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Prozessoptimierung 3D-Metalldruck

Juni 25, 2020Juni 25, 2020ThomasMihatsch

Wenn Ihr eine 3D-Metaldrucker einsetzen wollt, der eine sehr gute Qualität liefert, müsst Ihr eine große anzahl von Parameter im Auge behalten. Das ins z.B. das Material, die Energie, der Weg, die Temperatur, die Layerdicke, etc.. Dem aber noch nicht genug, auch die Geometrie hat eine massiven Einfluss auf das Ergebnis. Damit Ihr das nicht alles selber aus der Erfahrung entscheiden müsst, wird man eine Simulations-Software einsetzen. Aber auch die Ergebnisse der Simulation müssen validiert werden.

Bauplatte

Es gibt eine Reihe von Test- Artefakten, die Ihr zum justieren der Simulation drucken könnt. Aus den Abweichungen zwischen dem Soll und dem Ist ermittelt Ihr die Abweichungen. Das macht Ihr so lange, bis ihr nahe am Optimum seid. Weit weg vom Optimum ist auf dem Bild rechts der erste Balken, der hat sich bei Drucken von der Platte gelöst.

Auswertung 3D-Scan

Die Auswertung mit mit dem 3D-Scan zeigt euch anhand der Falschfarbenbilder wo Ihr große Abweichungen habt. Ich setze dazu das Control X von 3D Systems ein. Zugeben, neben dem 3D-Scannen können diese Abweichungen auch mit einer taktilen Messmaschine bestimmt werden. Meiner Erfahrung nach hat das 3D-Scannen eine Reihe von Vorteilen.

Der Falschfarbenplot zeigt euch die Stellen, an denen Ihr die größten Abweichungen habt.
Nach dem Ihr das Teil mit dem Scanner erfasst habt könnt Ihr beliebig die Ausrichtung verändern, um ein Feature auszuwerten und dabei nur die Formabweichung bewerten. Den Lagefehler kompensiert Ihr dabei durch die neue Ausrichtung.
Entdeckt Ihr bereicht die Ihr weiter untersuchen wollt könnt Ihr das auf Basis der vorhandenen Scandaten erledigen ohne das Teil nochmal an die Messmaschine zu bringen.
Die 3D-Scandaten könnt ihr Platzsparend auf der Festplatte archivieren.
Die 3D-Scandaten könnt einfach verschicken und euch einen Rat vom Hersteller oder einem Partner einholen.
Druckt Ihr das selbe Teil zweimal, könnt Ihr auch eine Auswertung zwischen den beiden IST Daten vornehmen

Neben den Auswertungen, für die Optimierung des Druckprozesses könnt Ihr den 3D-Scanner natürlich auf für die Qualitätssicherung von Bauteilen, die im Auftrag drucken sollt einsetzen. … und nicht zu vergessen könnt Ihr den Scanner für das Reverse Engineering einsetzen.

3D-Scan to 3D-Print

Juni 20, 2020Juni 23, 2020ThomasMihatsch

Ihr habt ein Teil, das ihr ersetzen wollt? Also wird das Teil mit dem 3D-Scanner erfasst und dann auf dem 3D-Drucker ausgegeben. So einfach kann die Welt sein und das beste, bei vielen Teilen funktioniert das genau so.

3D-Scan to 3D-Print Schritte

Wenn das Bauteil direkt aus dem 3D-Scan-Daten gedruckt werden soll müsst Ihr beim Scannen viel Zeit in einen perfekten Scan investieren. Der sollte möglichst keine oder nur kleine Löcher haben. Bei dem Scanner müsst Ihr darauf achten, dass dieser eine ausreichende Genauigkeit hat und über eine ausreichend hohe Auflösung verfügt.

Technisch ist das einfach, da der Scanner genau das Format erzeugt, dass der Silcer benötigt um den Drucker anzusteuern. Der Scanner erzeugt das STL-File, das Ihr direkt in den Slicer importieren könnt.

Der ganz einfache Fall

Manchmal hat man Glück und das Teil ist so einfach, dass man es direkt mit dem Scanner Aufnehmen kann und 1:1 an den Drucker schickt. Vor einiger Zeit ist bei meiner Markise der Abschluss des ALU Profils aufgeflößt. Eigentlich ein einfaches billiges Teil. Aber wer ist der Hersteller der Markise und hat der noch Ersatzteile. Wenn Ihr schon mal versucht habt so ein Teil zu bestellen, könnt Ihr sicher bestätigen, dass der Aufwand vermutlich grösser ist als das Teil zu scannen und auf einem 3D-Drucker auszugeben.

3D-Scan to 3D-Print Abschlussprofil Markiese — Abschlusskappe ALU-profil

Die Genauigkeit

Bei der Genauigkeit ist meistens nicht der Scanner sondern der Drucker die limitierende Größe. Da müsst Ihr vorher überlegen, ob die Genauigkeit von dem Drucker oder dem Scanner relevant sind. Bei den FDM Druckern habt Ihr zwei Angaben zur Genauigkeit, die Layerdicke und die Auflösung in X,Y auf dem Drucktisch. Anlog gilt das für alle anderen Verfahren.

Die Auflösung

Wenn ihr die notwendige Auflösung bestimmen wollt, schaut Ihr euch die kleinsten Merkmale an, die angebildet werden sollen. Mach wir ein Beispiel: Das Bauteil hat einen Zapfen, der einen Durchmesser von 2mm hat. Wenn dieser Zapfen erfasst wird braucht Ihr ca. 10 Dreieckskanten auf dem Umfang. Der Umfang des Kreises beträgt 2mm * π = 6,3mm. Damit wird eine Auflösung des Scanners von 0,6mm erforderlich sein und das ist schon ganz schön hoch aufgelöst.

Höher als notwendig aufzulösen verlängert alle Arbeitsschritte und bringt keinen Qualitätgewinn. Das baue Teil hat ca. 150’000 Dreiecke, das Grüne hat 1’500’000 Dreiecke. Nach dem Drucken werdet Ihr zwischen den Teilen keine Unterschied mehr sehen. Aber bei dem Grünen Teil wird der Slicer lange benötigen um den G-Code zum drucken zu erzeugen.

Auf die richtige Auflösung kommt es an!

Wasserdichter Scan

Eingangs habe ich schon erwähnt, dass Scanner und Drucker beide mit dem STL Format arbeiten. Für den Slicer ist es aber notwendig ein Wasserdichtes Netz zu erzeugen. Wenn sich in dem Objekt tiefe Bohrungen befinden, ist es unter Umständen nicht möglich diese mit dem Scanner zu erfassen.

In diesem Beitrag könnt Ihr nachlesen, wie Ihr das Problem umgehen könnt.

Ist der Scan fertiggestellt, könnt Ihr mit dem Geomagic Design X ,dem Geomagic Wrap oder dem VX Model diese Löcher schließen und ein Wasserdichtes Netz erzeugen. Wem diese Werkzeuge zu teuer sind der kann sein Glück mit Meshlab probieren. Das gibt es unter remesh close hohle einen Befehl zum schließen von löchern. Das geschieht aber in vielen Fällen sehr originell.

3D Druck erstellen

Wenn Ihr ein 3D-Druck erstellen wollt, ist es relevant das richtige Materiel und die richtige Technologie auszuwählen. Bei sehr teuren Verfahren, wie dem Metaldruck, drucke ich das Teil erstmal mit einem günstigen PLA Filament. Wenn das OK ist wird in dem teuren Verfahren gedruckt.

Qualitätssicherung

Wenn Ihr ein Zahnrad für die Salatschleuder druckt werdet Ihr keine Qualitätssicherung durchführen müssen. Wenn das Bauteil kritischer ist macht es Sinn nach dem Drucken das Bauteil mit dem Scanner zu erfassen und eine Qualitätssicherung mit den Scandaten durchzuführen.

Anwendung für weiche Spannbacken

In diesem Fall benötigt Ihr nicht das Teil selber sondern eine Vorrichtung mit dem Ihr das Teil sicher für eine CNC Bearbeitung spannen könnt. Dazu wird das Teil mit dem Scanner aufgenommen. Entweder bastelt Ihr so lange am Netz bis alles passt oder Ihr erzeugt im Design X oder im Wrap mit exakten Oberflächen ein Volumenmodel, das Ihr dann von einem anderen Volumen abzieht. Der resultierende Körper enthält dann die negativ Form, die Ihr zum spannen braucht.

Ich werde dazu in nächster Zeit mal ein Video einstellen.

Entfernen der Targets

Juni 19, 2020Juni 22, 2020ThomasMihatsch

Alles fängt ganz einfach an, ihr zieht ein Target nach dem anderen aus der Rolle und klebt es auf das Objekt. Dann kommt das beste! Das Scannen und dann? Die Targets müssen wieder runter – BUH. Ich habe ein paar einfache Tipps, mit denen Ihr das das Entfernen ohne große Probleme hin bekommt.

Targets an einer Lokomotive mit Malerplane

Wenn Ihr die Targets anbringt nicht nochmal mit dem Finger festdrücken.
Versucht beim Kleben immer eine Seite etwas offen zu lassen, dann kommt Ihr nachher mit einem Schaber leichter unter das Target.
Am besten legt Ihr unter das Objekt, das Ihr von den Targets befreien wollt, eine Malerfolie. Dann könnt Ihr die Targets einfach auf die Folie fallen lassen und alles mit der Folie zusammen in der Tonne entsorgen.

Traget mit offener Seite — Target offene Seite

Einen Schaber bekommt Ihr entweder direkt bei Creaform als Zubehör oder alternativ bietet es sich an einen Silikonspachtel aus dem Baumarkt zu verwenden.

Wenn sicher alle Targets entfernt werden müssen

In einigen Bereichen ist es essenziell, dass ihr sicher seid alle Targets entfernt zu haben. Pharma, Aerospace, Kraftwerk können Branchen sein, bei denen Ihr sicher sein müsst, dass kein Target auf dem Objekt verbleibt. Ich verfolge in so einem Falle einen dreistufigen Plan.

Die Targets kleben auf der Rolle auf einem Streifen. Nachdem Ihr alle Targets angebracht habt. Behaltet auch jeden Fall den Streifen und messt die Länge nach. Auf 600mm Streifen passen 38 Targets mach pro Target 15,8mm. Damit könnt Ihr über die Länge der Streifen nachmessen, wie viele Targets Ihr verbraucht habt.
Nach dem Scannen könnt Ihr im VX Elements nachsehen, wie viele Targets der Scanner entdeckt hat. Wenn alles gut gelaufen ist wird sich diese Zahl mit der berechneten Anzahl decken. Hat der Scanner weniger Targets erkannt, seht Ihr auf dem Boden nach ob Targtes abgefallen sind.
Nun werden die Targets abgenommen und auf ein Blatt Papier geklebt. Das Blatt wird mit dem Scanner erfasst – Option nur Targets Scannen. Hoffentlich stimmt alles.

Nein – OK die Targets lassen sich am schnellsten finden, wenn Ihr diese mit einem starken Blitzlicht fotografiert. Am besten, ist dabei der Raum möglichst dunkel, dann leuchten die Targets besonders gut!