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Die Entstehung eine selbstgedruckten Archimedischen Schraube

Wir hatten uns schon gedacht, dass der Zusammenbau des 3D-Druckers einigen Aufwand bedeuten würde und waren somit auch nicht von der Herausforderung eingeschüchtert, als das große Paket dann schließlich auf dem Tisch lag und so gar nicht nach 3D oder gar Drucker aussehen wollte.

Da wir vorher schon an einer Murmelbahn geübt hatten machten wir uns unbeeindruckt an die Arbeit und stellten schnell fest, dass die Montage zwar nicht für Gehirnschmelzen sorgen würde, allerdings Präzision und langanhaltende Konzentration verlangte. Da der Zusammenbau hauptsächlich von zwei Leuten übernommen wurde, nahm er eine ganze Weile in Anspruch.

Hier war alles noch ganz einfach…

Nachdem wir diesen Dauerlauf aber geschafft und den Druckkopf kalibriert hatten war das Gerät einsatzbereit und wir schnappten uns direkt eine der beiliegenden Objekt-Dateien, um einen Probelauf zu starten. Nach einigen Startschwierigkeiten, bei denen wir die Erfahrung machten, dass das Betätigen des Not-Aus-Schalters in der Treibersoftware stets zu einem Absturz dieser führte, erblickte das erste selbstgedruckte Objekt, eine Münze mit dem Emblem des Druckerherstellers, das Licht der Welt.

Der Drucker 🙂

Nochmal etwas genauer…

… und hier der Rest.

Nun begann die eigentliche Arbeit mit dem Drucker: Zunächst mussten wir das Objekt, welches wir drucken wollten, in einem CAD-Programm entwerfen. Zum Glück waren wir bereits im Vorfeld auf ein Video gestoßen, welches die Erstellung einer Archimedischen Schraube einigermaßen gut zeigte, so dass wir nicht den ganzen Weg über Trial-and-Error gehen mussten. Eine weitere Herausforderung war das Einarbeiten in die CAD-Software, die ohne Hilfe eines Mitschülers, der zuvor bereits mit dem Programm gearbeitet hatte, um einiges anstrengender gewesen wäre. Aber so gingen sehr viele Stunden vorbei bis der erste Entwurf stand.

Mit dem ersten Objektentwurf stießen wir auf Probleme: Er ging über die Maße hinaus, die der Drucker umsetzen konnte. Mit einem Blick auf die erwartete Druckzeit skalierten wir unseren Entwurf in der Treibersoftware des Druckers fix auf 10% – frei nach dem Motto: Was kann schlimmstenfalls passieren? Bei dieser Größe war die benötigte Zeit mit ungefähr 3 Minuten kein Problem, allerdings hatte das Ergebnis hinterher nicht mehr viel mit einer Schraube zu tun.

Unwillig, uns mit diesem Ergebnis zufrieden zu geben starteten wir direkt den nächsten Versuch: 30% Größe mit 15 Minuten Druckzeit.

 

Übersicht der Druckergebnisse vom Anfang bis zum Endergebnis (links nach rechts)

 

Wie man sieht, war die Skalierung noch immer nicht ausreichend. Bereit für den nächsten Versuch erhöhten wir die Skalierung auf 50% der Vorlage, fest entschlossen, dem Drucker eine ordentliche Archimedische Schraube abzuringen. An dieser Stelle machte uns dann aber die Software einen Strich durch die Rechnung: Der Druckauftrag startete nicht und wir nahmen an, dass bei einem größeren Objekt mehr Daten übertragen werden mussten, also gaben wir dem Gerät etwas Zeit. Schließlich zeichnete sich jedoch ab, das ein Problem vorlag und der Not-Aus-Schalter zwang diesmal nicht nur den Treiber, sondern gleich den ganzen Laptop in die Knie. Bis wir wieder die Kontrolle über Hard- und Software errungen hatten, war unsere Zeit jedoch um und wir mussten für den Tag Schluss machen. Zumindest hatten wir nun etwas Zeit, die Objektdatei zu überarbeiten.

Neuer Tag, neues Glück. So gingen wir schließlich an den dritten Versuch heran. Diesmal mit einer Vorlage, die schon den Abmessungen entsprach, welche schlussendlich auch in unser Modell eingebaut werden sollte – und siehe da: Nach 2 Stunden bekamen wir ein Ergebnis, das sich sehen lassen konnte.

Das sieht doch schon ganz gut aus!

Schnell fielen uns Möglichkeiten auf, den Druckvorgang zu optimieren: Um die Form der Schraube zu erreichen, stapelt der Drucker im Grunde lediglich Kreuze leicht versetzt übereinander. An den Stellen, an denen das Filament frei schwebt, sinkt es in der Zeit zwischen Gedrucktwerden und Erstarren jedoch ab. Über eine Verringerung der Druckgeschwindigkeit hofften wir, diesen Faktor zu begrenzen.

Der Drucker bei der Arbeit 🙂

Am nächsten Arbeitstag starteten wir den Druckvorgang erneut. Alle 50 Layer haben wir die Druckgeschwindigkeit reduziert, startend mit 75%. Diese Geschwindigkeit zeigte zwar bereits eine leichte Verbesserung, was unsere Theorie bestärkte, dass das Absinken des Filaments bei ausreichend niedriger Geschwindigkeit verhindert werden konnte, die Qualität reichte uns allerdings noch nicht aus. Während sich die Druckzeit bei 75% nur etwas verlängerte, machte sich der Unterschied bei halber Geschwindigkeit schon deutlich bemerkbar. Für die geplanten Layer benötigte der Drucker eine dreiviertel Stunde. Die Verbesserung in der Qualität konnte sich dafür aber sehen lassen. Neugierig, in wie weit sich weitere Optimierungen erzielen lassen würden, verringerten wir die Geschwindigkeit auf 25% des Standartwertes. Satte eineinhalb Stunden später kamen wir zu der Erkenntnis, dass die Qualität des Drucks zwar weiter zugenommen hatte, aber der zeitliche Mehraufwand sich nicht rechtfertigte, und einigten uns darauf, eine komplette Schraube mit halber Geschwindigkeit zu drucken – ein Kompromiss von Geschwindigkeit und Qualität.

Die optimierte Schraube druckten wir einige Tage später, da der Vorgang mit fast 5 Zeitstunden doch sehr lange dauerte. Im weiteren Verlauf wurden noch ein Halter und eine Übersetzung für den Elektromotor gedruckt

Fertiges Modell 1

Fertiges Modell 2

 

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