Per 3D-Druck zum Würfel im Würfel
Ineinander verschachtelte Würfel sind ein beliebtes Übungsstück in der Ausbildung zum Zerspanungsmechaniker. Dieses Teil birgt einige Tücken beim Zerspanungsvorgang. Das ist beim 3D-Druck nicht anders. Es müssen einige Hindernisse überwunden werden, damit das interessante Vorhaben umgesetzt werden kann.
Der 3D-Druck ist ein großer Konkurrent für zerspanende Maschinen. Immer mehr Unternehmen erkennen dessen Potenzial. Doch bereiten augenscheinlich einfache Teile mitunter Kopfzerbrechen, sollen diese gelingen. So ist zum Beispiel bei Filamentdruckern unbedingt darauf zu achten, dass waagerechte Flächen sogenannte Stützkonturen benötigen, damit das Filament beim Drucken Halt findet. Diese müssen nach dem Druck entfernt werden.
Will man Stützkonturen möglichst vermeiden, um dieser Nacharbeit aus dem Weg zu gehen, so sind konstruktive oder aufspanntechnische Anpassungen nötig. Das Projekt „Würfel im Würfel“ demonstriert sehr schön, wie eine korrekte Aufspannung zum gewünschten Erfolg führt.
Damit das geplante Werkstück gelingt, ist es nötig sich Gedanken zu einem störungsfreien Druck zu machen.
Beim Druck per Filament ist es beispielsweise nötig, dass Konturen so ausgeführt werden, dass stets genug Fläche vorhanden ist, dem ausströmenden Filament Halt zu bieten. Im Fall der ineinander übergehenden Würfel ist es beispielsweise sinnvoll, die Würfelecken in ausreichendem Maße in den angrenzenden Würfel eindringen zu lassen, damit sich eine genügend große Kontaktfläche ergibt, die dem Filament Halt bietet.
Nach dem Zeichnen eines Würfels mit den Außenmaßen 85x85x85 Millimeter müssen zunächst alle Zylinder eingezeichnet werden, die dann vom Grundkörper mittels der booleschen Funktion „Subtraktion“ „abgezogen“ werden, wozu natürlich die vorherige Anlage einer Konstruktionsebene auf der jeweiligen Würfelfläche nötig ist. Auf diese Weise entstehen die nötigen Konturen, die den Eindruck erwecken, dass mehrere Würfel in einem Grundwürfel stecken.
Eine besondere Herausforderung ist es, an einer Ecke eine Auflagefläche einzuzeichnen, die es ermöglichen soll, den Würfel später auf einer Platte festzukleben. Diese Fläche wird zudem genutzt, den Würfel ohne Stützkonturen zu erstellen. Mit einer entsprechend platzierten Konstruktionsebene ist diese Aufgabe problemlos und leicht lösbar, da diese als Schnittwerkzeug nutzbar sind, somit aus dem Würfel separate Einzelelemente abteilbar sind.
Zum Zweck der Erzeugung einer passenden Konstruktionsebene ist es sinnvoll, eine 3D-Achse einzuzeichnen, da diese den Vorgang sehr erleichtert. Diese Funktion befindet sich bei den Werkzeugen für die Mittellinien, da eine 3D-Achse schließlich eine solche ist. Vorteilhaft ist, dass dieses Zeichenwerkzeug ohne Berücksichtigung einer Konstruktionsebene angewendet werden kann.
Die Konstruktionsebene kann nach dem Anlegen der 3D-Achse sehr einfach erzeugt werden, indem die Funktion „KE über Fläche/Kante/Achse definieren“ aufgerufen und anschließend die gewünschte Achse angeklickt wird. Unmittelbar danach wird die neue Konstruktionsebene angezeigt, die genau rechtwinklig zur 3D-Achse ausgerichtet ist.
Diese kann nun in der Z-Achse verschoben werden. Dabei ist visuell eine Kontrolle möglich, um die passende Tiefe einzustellen.
Anschließend ist es über die Funktion „Körper an Ebene trennen“ möglich, die Würfelecke oberhalb der späteren Auflagefläche als separates Element vom Würfel abzutrennen.
Nachdem der Würfel in das STL-Format exportiert wurde, kann er testweise in das Programm Rexprint eingelesen werden. Dabei stellt sich heraus, dass er in der automatisch eingenommenen Platzierung nicht gedruckt werden kann, da untenliegende Konturelemente keine Unterstützung haben, um dem Filament eine Anhaftung zu ermöglichen.
Der Würfel muss demnach in BeckerCAD so gedreht werden, dass die Auflagefläche auf dem Druckbett zum liegen kommt, da nur in dieser Position ein Druck ohne Stützkonstruktion möglich ist.
Ein Volumenmodell auszurichten ist mit einem kleinen Kniff sehr leicht. Dazu muss lediglich ein Quader als Ausrichtelement genutzt werden.
Nun kann über das Werkzeug „Körper neu positionieren“ der Würfel am Quader angedockt werden, wodurch er neu ausgerichtet wird. Dieser Vorgang muss unter Umständen mehrmals an verschiedenen Flächen des Quaders wiederholt werden, da es nicht so ohne weiteres erkennbar ist, welche Quaderfläche zur korrekten Platzierung führt.
Nach dem Platzieren des neu ausgerichteten Teils zeigt sich im Druckprogramm, dass der Würfel nun korrekt platziert wurde, somit gedruckt werden kann.
