Mein Kollege, der Ingenieur Philip Thomas, ist an den Wochenenden Fallschirmsprunglehrer. CAD macht ihm Spaß, aber er ist immer auf der Suche nach einem zusätzlichen Adrenalin-Kick. Philip hat vor kurzem das geniale Helmbefestigungssystem unten ausschließlich mit Onshape und einem 3D-Drucker entworfen und hergestellt.

Das Befestigungssystem enthält die unzähligen Elektronikteile, damit Fallschirmspringer kommunizieren und leichter die Höhe halten können – alles in einem logischen Panel angeordnet.

Diese Helmhalterung für Fallschirmspringer wurde in Onshape entworfen und mit einem 3D-Drucker hergestellt.

Wenn es Ihnen wie den meisten von uns hier bei Onshape geht, können Sie sich wahrscheinlich für neue Fertigungstechnologien richtig begeistern. Wahrscheinlich haben Sie schon einmal über die additive Fertigung (auch 3D-Druck genannt) nachgedacht. Mit dieser Technologie können Sie Bauteile nicht nur erheblich schneller herstellen, sondern auch Formen gestalten, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren unmöglich sind. Der 3D-Druck ist ideal für alle, die innovative Ideen verwirklichen wollen, ohne viel Geld zu investieren.

Haben Sie vielleicht auch eine innovative Idee, die Sie gern realisieren möchten? Ganz gleich, was Sie bauen: Der erste Schritt ist immer ein gutes 3D-Modell. Glücklicherweise braucht man mit Onshape nur einen modernen Webbrowser, um ein eigenes Design zu erstellen. Und ideal wäre, wenn man sein Bauteil entwirft und dann einfach nur auf „Drucken“ klickt ….

Ich will kein Spielverderber sein, aber es ist nicht ganz so einfach, wie einen „Knopf zu drücken“ und schon haben Sie Ihr Bauteil. Allerdings gibt noch ein paar andere Faktoren, die Ihnen die Aufgabe erheblich erleichtern werden.

Sehen wir uns kurz einige bekannte Herstellungsprinzipien an. Stellen Sie sich vor, wir würden Ihr Bauteil mit einem herkömmlichen Fertigungsverfahren herstellen. Da es sich um ein Objekt für die Massenproduktion handelt, würden wir für das Bauteil wahrscheinlich Kunststoff und ein Spritzgussverfahren verwenden. Beim Design eines Bauteils aus Kunststoff gelten bestimmte Grundregeln: Sie müssen dem Bauteil eine Formschräge hinzufügen, damit Sie es aus der Form ziehen können. Auch sollten Sie z. B. nicht zu stark unterschiedliche Wandstärken verwenden – um nur einiges zu nennen. (Übrigens bietet Onshape sehr gute Tools für Kunststoffdesigns und Gussformen). Beim 3D-Druck ist es nicht anders, wenn Sie über die Herstellbarkeit nachdenken. Um ein funktionierendes Bauteil herzustellen, sollten Sie bestimmte Design-Elemente einbauen, um Nacharbeiten und Ausschuss zu vermeiden.

Zunächst sollten Sie sich mit Ihrem Drucker gut auskennen. Jeder Drucker verwendet verschiedene Herstellungsverfahren und hat unterschiedliche Einschränkungen beim Design. Da es heute so viele Drucker auf dem Markt gibt, kann ich nicht auf die Besonderheiten jedes einzelnen Modells eingehen, aber ich werde ein paar herkömmlich Eigenschaften herausgreifen:

  1. Kennen Sie das Volumen Ihrer Baukammer. Es gibt heute Geräte auf dem Markt, die relativ kleine Bauteile bis hin zu sehr großen Volumina drucken können. Wenn Sie das abgebildete Bauteil auf einem gewöhnlichen FDM-Drucker in einem Rutsch drucken möchten, muss es vielleicht in mehrere Bauteile unterteilt werden. Glücklicherweise verfügt Onshape über einen großartigen Workflow für diese Aufgabe. Designen Sie Ihr Bauteil wie gewohnt in einem Stück. Wenn die Baukammer z. B. 20 x 20 x 15 cm groß ist und das Bauteil über diese Grenzen hinausgehen würde, können Sie das Bauteil im Onshape Part Studio ganz einfach trennen.


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  2. Was ist das eigentliche Druckmedium? Verwenden Sie Filament, Harz oder Pulver? Bei einem FDM-Drucker steht der Durchmesser des Filaments in direktem Zusammenhang mit der Wandstärke, die Sie für Ihr Bauteil wählen. Sie sollten immer prüfen, ob Sie für dünne Wände mehrere Materialschichten aufgetragen haben. Mit dem Schnittansicht-Tool in Onshape können Sie die Wände aus jeder beliebigen Ausrichtung prüfen und messen. Eine schnelle Schnittansicht und eine Messung stellen sicher, dass Sie Wandabschnitte erstellen, die auch wirklich gedruckt werden können.

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  3. Wenn Sie ein System auf Fotoharzbasis verwenden, sollten Sie bedenken, dass die Flüssigkeit einen Weg braucht, um aus den Volumina entweichen zu können, die das Harz einschließen könnten. Damit das Harz entweichen kann – vor allem im Hinblick auf die zu stützende Struktur –, sollten Sie Bohrungen im Bauteil anlegen. Damit schaffen Sie Hohlräume, in denen sich das Harz ggf. ansammeln könnte. Eine Schnittansicht ist zudem nützlich, um herauszufinden, wo die Bohrungen sitzen sollten. Mein Kollege Darren Henry hat vor kurzem alle Features der Schnittansicht untersucht, die diesen Prozess unterstützen können.
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  4. Was ist mit Bauteilen, die eine Verknüpfung mit einem eingeformten Gewinde haben, wie eine Kaffeetasse mit Deckel? Legen Sie zuerst die Gewinde im Bauteil an. Erstellen Sie dann das Bauteil passend für den Deckel. Planen Sie einen kleinen Abstand zwischen Deckel und Becher ein, damit die Bauteile richtig zusammenpassen.

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OK, jetzt, wo wir bereit sind, die Bauteile tatsächlich zu drucken, müssen wir eine Datei in Onshape erstellen, die der 3D-Drucker versteht: eine STL-Datei. Stellen Sie sich eine STL-Datei wie eine PDF-Datei eines Dokuments vor. Sie ist eine digitale, schreibgeschützte Darstellung Ihres Bauteils – ein Schnappschuss zu einem bestimmten Zeitpunkt. Jetzt können Sie die STL-Datei herunterladen und die Datei in der proprietären Pre-Processing-Software Ihres 3D-Druckers für die Produktion öffnen.

Viel Spaß beim Umsetzen Ihrer innovativen Ideen!


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