-7ePub-ISBN: 978-3-446-47790-2
Für Elena und Carmen
Titelei
Impressum
Inhalt
1 Einführung
2 Schnelleinstieg in den 3D-Druck
2.1 Welche 3D-Druckverfahren gibt es?
2.2 Aufbau eines FDM-Druckers
2.3 Auswahlkriterien zur Anschaffung eines 3D-Druckers
2.4 Druckmaterialien
2.4.1 PLA
2.4.2 ABS
2.4.3 PLA und ABS im Vergleich
2.4.4 PETg
2.4.5 PVA
2.4.6 TPE
2.4.7 Die wichtigsten Druckmaterialien im Vergleich
2.5 Datenerstellung und -aufbereitung für den Druck
2.5.1 Content-Plattformen
2.5.2 CAD-Programme
2.5.3 Slicer-Software
3 3D-Druck-Grundlagen
3.1 Allgemeine Druckeinstellungen
3.1.1 Extruder
3.1.2 Schichten
3.1.3 Ergänzungen
3.1.4 Füllung
3.1.5 Stützen
3.1.6 Temperatur
3.1.7 Abkühlen
3.1.8 G-Code
3.1.9 Skripte
3.1.10 Andere
3.1.11 Weitere Einstellungen
3.2 Druckherausforderungen und -probleme meistern
3.2.1 Lagerung des Filaments
3.2.2 Geometrische Formen
3.2.2.1 Schräge Wand mit/ohne Stützstruktur (Support)
3.2.2.2 Übergang (Bridge)
3.2.2.3 Horizontale Bohrung
3.2.3 Dünne Wandstärken
3.2.4 Verbesserung der Haftung des Druckteils auf der Druckplatte
3.2.5 Gelungener Druckbeginn – die erste Schicht
3.2.6 Düsenverstopfung
3.3 Druckerpflege und -wartung
3.3.1 Reinigen und Schmieren der Antriebsstränge
3.3.2 Zahnriemenspannung überprüfen
4 Verbindung von 3D-Druckteilen
4.1 Schraubverbindung mit Gewindeeinsatz
4.2 Schraubverbindung mit 6kt-Mutter in Senknut
4.3 Schraubverbindung mit Einpressmutter
4.4 Schraubverbindung mit Quermutterbolzen
4.5 Schraubverbindung mit Nutmutter
4.6 Schraubverbindung mit Spreizmuffe
4.7 Schraubverbindung mit Helicoil
4.8 Schraubverbindung mit Hülsenverschraubung
4.9 Selbst gedruckte Schraubverbindung (DIY)
4.10 Klebverbindung
5 Puzzle
5.1 Übersicht der benötigten Teile
5.2 Druckeinstellungen für das Puzzle
5.3 Hinzufügen von Mund und Augen
5.4 Nachdruck eines einzelnen Puzzleteils
6 USB-Stick
6.1 USB-Stick mit Smiley-Gehäuse (Variante 1)
6.1.1 Übersicht der benötigten Teile
6.1.2 Druckeinstellungen für das Smiley-Gehäuse (Hauptkörper)
6.1.3 Druckeinstellungen für den Halter (Einschub)
6.2 USB-Stick mit Smiley-Gehäuse (Variante 2)
6.2.1 Übersicht der benötigten Teile
6.2.2 Druckeinstellungen für Augen und Mund
6.2.3 Festkleben von Augen und Mund
6.3 USB-Stick mit Smiley-Gehäuse (Variante 3)
6.3.1 Übersicht der benötigten Teile
6.3.2 Druckeinstellungen für den Hauptkörper und den Einschub
6.3.3 Druckeinstellungen für Augen und Mund
6.4 USB-Stick mit Smiley-Gehäuse: die drei Varianten im Vergleich
6.5 USB-Stick mit Yin-Yang-Gehäuse
6.5.1 Übersicht der benötigten Teile
6.5.2 Druckeinstellungen für Yin- und Yang-Körper
6.5.3 Druckeinstellungen für die Zylinder
7 Tragegriffe für Tüten und Taschen
7.1 Tragegriff für Tüten
7.1.1 Übersicht der benötigten Teile
7.1.2 Druckeinstellungen für den Tragegriff
7.2 Tragegriff für Taschen
7.2.1 Übersicht der benötigten Teile
7.2.2 Druckeinstellungen für den Tragegriff
8 Nussknacker
8.1 Übersicht der benötigten Teile
8.2 Konstruktive Verstärkung des Hebels
8.3 Druckeinstellungen für das Gestell
8.4 Druckeinstellungen für den Hebel
8.5 Druckeinstellungen für das Distanzstück
8.6 Montage
9 Zubehör für elektronische Geräte
9.1 Tabletständer
9.1.1 Übersicht der benötigten Teile
9.1.2 Druckeinstellungen für den Tabletständer
9.2 Kleiner Tabletständer
9.2.1 Druckeinstellungen für den kleinen Tabletständer
9.3 Handyhalter
9.3.1 Druckeinstellungen für den Handyhalter
9.4 Handyhalter mit USB-Stick
10 Fruchtfliegenfalle
10.1 Übersicht der benötigten Teile
10.2 Probedruck der Abdeckung
10.3 Endgültiger Druck der Abdeckung
10.4 Zubereitung des Fruchtfliegenköders
11 Hamburgerpresse
11.1 Übersicht der benötigten Teile
11.2 Allgemeine Druckeinstellungen für sämtliche Teile der Hamburgerpresse
11.3 Druckeinstellungen für den Griff
11.4 Druckeinstellungen für den Außenring
11.5 Druckeinstellungen für die Oberplatte
11.6 Druckeinstellungen für die Unterplatte
11.7 Druckeinstellungen für den Zentrierbolzen
11.8 Verbindung von Griff und Oberplatte
11.9 Konstruktive Varianten
11.10 Tipps zum richtigen Einsatz der Hamburgerpresse
12 Mückenstichheiler
12.1 Übersicht der benötigten Teile
12.2 Druckeinstellungen für den Behälter
12.3 Druckeinstellungen für den Stift
12.4 Anfertigung der Holzplatte
12.5 Zusammenbau des Mückenstichheilers
12.6 Gebrauchsanweisung zur Verwendung des Mückenstichheilers
13 Blumenvase
13.1 Übersicht der benötigten Teile
13.2 Druckeinstellungen für das Gestell
13.3 Druckeinstellungen für den Halter
13.4 Druckeinstellungen für das Etikett
13.5 Nachbearbeitung des Etiketts
14 Brillengestell
14.1 Übersicht der benötigten Teile
14.2 Druckeinstellungen für den Brillenrahmen
14.3 Druckeinstellungen für die Bügel
14.4 Druckeinstellungen für die Scharniere
14.5 Zusammenbau des Brillengestells
14.6 Einfügen der Brillengläser
15 MP3-Player
15.1 MP3-Player (Mono)
15.1.1 Übersicht der benötigten Teile
15.1.2 Zusammenbau des MP3-Players (Mono)
15.1.3 Druckteile des MP3-Players (Mono)
15.1.4 Druckeinstellungen für den Halter
15.1.5 Druckeinstellungen für die Box
15.1.6 Druckeinstellungen für die Taste
15.1.7 Druckeinstellungen für den Deckel
15.1.8 Druckeinstellungen für den Lautsprecherhalter
15.1.9 Druckeinstellungen für das Horn
15.2 MP3-Player (Stereo)
15.2.1 Übersicht der benötigten Teile
15.2.2 Zusammenbau des MP3-Players (Stereo)
15.2.3 Schaltplan des MP3-Players (Stereo)
15.2.4 Druckteile des MP3-Players (Stereo)
15.2.5 Druckeinstellungen für das Horn
15.2.6 Druckeinstellungen für den Lautsprecherhalter
15.2.7 Druckeinstellungen für den Halter
15.2.8 Druckeinstellungen für die Box
15.2.9 Druckeinstellungen für den Deckel
15.2.10 Druckeinstellungen für die Taste
15.2.11 Tastenbelegung der MP3-Player-Karte
16 Tischventilator
16.1 Ventilator 80 mm
16.1.1 Übersicht der benötigten Teile
16.1.2 Zusammenbau des Ventilators (80 mm)
16.1.3 Verkabelung des Ventilators (80 mm)
16.1.4 Druckteile des Ventilators (80 mm)
16.1.5 Druckeinstellungen für das Rohr
16.1.6 Druckeinstellungen für den Halter
16.1.7 Druckeinstellungen für den Strömungsrichter
16.1.8 Druckeinstellungen für die Basis
16.2 Ventilator 120 mm
16.2.1 Übersicht der benötigten Teile
16.2.2 Zusammenbau des Ventilators (120 mm)
16.2.3 Verkabelung des Ventilators (120 mm)
16.2.4 Druckteile des Ventilators (120 mm)
16.2.5 Druckeinstellungen für die Düse
16.2.6 Druckeinstellungen für den Zapfen
16.2.7 Druckeinstellungen für den Halter
16.2.8 Druckeinstellungen für die Basis
16.3 Doppelventilator 120 mm
16.3.1 Unterbaugruppe Fußplatte
16.3.2 Unterbaugruppe Basis
16.3.3 Unterbaugruppe Ventilatorenhalter
16.3.4 Hauptbaugruppe
16.3.5 Verkabelung des Doppelventilators
16.3.6 Druckteile des Doppelventilators
16.4 Varianten der Ventilatoren (120 mm)
16.4.1 Neuteil der Düse
16.4.2 Umbauteil der Düse
16.4.3 Nachrüstteil der Düse
17 Alarmvorrichtung zum Erkennen von Filament-Problemen
17.1 Unterbaugruppe Filamentrollenhalter
17.2 Unterbaugruppe Sensorhalter
17.3 Unterbaugruppe Elektronikgehäuse
17.4 Unterbaugruppe Gestell
17.5 Verkabelung
17.6 Druckteile für die Alarmvorrichtung
17.6.1 Druckeinstellungen für den Halter
17.6.2 Druckeinstellungen für den Anschlag
17.6.3 Druckeinstellungen für den Sensorhalter
17.6.4 Druckeinstellungen für das Gehäuse
17.6.5 Druckeinstellungen für den Deckel
18 Geige
18.1 Unterbaugruppe Vorderteil
18.2 Unterbaugruppe Mittelteil
18.3 Unterbaugruppe Hinterteil
18.4 Unterbaugruppe Halter Schulterstütze
18.5 Unterbaugruppe Rohr
18.6 Baugruppe Geige
18.7 Verschraubungen
18.8 Druckteile der Geige
18.8.1 Druckeinstellungen für das Vorderteil
18.8.2 Druckeinstellungen für das Mittelteil
18.8.3 Druckeinstellungen für das Hinterteil
18.8.4 Druckeinstellungen für den Anschlag
18.8.5 Druckeinstellungen für den Halter (Kinnhalter)
18.8.6 Druckeinstellungen für den Halter (Schulterstütze)
18.8.7 Druckeinstellungen für den Steg
19 Uhrenbeweger
19.1 Baugruppen des Uhrenbewegers
19.1.1 Unterbaugruppe Innenring
19.1.2 Unterbaugruppe Mittelring
19.1.3 Unterbaugruppe Außenring
19.1.4 Unterbaugruppe Uhrenhalter
19.1.5 Unterbaugruppe Mitnehmer
19.1.6 Unterbaugruppe Gehäusedeckel
19.1.7 Unterbaugruppe Gehäusewand
19.1.8 Unterbaugruppe Gehäuseboden
19.1.9 Stücklisten des Uhrenbewegers
19.2 Verkabelung
19.3 Programmierung
19.4 Druckeinstellungen
19.4.1 Allgemeine Druckeinstellungen
19.4.2 Spezielle Druckeinstellungen
19.5 Nacharbeit und Zusammenbau
19.6 Inbetriebnahme
Lohnt sich die Anschaffung eines 3D-Druckers? Darauf gibt es nur eine Antwort: Es kommt darauf an. Zuallererst muss man sich im Klaren sein, dass 3D-Drucken ein Hobby für Kreative ist. Sich fertig modellierte Teile aus dem Netz herunterzuladen und auszudrucken, ist am Anfang eine gute Möglichkeit, den Drucker und das Druckprogramm näher kennenzulernen, doch mit der Zeit wird die Langeweile siegen. In dir wird sich der Wunsch regen, bestehende Modelle abzuändern und deinen Wünschen anzupassen, oder selbstentwickelte Objekte zu fertigen. Genau hier beginnt es, kreativ zu werden – nämlich dann, wenn man sich Gedanken macht, was für einen Gegenstand man gerne fertigen möchte. Um die eigenen Ideen umzusetzen, ist ein CAD-Programm zum Modellieren der Teile sowie ein Druckprogramm (auch Slicer-Software genannt) unentbehrlich. Im Internet gibt es ein großes Angebot kostenloser Slicing- und CAD-Software. Wenn man in der Anwendung dieser Programme noch ungeübt ist, findet man auf z.B. auf YouTube jede Menge Tutorials, die einem dabei helfen, die Programme leichter und schneller zu erlernen.
Kreativität ist das richtige Stichwort, denn hier setzt dieses Buch an. Nicht ohne Grund lautet der Titel des Buches Mach was mit 3D-Druck. Dieses Buch soll zeigen, dass 3D-Drucken mehr als das bloße Nachdrucken von Vorlagen ist, und dir Anregungen geben, was sich mit 3D-Druck alles realisieren lässt. Das Buch ist sowohl für Druckanfänger als auch für erfahrene 3D-Druck-Anwender geeignet. Es geht darin auch nicht nur ums 3D-Drucken, sondern um das Herstellen von Gegenständen. Dieses Buch vermittelt dir Fertigkeiten, die einen echten Erfinder ausmachen. Du erfährst alles, was du wissen musst, um mithilfe von 3D-Druck deine Produktidee zu realisieren: vom Konstruktionsmodell über das Drucken der Einzelteile bis zum Zusammenbau deines DIY-Objekts.
Dieses Buch enthält 25 Beispielprojekte. Dazu zählen sowohl Gebrauchsgegenstände und Arbeitsmittel als auch Gegenstände für Freizeit & Hobby. Von einfachen Utensilien bis zu komplizierten Geräten ist alles dabei. In einigen Projekten sind auch elektronische Komponenten enthalten. Die Projekte sind nach Schwierigkeitsgrad geordnet. Es wird mit einfachen, leicht zu druckenden Teilen begonnen. Zum Ende hin werden die Baugruppen dann immer komplexer. Darüber hinaus werden in Kapitel vier verschiedene Methoden vorgestellt, mit denen Druckteile miteinander verbunden werden können.
Für alle Druckteile werden allgemeine Druckeinstellungen vorgeschlagen. Falls z. B. konstruktive Herausforderungen besondere Einstellungen erforderlich machen, werden diese ausführlich dargestellt. Es wird auch beschrieben, wie man Druckprobleme bereits in der Konstruktion durch die Anwendung bestimmter Tricks umgehen kann.
Alle in diesem Buch vorgestellten Gegenstände habe ich entweder selbst entwickelt oder ich habe ein Modell aus dem Internet heruntergeladen und dieses an meine persönlichen Vorstellungen angepasst. Zu Beginn meiner 3D-Druck-Laufbahn habe ich erst einmal Druckvorlagen verwendet oder Objekte nachkonstruiert. Mit der Zeit kamen dann immer kompliziertere Apparate zustande. Am Ende habe ich mich sogar an den Einsatz von elektronischen Bauteilen herangewagt. Folgenden Tipp kann ich dir mit auf den Weg geben: Außer Kreativität solltest du beim 3D-Drucken auf jeden Fall auch viel Geduld mitbringen. Solltest du diese Geduld nicht besitzen, dann werden dir die Fehldrucke, die du mühsam über einen halben Tag hinweg produziert hast, diesen Charakterzug sicherlich noch nahebringen. Ich weiß, wovon ich spreche …
Zum Arbeiten mit diesem Buch benötigst du selbstverständlich einen 3D-Drucker. Die technischen Voraussetzungen dieses Druckers sind minimal, das heißt, fast alle Projekte aus diesem Buch benötigen nur einen Extruder und eine Druckplattform von 200 × 200 mm (ohne Heizbett). Lediglich das Vasen-Projekt aus Kapitel 13 benötigt eine Druckplattform von mindestens 250 × 200 mm. Als Druckmaterial wird in fast allen Projekten PLA vorgeschlagen. Falls man über ein Heizbett verfügt, kann man diese Teile auch mit ABS drucken. Einige wenige Projekte benötigen aus hygienischen Gründen PETg als Druckmaterial.
Eine Voraussetzung zum Erstellen der Druckdateien ist der Besitz einer Slicing-Software. Alle Druckbeispiele sind mit dem kommerziellen Programm Simplify3D (Version 4.1.2) erzeugt worden. Dieses Programm hat eine große Vielfalt an Einstellmöglichkeiten und erzeugt sehr gute Druckergebnisse. Das Programm ist kostenpflichtig und lohnt sich deshalb vor allem für Anwender, die häufig drucken. Die allermeisten der hier beschriebenen Befehle können auch mit kostenlosen Druckprogrammen erzeugt werden.
Sämtliche Druckteile, die in den Beispielprojekten aus diesem Buch zum Einsatz kommen, stehen unter plus.hanser-fachbuch.de bereit. Ganz vorne im Buch findest du den dafür benötigten Zugangscode. Zusätzlich zu den Druckdateien (stl-Format) werden die Daten auch als neutrale, von allen CAD-Programmen verarbeitbare STEP-Dateien zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise können am existierenden Modell Änderungen vorgenommen werden, was bei Daten im stl-Format meistens unmöglich ist. Ein CAD-Programm ist demnach nicht erforderlich, aber gewünscht, damit bei Bedarf Anpassungen an den Modellen vorgenommen werden können, oder kreative Weiterentwicklungen möglich werden.
Viele der Projekte gehen weit über das 3D-Drucken hinaus. Größere Baugruppen bestehen nicht nur aus Druckteilen, sondern enthalten auch (elektronische) Kaufteile, welche man sich beim Baumarkt oder bei Onlineanbietern besorgen kann. Die meisten dieser Teile können bei Amazon oder eBay bezogen werden. Normteile wie Schrauben, Muttern oder Aluminiumrohre können in jedem Baumarkt gekauft werden.
Zu Beginn jedes Beispielprojekts erhältst du eine Übersicht der benötigten Teile. Diese sogenannte Stückliste enthält sowohl die über 3D-Druck erzeugten Teile sowie alle zusätzlich benötigten Teile inklusive der genauen Referenzen und Bezugsmöglichkeiten. Bei komplexeren Projekten findest zu jedem Teil eine Positionsnummer (Abkürzung: Pos.) in der Stückliste. Die Positionsnummer findet sich auch in der technischen Zeichnung zu diesem Projekt wieder, welche die Einzelteile in der Übersicht zeigt. Über die Positionsnummern wird deutlich, um welches Teil aus der Stückliste es sich jeweils handelt.
Ich habe jedes der Teile gekauft und vermessen, um zu gewährleisten, dass die Kaufteile genau in die Druckteile passen. Trotzdem kann es passieren, dass sich im Laufe der Zeit Kaufteile mit gleicher Bestellnummer in ihren Eigenschaften verändern. Deshalb empfehle ich, die Teile zuerst zu erwerben und mit den CAD-Daten zu vergleichen, bevor du das jeweilige Teil druckst.
Hinsichtlich der Elektronikteile möchte ich noch erwähnen, dass immer Anschlusspläne vorliegen. Trotzdem solltest du im Umgang mit Strom nicht unvorsichtig sein, auch wenn nur 5–12 V Gleichstrom anliegen.
Wenn du dir unsicher bist oder keine Erfahrung auf dem Gebiet der Verkabelung hast, ist dringend anzuraten, eine im Umgang mit Elektronik erfahrene Person zurate zu ziehen, denn jeder noch so kleine Kurzschluss kann einen Brand verursachen.
Falls du noch Fragen oder Anregungen hast, dann kannst du mich gerne unter [email protected] kontaktieren. Auf der Webseite zum Buch (http://mach-was-mit-3d-druck.org) findest du Hinweise zu Aktualisierungen bzw. Änderungen, welche die Inhalte des Buches sowie den 3D-Druck im Allgemeinen betreffen.
Und nun wünsche ich dir viel Freude bei der Lektüre dieses Buches!
Villanueva de la Cañada, Januar 2023
Stephan Regele