3D-Druck – eine Alternative für den anspruchsvollen Modellbauer?

  • Hallo Kollegen,


    über den 3D-Druck hat mit Sicherheit jeder von Euch schon mal etwas gehört oder gelesen. Die Idee ein Modell am PC zu zeichnen und anschließend auszudrucken ist fantastisch. Da man viel im Netz dazu lesen kann und man bei zehn gefragten Personen mindestens zwölf Meinungen erhält, habe ich mich in den letzten Monaten mit dieser Thematik etwas intensiver auseinander gesetzt und konnte mir anhand von zwei Projekten eine Meinung dazu bilden.


    Beide Projekte wurde von der Firma Shapeways mittels Stereolithografie realisiert. Bei diesem Verfahren entsteht das Werkstück in einem Becken voll flüssigem Kunstharz, das bei Beschuss mit UV-Laserlicht punktuell aushärtet. Zu Beginn wird nur der Boden des Beckens mit Kunstharz benetzt, nach Belichten der ersten Schicht wird dann der Füllstand im Becken um eine Schichtdicke erhöht und der Fokus des Lasers korrigiert. So entsteht Schicht für Schicht das Modell.


    Beim ersten Modell handelt es sich um eine Kabine eines Akkuschleppers. Dieses Modell fand ich in der Shapeways-Datenbank und lies es mir in der höchsten Qualitätsstufe „Frosted Ultra Detail“ herstellen.
    Nach der Lieferung stellte ich schnell fest, dass dem Modell noch flüssiges Kunstharz anhaftete an reinigte es mit Spülmittel und warmen Wasser. Da das Material durchsichtig ist, lackierte ich das Modell mit einer dünnen Schicht grüner Acrylfarbe von Oesling und betrachtete es mir nach dem Trocknen gründlich.

    3D-gedruckte Modell nach dem Lackieren.


    Das Material ist leicht, stabil aber dennoch relativ flexibel. Wie man auf dem Foto sehr gut erkennen kann, ist die Oberfläche an einigen stellen sehr rau. Das viel mir schon vor dem Lackieren auf aber wirklich erkennen konnte ich es erst danach. Überall dort, wo sich Bögen oder Schrägen befinden, treten die einzelnen Materialschichten deutlich hervor. Das Merkwürdige ist jedoch, wenn man mit Schleifpapier versucht diese Oberfläche plan zu schleifen passiert nichts – das gesamte Material ist rau! Nun könnte man noch versuchen dies durch auftragen von Spachtel und schleifen in ein akzeptables Maß zu bringen aber dann würde man auch sämtliche Details weg arbeiten.
    Positiv hervorzuheben sei, dass die Acrylfarbe ohne Grundierung und ohne schleifen hervorragend an dem Modell haftet! Trotz starkem Kratzen mit dem Fingernagel gelang es mir nicht, die Farbe abzubekommen!


    Ich legte das Modell zur Seite und kümmerte ich mich zunächst um andere Projekte. Kurze Zeit später bekam ich den Auftrag eine Kleinserie von Objekten für die Modellbahn zu lackieren, welche ebenfalls von der Firma Shapeways hergestellt worden waren. Diese Objekte stellen eine Art Mülleimer dar, der im Innern hol war. Der 3D-Druck war die wirtschaftlichste Methode, diese Modelle mit den vom Kunden vorgegebenen Spezifikationen herzustellen.
    So konnte ich mir nun eine weitere Meinung zu diesem Verfahren bilden, denn vielleicht hatte ich ja einfach nur ein „Montags-Modell“ erwischt.
    Nachdem ich die gedruckten Modelle erhielt, stellte ich auch hier schnell fest, dass diese mit dem flüssigen Kunstharz überzogen waren und reinigte sie. Nach dem Lackieren war ich entsetzt: Bei beinahe allen Modellen konnte man die oben angesprochene Treppenbildung deutlich erkennen! Was aber noch viel schlimmer war: bei den etwa 100 gelieferten Modellen gab es deutliche Qualitätsschwankungen, obwohl sie von der selben Charge waren! Dies ist mir bis heute unerklärlich, da das Verfahren an sich theoretisch immer die gleiche Qualität abliefern müsste.



    3D-gedrucktes Modell nach dem Lackieren. Rückseite.



    3D-gedrucktes Modell nach dem Lackieren. Rückseite.


    Mein Fazit: Der 3D-Druck ist ohne Frage eine interessante Methode zur Herstellung von Objekten. Für unseren Maßstab jedoch, kommt diese Methode nicht in Frage. Es sei denn, man schraubt seinen Anspruch herunter oder setzt die Modelle weit entfernt von Makro-Objektiven ein.
    Bei der ganzen Thematik darf man eins nicht vergessen: Um zu einem gedruckten Modell zu kommen, muss man 3D-CAD zeichnen können...


    Weitere Links:


    Stereolithografie
    3D-Drucker
    Weitere 3D-gedruckte Modelle

  • Hallo Robert,


    die neuen Möglichkeiten interessieren natürlich auch mich. Beim FREMO-Treffen in Pegnitz habe ich mich vorgestern mit einigen Leuten darüber unterhalten. Natürlich war das rauhe "Treppenproblem" auch ein Aspekt. Ein FREMO-Mitglied, berufsmäßig mit der Material bei einem start-up-Unternehmen beschäftigt, erklärte mir, dass sie dort diese Probleme "glätten" indem sie die Produkte Azetondämpfen aussetzen. Dabei löst sich das Material an und verläuft zu glatten Oberflächen.


    Vielleicht mal ausprobieren: Marmeladenglas mit Schraubverschluss, Küchenkrepp auf dem Boden, getränkt mit Azeton, darüber auf einem Blech das 3D-Produkt. Keine Ahnung, wie lange der Druck nun den Dämpfen ausgesetzt sein muss. Aber bevor man die Konstrukte frustriert in die Tonne tritt, wäre das doch mal ein paar Versuche Wert, oder?


    Meint Bruno - bob -

    Es muss nicht alles perfekt sein was gut ist

  • Ich würde sagen - warten wir noch mal 2-3 Jahre.


    Ich hab schon 3d-Prints gesehen, deren Qualität heutigen Kunststoff-Spritzguss in nichts nachstehen. Allerdings mit entsprechendem Preis.


    Was mich irritiert, ist deine Angabe, es sein Stereolithografie, Robert.


    Shapeways gibt für Frosted Detail Plastic und Frosted Ultra Detail Plastic MultiJet-Modeling (MJM) als Verfahren an.


    Das ist aber was anderes. Link - hier klicken


    Und Modelle , die in Stereolithografie hergestellt wurden, haben auch eine deutlich bessere Qualität mit natürlich entsprechendem Preis.


    Hier ein Bild der Firma NRU mit Beispielen verschiedener Schichtdicken bei diesem Verfahren.


    Könnte ich es mir leisten, würde ich gerne was mit Schichtdicke 0,01 mm fertigen lassen.

  • Also Leute,
    ich habe auch schon ettliche dieser 3-D Drucke verarbeitet. Es ist technisch möglich 3-dimensional Auszudrucken, sogar mit Hinterschneidungen, aber für die Darstellung glatter Oberflächen ist die bisher mögliche Auflösung noch viel zu grob.


    Der Begriff Integralrechnung ist noch allen bekannt? Vektorrechnung auch noch? Auf diesen beiden Prinzipien beruhen die 3-D Druckverfahren nämlich.
    Wer schon einmal versucht hat nur mit rechteckigen Lego Steinen eine runde Kugel zu bauen, kann sich vorstellen warum es diesen Treppeneffekt bei runden oder gekrümmten Oberflächen gibt. Und nichts anderes mache ich bei der Integralechnung, ich versuche mit immer kleineren eckigen Bauklötzchen mich der Kurve anzunähern.
    Das kann ich theoretisch von der softwaremässigen Ansteuerung der Drucker machen, kostet natürlich Rechenzeit. Und da die Drucker nach Zeit bezahlt werden geht das im Endeffekt auch richtig ins Teuro-Geld.


    Praktisch gibt es 2 Verfahren die bei der Auflösung Grenzen setzen.


    Einmal der Extruder der jeweils ein Klümpchen zähflüssigen Kunststoffs ablässt der bei Raumtemperatur fest wird. Viele aufeinander getürmte und nebeneinander gereihte Klümchen bilden dann des Teil. Hier ist die Größe des kleinst möglichen Klümpchens und auch die Positionierung ausschlaggebend für die erziehlbare Glätte der gekrümmten Oberflächenstruktur.


    Dann das Verfahren mit flüssigen Kunststoff der mittels eines UV-Laserstrahls aushärtet. Auch hier produziert der Laser Klümpchen die aufeinander getürmt werden. Auch hier ist die minimalste Klümpchengröße und der minimalste Verschubweg der Laserfokussierung entscheidend für die Oberflächenstruktur.


    Das ist sind die technischen Vorraussetzungen. Und die sagen Heute kann man noch nicht so glatte Strukturen erzeugen. Und je glatter, in Wirklichkeit je kleiner die Treppenstufen, desto teurer. Scotty der Replikator funktioniert noch nicht.


    Allerdings sehe ich Heute schon Einsatzmöglichkeiten bei Oberflächen die eine gewisse Rauhigkeit schon beim Vorbild aufweisen. Z.B. eine Fachwerkfassade mit verwitterter Ziegelausmauerung und rauhen Balken. Oder verschnörkelte Stuckfassaden die sich wegen ihrer Form nicht so einfach gießen lassen.

  • Hallo Kollegen,
    ich bin eigentlich sehr begeistert von dieser Methode, habe allerdings noch nie ein gedrucktes Modell in der Hand gehabt. Aber in der Miba 3/13 gab es einen Artikel zum 3D Druck in dem Modelle gebaut und Lackiert wurden, mit wie ich finde, wirklich akzeptablen Ergebnissen. Ich kann allerdings nicht sagen mit welchem Druckverfahren die Modelle hergestellt wurden, sie wurden aber in "Frosted Ultra Detail" gedruckt.
    Hier mal ein Link zur Miba Seite http://www.miba.de/miba/13/03/70.htm , in der Zeitung sind aber auch Bilder vom fertigen Modell zu sehen, vielleicht hat ja auch jemand von euch diese Ausgabe.
    Ich finde 3D Druck sehr schön, muss aber sagen, dass dabei die Handwerklichen Fertig-und Fähigkeiten in den Hintergrund rücken, weswegen man eigentlich nur bei handgefertigten Modellen so richtig selbst gebaut sagen kann. Aber dennoch eine wesentlich bessere Methode um Modelle in einer kleineren Serie zu bauen, wie z.B. Wagen oder so.


    schöne Grüße
    Christoph

  • Ich habe schon Objekte von Shapeways und von imaterialize drucken lassen - bei letzterem gefällt mir die gelieferte Qualität besser und die Objekte liegen auch nicht schräg im Druckraum, was eine evtl. vorhandene Schichtenstruktur noch deutlicher hervortreten lässt.


    Beim Material "Polyamide" bei imaterialize gibt es prinzipbedingt praktisch keine sichtbare Schichtenstruktur, dafür ist die Oberfläche relativ rauh, was sich allerdings bei der Nachbildung von Objekten, die aus Stein bestehen, gut macht:
    http://kleinbahnwiki.de/index.…l_2013#9.6.2013_Wegekreuz


    Beim Material "Prime Gray" gibt es eine sichtbare Schichtenstruktur; hier hilft entweder akzeptieren oder manuell glätten. Bei imaterialize liegt aber die xy-Ebene der Zeichnung auch wirklich horizontal im Drucker, damit sind auch die Schichten horizontal, was sie bei geschickter Planung oft kaum störend hervortreten lässt. Bei exakt vertikalen Flächen ist die Schichtenstruktur nicht besonders auffallend, bei gekrümmten oder schrägen Flächen ist sie aber nicht übersehbar.


    Für mich ist 3D-Druck ein hochinteressantes Verfahren, bei dem ich zu guten Ergebnissen kommen kann, wo ich sonst stundenlang pfriemeln müsste. Und wie oben schon geschrieben gehe ich davon aus, dass in wenigen Jahren die momentane Qualität für sehr wenig Geld zu bekommen sein wird oder für den gleichen Preis eine sehr viel höhere Qualität als momentan.

    Einmal editiert, zuletzt von Andreas R ()

  • Hallo Kollegen,


    Lutz hat es eigentlich sehr gut auf den Punkt gebracht:


    Scotty der Replikator funktioniert noch nicht.


    Die angebotene Qualität mag dem Preis gerecht sein aber mir genügt sie nicht. Mein Ziel war es herauszufinden, wozu diese Technik taugt und das ist mir mit den beiden oben beschrieben Projekten gelungen. Wenn ich die diversen Beiträge aus anderen Foren und Blogs mit meinen Ergebnissen vergleiche, scheine ich auch nicht der Einzige zu sein, der sich an der Qualität stört.


    Zitat von Joerg

    Ich würde sagen - warten wir noch mal 2-3 Jahre.


    Das habe ich vor drei Jahren schon mal in einem Forum gelesen. Ganz im Ernst.
    Ich halte es für sehr unwahrscheinlich, dass sich an den Anschaffungskosten hochwertiger 3D-Drucker noch viel ändert. Als Beispiel sei meine Fräse ins Bild gerückt: Sie hat vor zehn Jahren etwa das gleiche gekostet wie jetzt auch. Die Material- und Herstellungskosten kann man nicht unendlich nach unten drücken. Vor allem nicht, wenn es um solche Randprodukte geht. Im Handy- oder PC-Bereich sieht das anders aus – weil es sich hier um Massenprodukte handelt.


    Für mich war es ein interessanter Ausflug und natürlich werde ich die Thematik weiter im Auge behalten aber meine Modelle werde ich weiterhin auf konventionelle Weise und mit Unterstützung meiner CNC-Fräse anfertigen.


    Der Gedanke, dass ich Modelle nur noch im CAD-Programm „baue“ und dann ausdrucke, befremdet mich irgendwie... Das ist nicht mein Verständnis von Modellbau.

  • Hallo Bernhard!


    Die Anlösemethode mit Aceton kann man bei glatten runden Flächen machen. Dafür kann man das Aceton oder anderes geeignete Lösungsmittel auch direkt mit einem kleinen Pinsel auftragen.
    Aber, der *#' steckt im Detail, stelle Dir den genieteten Wasserkasten einer H0 Schmalspurdampflok vor. Die Acetonkur würde hier nur kleine Beulen und Beulchen statt scharf konturierter Nieten hervor rufen.


    Die vorgestellte Methode von C't ist nicht ganz ungefährlich.
    Auch bei den 37°C können Acetondämpfe entweichen und zündfähige Gemische :bomb: mit der Raumluft bilden => Puff +>< .
    Nichtraucher die für gute Raumbelüftung sorgen sind hier eindeutig im Vorteil ...

  • Hallo,


    in der letzten Ausgabe der c't steht wieder eine aktueller Bericht zum 3D-Druck. Ein paar Videos dazu gibt es auch. In HD-Auflösung und Vollbild kann man die „Qualität“ der gedruckten Modelle sehr gut erkennen.


    Für unseren Bereich sind äußerst geringe Schichtdicken notwendig. Da die dafür notwendigen Drucker noch immer sehr teuer sind (ab 100.000 EUR) und die Herstellungsdauer eines solchen Werkstückes bedeutend lange ist, was wiederum zu hohen Kosten führt, ist langfristig nicht damit zu rechnen, dass der 3D-Druck eine akzeptable Qualität zu einem moderaten Preis hervorbringen wird. Für mich ist diese Technik noch nicht gestorben aber Hoffnungen mache ich mir mittlerweile nicht mehr.


    Ich bin mir sicher, dass einige Modellbahn und -bau Firmen diese Technik schon längst in ihren Werkzeugpark integriert hätten, wenn sie den wirtschaftlich wäre...

  • Hallo Robert, hallo alle anderen,


    ich hatte das Glück, Anfang Dezember auf 3SAT eine spezielle Sendung zum Thema anzuschauen. Das dort Gezeigte ging weit über unseren Hobby-Anspruch hinaus und zeigte mir, dass das Verfahren in der dort gezeigten Qualität wohl nichts für den Hobby-Hausgebrauch ist, gleichwohl durchaus in der Lage sein wird, angesichts sinkender Stückzahlen, den herkömmliche Spritzgussformenbau im Kunststoff- wie auch im Metallbereich zu ersetzen. Das was in der Sendung gezeigt wurde, nämlich in einem großen "Pulverkasten" viele Werkstücke parallel "im Nutzen" zu fertigen, kann, kaufmännisch betrachtet, Modellbahnhersteller mit "jungen Geistern" überzeugen. Hohe, bankrelevante Investitionen in neue Maschinen müssten auch nicht sein, junge start-up-Unternehmen werden gern ihren (geförderten) Maschinenpark anbieten und konstruktive Intelligenz einbringen.


    Auch das Schmelzspritzverfahren wird sicherlich perfektioniert werden. Warum soll das Schmelzgut nur auf eine ebene Unterlage aufgebracht werden? Ich stelle mir vor, dass als Untergrund auch eine rechnergesteuerte drehbare "Welle" herhalten kann. damit wäre dann auch das "Stufenproblem bei runden Objekten lösbar. Vielleicht nicht gerade für 600 € am Küchentisch!


    Think positive!


    LG Bruno


    P.S.: "Glück", weil ich normalerweise um 20:15 noch kein Fernsehen gucke. Bastelzeit! Beim Studium der Programmzeitung, 3Sat ist klein versteckt, konnte ich meinen Recorder aktivieren. Und Zeit zum Anschauen habe ich mir dann auch genommen.

    Es muss nicht alles perfekt sein was gut ist

  • Das dort Gezeigte ging weit über unseren Hobby-Anspruch hinaus und zeigte mir, dass das Verfahren in der dort gezeigten Qualität wohl nichts für den Hobby-Hausgebrauch ist, gleichwohl durchaus in der Lage sein wird, angesichts sinkender Stückzahlen, den herkömmliche Spritzgussformenbau im Kunststoff- wie auch im Metallbereich zu ersetzen. Das was in der Sendung gezeigt wurde, nämlich in einem großen "Pulverkasten" viele Werkstücke parallel "im Nutzen" zu fertigen, kann, kaufmännisch betrachtet, Modellbahnhersteller mit "jungen Geistern" überzeugen. Hohe, bankrelevante Investitionen in neue Maschinen müssten auch nicht sein, junge start-up-Unternehmen werden gern ihren (geförderten) Maschinenpark anbieten und konstruktive Intelligenz einbringen.

    Wenn ich mir anschaue, wie schnell in den verschiedensten Bereichen innerhalb weniger Jahre eine Technik vom teuren Exotenstatus in den bezahlbaren Massenmarkt gewandert ist, dann bin ich sehr optimistisch, dass wir in überschaubarer Zeit sehr guten 3D-Druck bekommen werden, der auch für einen Hobbyetat erschwinglich ist.


    Auch das Schmelzspritzverfahren wird sicherlich perfektioniert werden. Warum soll das Schmelzgut nur auf eine ebene Unterlage aufgebracht werden? Ich stelle mir vor, dass als Untergrund auch eine rechnergesteuerte drehbare "Welle" herhalten kann. damit wäre dann auch das "Stufenproblem bei runden Objekten lösbar. Vielleicht nicht gerade für 600 ? am Küchentisch!

    Du meinst sowas?
    https://www.google.com/patents/EP2459361A1?cl=en


    Dazu habe ich neulich irgendwo einen kurzen Bericht gelesen - war's in der c't?


    Je nachdem, um welches Objekt es geht, finde ich auch heute schon die Qualität völlig in Ordnung, ich habe mir schon einiges drucken lassen, z.B. Klimaanlagen, Luftkanäle, Reifenstapel, Tanks, Wegekreuze, Pflasterstraßen, Wohnwägen, usw.


  • Wir drehen uns mal wieder im Kreis.
    Die Elektronik des 21. Jahrhunderts ist nach wie vor abhängig von der Mechanik des 19. Jahrhunderts.


    Wer diese Zusammenhänge begriffen und verstanden hat, der weiß auch genau was beim 3-D Druck geht und was nicht.


    Und als Lesestoff:
    http://nycshs.files.wordpress.…alnycentralmodel4th13.pdf


    Seite 31 - 39, die Geschichte von einem der auszog, sich 3-D Drucke machen ließ und sich die Mühe machte darüber zu berichten.
    Hier wird auch klar der Unterschied zwischen theoretisch möglichem Detaillierungsgrad und den real nach dem Ausdruck verbleibenden Details gezeigt.
    Ebenso werden die tatsächlichen Kosten aufgezählt, als auch der erforderliche Aufwand bei der Nachbearbeitung, die von den theoretisch agierenden Klicki-Buntis schon mal gerne unterschlagen werden.
    Sorry es ist in English und es handelt sich sich keine Deutschen Bahnen, aber wer sich die Mühe macht den Artikel durchzulesen dürfte wohl einiges an Erkenntnissen dazu gewinnen.


    Ein dankbares Vorbild für 3-D Ausdrucke nach heutigem Stand der Technik:
    http://upload.wikimedia.org/wi…Cgellandschaften_-_Ge.jpg


    Sofern der Drucker groß genug ist, kann man das Teil hier in einem Stück komplett ausdrucken und es ist diesmal tatsächlich sogar sofort gebrauchsfertig. Hier fällt die Streuselkuchenoberfläche auch nicht so negativ ins Gewicht

  • Warten wir's einfach ab ...


    Ich nutze es in der Zwischenzeit schon mal:




    2 Mal editiert, zuletzt von Andreas R ()

  • Hallo,


    nun anderthalb Jahre nach dem Start dieses Fadens frage ich kritisch: Was hat sich am Preis-Leistungsverhältnis verbessert? Ich denke, jeder von Euch kann sie sich selbst beantworten.
    Ganz interessant finde ich einen Beitrag, den ich heute Morgen im H0-Modellbahnforum gefunden habe: http://www.h0-modellbahnforum.…us-dem-FDM-D-Drucker.html
    Das gezeigt Modell ist natürlich nicht zu gebrauchen aber die Diskussion auf der zweiten Seite sind erstaunlich - man betrachtet die Materie nüchtern und realisiert, dass der 3D-Druck nicht das gelbe vom Ei ist und auch nicht werden kann, auch wenn man nun noch zehn Jahre wartet.

  • Sorry, aber zu deiner Schlußfolgerung komme ich absolut nicht. Ich selber habe nun schon mehrere 3D-Modell im Besitz bzw in der Hand gehabt und bin mit den gelieferten völlig zufrieden. Wer natürlich eine RTR-Modell erwartet, wird enttäuscht sein. Aber für den jeweiligen Preis habe ich, dem Sinn des Wortes nach, preiswerte Modelle bekommen, die es z.B. auf die US-Lok bezogen, vielleicht gerade mal in das Sortiment des Anbieter Overland Models geschafft hätten. M.W. nach noch nicht einmal das. Und das sie bisher nicht fertig gebaut ist, liegt nur an dem weiterhin fehlenden Fahrwerk. Natürlich sind die mit diesem Verfahren hergestellten Modelle nicht im Preisniveau Ramsch/Billig zu bekommen aber hat das bisher schon mal jemand bei Kleinserienmodellen erwartet ? Und dazu zähle ich sie. Und im Bereich der Straßenbahn-Modelle sind haben sich 3D-Druck-Modelle längst etabliert. Selbst mit etwas rauherem Material als bei meinen Modellen.


    Eine Diskussion über ein FDM-Modell als Basis einer Schlußfolgerung über 3D-Druck-Modelle zu nehmen, finde ich sowieso gewagt. Das mit diesem Verfahren nichts besseres zu erwarten sein wird, liegt doch auf der Hand.


    Vielleicht sind einige oder viele einfach nur zu bequem geworden ? Zu sehr verwöhnt ? Und behaften wir nicht zuviel mit Maximalforderungen. Modellbahn ist nun auch mal was mit Kompromissen. Geht doch schon bei den Radien los. Warum darf dann ein Modell nicht mal ein wenig weniger perfekt sein ? Auch ein Modell aus einem Messing-Ätzbausatz hat seine systembedingten Schwächen und bedarf der Nacharbeit. Ist aber unumstritten anerkannt und das auch völlig zu Recht. Und selbst wenn ich bei einem 3D-Modell noch nacharbeiten muss - Himmel, was ist daran sooo schlimm ?? Ich bastel nicht im Akkord. Ich nehm mir die Zeit dazu. Ist mein Hobby !


    Das ist meine Sicht der Dinge dazu.

  • Mit Zustimmung von Steve Hunter zeige ich hier mal seine Bilder, die er gerade in der fb-Gruppe "Modelers Guilde" gepostet hat.


    Es sind Makroaufnahmen von Kleinteilen, die mit dem neuen FXD Material von shapeways gedruckt wurden :