TC06 - 3D-Druck

Einführung

- Ziel ist die Erstellung eines eigenen Werkstücks für einen echten Nutzeffekt. Es soll ein Werkstück entstehen, welches eine Funktion im Alltag erfüllt.
- Dabei soll als erstes eine Idee entwickelt werden.
- Die Idee muss auf ihre Umsetzbarkeit eingeschätzt und als Skizze entwickelt werden. Dabei muss darauf geachtet werden, die eigenen Fähigkeiten nicht zu überschätzen und lieber erst einmal einen einfachen Entwurf zu erstellen. Dieser kann später noch erweitert werden.
- Anschließend soll die Skizze als 3D-Modell mit Tinkercad umgesetzt werden. Dabei wird sich zeigen, ob das technisch möglich ist.

- Was ist ein 3D-Drucker? Begriffsbestimmung/Definition
- Was bedeutet FDM und wie funktioniert es?

Was ist ein 3D-Drucker?
- eine Maschine
- erzeugt Objekte aus Schichten von Filament (Plaste u.ä.)
- 3D-Druck ist ein Urformverfahren
Wikipedia-Beitrag zum Thema
de.wikipedia.org LINK

Es gibt verschiedene Technologien für 3D-Druck. Dazu gehören Schmelzschichtung (FDM), Stereolithografie (SLA) und selektives Lasersintern (SLS) .
Am bekantesten ist das FDM-Verfahren.

wird auch als Fused Filament Fabrication (FFF) oder Fused Layer Modelling (FLM) bezeichnet.
Das Prinzip ist wie bei einer Heißklebepistole. Ein fester, strangförmiger Stoff, das Filament, wird in einem Druckkopf geschmolzen und schichtweise übereinander aufgetragen.
3D-Drucker

- Die Konstruktion von Objekten mit Hilfe eines Computers heißt Computer Aided Design, kurz CAD.
- Die Herstellung der Objekte mit einer computergesteuerten Maschine heißt Computer Aided Manufacturing, kurz CAM.

Überlege dir, welchen Gegenstand du herstellen könntest. Sprich darüber mit Eltern, Geschwistern oder Freunden♀♂.
Du kannst für die Ideenfindung auch das Internet nach Ideen für nützliche Alltagsgegenstände durchsuchen. Am Ende soll es aber möglichst ein eigenes Objekt sein.
Internet-Ideen
Notiere in einem Dokument in Lernsax, wie du gesucht hast und welche Ideen dir gefallen.
Ein Vorschlag ist ein selbst gestalteter USB-Stick. Den Speicher dafür bekommst du für 2 € vom Lehrer.
USB-Stick Pio
Schreibe dazu auf, welche eigenen Ideen du entwickelt hast und wofür du den Gegenstand benutzen willst.
Klapphaken Pio
Becherhalter Pio
Entscheide dich für höchstens 2 Ideen, die du mit dem Lehrer♂♀ besprichst.

Skizziere deine Idee als Freihandskizze auf Papier oder im Computer.
Größenbegrenzungen für das Projekt: 7 cm x 7 cm x 7 cm.
Überlege dabei, ob es so funktionieren könnte.
Besprich dich mit Mitschülern♀♂, die sehen oft Probleme, die du selbst nicht erkennst, oder haben Verbesserungsvorschläge.

- nicht zu komplizierte Objekte erstellen, oft ist es besser, einzelne Teile zu drucken und danach zusammenzufügen
- die Lage der Teile soll so sein, dass möglichst wenig in der Luft schwebt, dann benötigt man weniger Stützstrukturen

Skizziere einen Gegenstand, den du mit dem Drucker herstellen könntest, in Form einer Freihandskizze mit ungefähren Maßen auf einer Grundplatte von 5x5 cm.
Entwurf Motorrad
Entwurf Bilderhalter
Entwurf Bilderhalter
Entwurf Bank

Tinkercad https://www.tinkercad.com/ ist eine 3D-Entwicklungsumgebung, die Online überall zur Verfügung steht. Es gibt noch andere, zum Beispiel Paint 3D oder Google SketchUp und viele mehr. Wir arbeiten mit Tinkercad, weil wir da als Klasse zusammen arbeiten können.
www.tinkercad.com LINK
Melde dich in Tinkercad in deiner Klasse an, das passiert erstmalig im Unterricht.
www.tinkercad.com LINK
Schaue dir die "Anleitungen zum selbst lernen" an und probiere die Beispiele aus. Du findest sie unter Aktivitäten in deiner Klasse. Beginne mit "Let's learn Tinkercad".
Du solltest bis zur Lektion "3. Moving, Rotating, and Scaling Objects" gelangen.
Einzelne Übungen findest du in den übrigen Anleitungen.
Aktivitäten
Den englischen Text kannst du dir ins Deutsche übersetzen lassen:
Übersetzen

Skizziere die Bank von 2 Seiten und zeichne notwendige Stützstrukturen ein.
Bank
Skizziere eine Hülle für einen USB-Stick.
Der Hohlraum darin soll 21 mm lang, 14 mm breit und 5 mm hoch sein.
Am Ende des Hohlraumes muss eine kleines Loch in der Mitte sein, damit die LED zu sehen ist.
Mache deutlich, wo Stützstrukturen benötigt werden. Wie könntest du die Stützen verringern?
USB-Rohling

Der USB-Stick kann einteilig oder zweiteilig konstruiert werden.
Der Hohlraum für den USB-Stick muss mindestens die Maße L/B/H = 24/14/5 mm haben.
Einteilige Konstruktion, Stützstruktur muss rausgekratzt werden:
Achtung: bei der Konstruktion aus einem Teil den Hohlraum etwas größer machen: L/B/H = 24/15/5 mm.
Zweiteilige Konstruktion:

In dieser USB-Stick Vorlage 2 bekommt ihr einen zweiteiligen Grundkörper, auf den ihr eure eigenen Designs aufsetzen könnt.
Grundkörper
Dabei entspricht der graue Quader der Öffnung für den USB-Stick. Die 2 Hälften werden dann zusammen geklebt.
Hohlraum
Die Maße des Hohlraumes in mm sind: L/B/H: 24/14/5

Das ist eine einteilige Version mit einem Hohlraum, aus dem die Stützstruktur entfernt werden muss.

Ein Slicer (Schichter) ist eine Software, die aus einem 3D-Modell eine Datei für den 3D-Drucker vorbereitet. Sie importiert z.B. STL-Dateien aus Tinkercad.
Slicer erzeugen Druckdateien, zum Beispiel GCode-Dateien, die direkt vom Drucker verarbeitet werden können. Dabei werden die Stützstrukturen mit generiert.
Wir verwenden die Freeware "Orca-Slicer", die mit verschiedenen Druckertypen kompatibel ist.
Unser Drucker ist ein Bambu-Lab P1S. Die Parameter können wie unten gezeigt eingegeben werden.
www.orcaslicer.com LINK
- Lade am besten die portable-Version herunter, die kann man auf dem USB-Stick starten.
- Orca-Slicer öffnen:
  Ordner suchen, Datei Orca-Slicer öffnen
- Beim ersten Start von Orcaslicer müssen die Grundeinstellungen gemacht werden. Europa → Bambulab P1S →Generic PLA → Weiter → Weiter
- Nach dem Start ein neues Projekt erstellen und den Drucker richtig einstellen.
- Stützstrukturen auf Normal automatisch