Erstellt von bolleken96  |  Antworten: 60  |  Aufrufe: 6763
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  1. #1
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Hallo Danix,

    wie versprochen und wie gewohn verspätet, schreibe ich nun ein paar Informationen zum Thema STL oder allgemein Rapid Prototyping. Als Beispiel nach den allgemeinen Infos gibt es den Bau einer Rakete.

    1. Bekanntlich können mit Hilfe von 3d-Software virtuelle Modelle gebaut werden. Solche Software ist normalerweise (noch) nicht für den Hausgebrauch gedacht, sondern für die Industrie und auch die Filmbranche. Heutige Filmproduktionen kommen ohne Specialeffekts und Modelle, die am Rechner gebaut wurden, nicht mehr aus. Dabei ist die Software von Alias führend bei der Visualisierung. Zur Konstruktion von beispielsweise Fahrzeug- oder Flugzeugteilen wird Software wie Catia oder Unigraphics verwendet. Dann gibt es noch eine Reihe Programme, die von Industriedesignern benutzt werden (Rhino, 3d Studio Max, usw.). Damit solche virtuellen Modelle real werden können, gibt es unterschiedliche Verfahren, um daraus wirkliche Modelle, die man anfassen kann, zu machen. Hierfür wird aus der 3d-Software ein sogenanntes STL-File exportiert. Dieses File kann dann für die unterschiedlichen Reproduktionsverfahren genutzt werden. Ich möchte hier zwei Varianten der Reproduktion vorstellen:

    1a) Stereo-Lithografie

    Auf einer Basis wird das virtuelle Modell plaziert. Diese Basis steht in einem Tank mit Harz. Wenn die Maschine gestartet wird, beginnt ein Laser, die Bereiche des flüssigen Harzes oberhalb der Basis zu belichten, die zu dem virtuellen Modell gehören. An diesen belichteten Stellen härtet das Harz aus und so wird ein erstes festes Volumen erzeugt. Nach der Belichtung fährt ein Schieber über die Basis, die das überschüssige Harz abstreift. Diese erste Schicht ist teilweise weniger als 0,1 mm hoch. Nachdem dieser erste Prozess abgeschlossen ist, wird die nächste Schicht entsprechend der Geometrie des virtuellen Modells belichtet, bis das Modell fertig ist. Nacharbeit entsteht dann insofern, als dass eine gitterartige Grundstruktur unterhalb des Modells von der Basis entfernt werden muss. Ausserdem muss das Modell noch für eine halbe Stunde in eine Art Sonnenbank, wo das Harz dann unter dem Einfluss von UV-Licht vollständig aushärtet. Weitere Nacharbeit kann entstehen, da sich durch das Schichten des Materials eine Art Treppenbildung in der Oberfläche bildet (vgl. die ersten Nadeldrucker).
    Das Modell hat die Transparenz und Farbe von Honig.

    1b) Schicht-Laser-Sintern

    Die Modelle sehen ähnlich aus wie bei STL. Das Verfahren ist jedoch etwas anders. Ein feines Kunststofpulver befindet sich in einem Tank und wird mit einem Laser schichtweise entsprechend der Geometrie des virtuellen Modells verschmolzen. Das Resultat ist ein schneeweisses Modell, das aber ebenfalls eine Treppenbildung aufweist.

    Da solche Reproduktionsverfahren noch am Anfang ihrer Entwicklung stehen, sind dort noch erhebliche Fortschritte zu erwarten (denkt mal an den Fortschritt bei herkömmlichen Druckern). Aber ich würde diesen Prozess dennoch als 3D-Drucken bezeichnen. Hier steckt gerade für Modellbauer erhebliches Potential. Denn im Grunde baut man am Computer ein Mastermodell, das in jedem beliebigen Massstab reproduziert werden kann. Also stellt euch vor, in zehn oder zwanzig Jahren baut ihr eure eigenen Modelle am Computer und entscheidet dann ob es 1:24 oder 1:500 werden soll.

    Noch ist allerdings auch die Software sehr teuer, deshalb konnte ich meine Modelle auch nur in der Uni oder bei der Arbeit bauen, da ich privat kein Geld für eine so teure Lizenz habe (fangen je nach Software bei etwa 1000€ an). Die Reproduktionsmaschinen kosten einige 100000€. Wer sich allerdings von Euch daran versuchen will, kann bei Universitäten, Kunststoffirmen oder professionellen Modellbauern anfragen. Dabei wird die Universität noch das günstigste Angebot machen. Realistisch ist aber wahrscheinlich, dass diese Modellbautechnik etwas für die ferne Zukunft ist.

    Ach ja, ich hatte einmal Glück, dass eine Firma mit Kunststoffen für dieses Verfahren experimentierte und so dankbar für ein 3D-File war. So konnte ich ein Modell umsonst reproduzieren lassen.

    Als nächstes zeige ich euch, wie eine Rakete am Rechner entstehen kann.

    Bolleken

  2. Schau dir mal die beiden Links an:
    diesen Bestseller und die Flugzeug-Kategorie

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  3. #2
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Der Bau einer Rakete:

    In einer 3D-Software findet man oft eine Vier-Seiten-Ansicht (Top, Front, Right, Perspektive). Das ist wichtig für den Aufbau des Modells.
    Die Grundform der Rakete ist rotationssymetrisch. Daher kann man die Aussenkontur inmit einer Kurve bestimmen.

  4. #3
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    hier das bild.
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  5. #4
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Nach Erstellung der Kurve wird diese um die X-Achse rotiert, woraus sich ein Volumen ergibt. Die Grundform der Rakete ist schon fertig.
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  6. #5
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Danach werden die offenen Enden verschlossen, denn, dies ist eine Grundregel beim Modellieren fürs Rapid Prototyping, Volumen müssen immer geschlossen sein.
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  7. #6
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Nachdem der Grundkörper fertig ist, wird dieser mit sogenannten Hilfsflächen getrennt, d.h. in mehrere Stücke zerteilt. Dies ist wichtig, wenn Oberflächenstrukturen und Segmente dargestellt werden soll. So kann später aufwendiges nachgravieren gespart werden.
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  8. #7
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Das nächste Bild zeigt die getrennten Segmente.
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  9. #8
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Würde nun ein STL-Modell erzeugt, könnte man am Ende keine Segmente erkennen, da noch die eigentlichen Blechstösse fehlen. Am einfachsten kann man diese nun erzeugen, in denen man die Segmente wieder mit Hilfsflächen verschliesst (...)
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  10. Hallo

    Schau dir doch mal die Luftfahrt-Kategorie an

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  11. #9
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    (...) und nun auf die Kanten einen kleinen Radius setzt (beachte die roten Pfeile).
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  12. #10
    bolleken96

    Avatar von bolleken96
    Das folgende Bild zeigt den Raketenrumpf mit seinen Segmenten, die Hilfsflächen wurden gelöscht und so entstand wieder ein Volumen.
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