Begleitheft Activity booklet Manual d‘accompagnement Begeleidend boekje Cuaderno adjunto Folheto Libretto di istruzioni Сопроводительная инструкция 附带说明书
3D-Drucker Willkommen in der Welt der fischertechnik 3D-Drucker Einstieg 04 Grundlagen 04 Wie ist der 3D-Druck entstanden? 04 FDM ist geboren! 05 Komponenten 06 Extruder 06 Druckdüse 06 Druckbett 07 Endtaster 07 3D-Controller 08 Extruder / Materialtransport 08 Inbetriebnahme / Kurzanleitung 09 Softwareinstallation 09 Druckbett und Druckkopf kalibrieren 14 Druckmaterial (Filament) laden 18 Druckmaterial (Filament) wechseln oder entnehmen 19 Druckbeispiele star
D-Drucker Dateiformate 26 G-Code 26 STL-Format 27 Materialkunde 28 PLA (Biokunststoff) 28 Weitere Modellvorlagen finden 29 Software zur Konstruktion 32 Tinkercad 32 SketchUp Make 33 Sicherheitsinformationen 34 Fehlersuche 36 FAQs 38 3
3D-Drucker Einstieg Wir freuen uns, dass Sie sich für den Baukasten „3D-Drucker“ von fischertechnik entschieden haben. Mit diesem Baukasten lernen Sie die Grundlagen und Funktionsweise eines 3D-Druckers kennen. Beim Durchlesen dieser didaktischen Informationen werden Sie Schritt für Schritt an das Thema 3D-Druck - oder auch als „Additive Fertigung“ bezeichnet - herangeführt.
3D-Drucker FDM ist geboren! Als Scott Crump Ende der 80er Jahre mit einer Klebepistole in seinem Hobbyraum experimentierte, war ihm sicher noch nicht bewusst, wie sehr er die Welt mit einer neuen Entdeckung verändern würde. Nachdem er mehrere Schichten übereinander aufgebracht hatte, kam seine Tochter ins Zimmer und begutachtete sein Werk. „Das sieht ja aus wie ein Frosch!“. Dieser „Frosch“ war die Geburt des FDM-3D-Druckverfahrens (Fused Deposition Modeling).
3D-Drucker Komponenten Extruder Der Extruder ist der Hauptbestandteil des 3D-Druckers. Seine Aufgabe ist es, das Druckmaterial (Filament) zu schmelzen und durch eine Düse (Nadeldüse) zu pressen. Die Temperatursteuerung wird von einem „Thermistor“ überwacht. Thermistoren sind temperaturabhängige Widerstände, die ihren Widerstandswert in Abhängigkeit der umgebenden Temperatur verändern. Druckdüse Die Druckdüse sitzt am vorderen Ende des Extruders.
3D-Drucker Druckbett Auf dem Druckbett - oder auch Druckplattform genannt - wird das 3D-Objekt Schicht für Schicht vom Extruder aufgebaut. Das Druckbett des fischertechnik 3D-Druckers ist feststehend und bewegt sich in der Y-Achse vor und zurück. Im Zusammenspiel mit der Bewegung der X- und Z-Achse entsteht so das Druckobjekt. Endtaster Der Endtaster übernimmt bei Ihrem fischertechnik 3D-Drucker die Funktion eines Sensors.
3D-Drucker 3D-Controller Der Controller Ihres 3D-Druckers steuert nicht nur alle Systemeinheiten und Schrittmotoren, sondern auch die Bewegung des Extruders im kartesischen Koordinatensystems (X-, Y- und Z-Achse). Am Controller sind alle Schrittmotoren mit dem programmierbaren Mikroprozessor (Atmel) per Kabel verbunden. Außerdem wird hier sowohl das USB-Kabel zum PC als auch das Netzteil angeschlossen.
3D-Drucker Inbetriebnahme / Kurzanleitung Softwareinstallation Bevor Sie mit dem Einrichten des Druckers beginnen können, müssen Sie die notwendigen Druckertreiber sowie die Druckersoftware „3D Print Control“ auf Ihrem Windows PC (Version 7, 8 und 10) installieren. Starten Sie dazu das mitgelieferte Installationsprogramm von der CD.
3D-Drucker Daraufhin öffnet sich ein neues Fenster mit weiteren Reitern. Klicken Sie hier bitte auf den ersten Reiter „Verbindung“. Über diesen Menüpunkt steuern Sie den 3D-Drucker von Ihrem PC an. Die notwendigen Einstellungen entnehmen Sie bitte der folgenden Abbildung.
3D-Drucker Alle weiteren Parameter wurden bereits bei der Installation Ihres 3D-Druckers automatisch von Windows eingestellt. Sollte dies nicht der Fall sein – bzw. wurden diese im Nachhinein unbeabsichtigt verstellt – finden Sie nachfolgend die korrekten Parameter für eine manuelle Konfiguration. Wechseln Sie dazu bitte auf den nächsten Reiter „Drucker“. Dort stellen Sie bitte alle Parameter anhand der nachfolgenden Abbildung ein. Bitte beachten Sie vor allem den Punkt „Default Extruder Temperatur“.
3D-Drucker Unter dem Reiter „Extruder“ legen Sie die maximale Temperatur des Druckkopfs fest. Diese sollte bei 220 °C liegen.
3D-Drucker Die letzte Einstellung nehmen Sie bitte unter dem Reiter „Druckerform“ fest. Hier achten Sie bitte vor allem auf die Werte der Punkte „X-Max“ sowie „Y-Max“. X-Max muss auf den Wert 115, Y-Max auf 100 eingestellt werden. Diese Werte bezeichnen dann die Maße der nutzbaren Fläche in Millimeter auf dem Druckbett. Die Höhe des Druckbereichs legen Sie bitte mit 65 Millimeter fest. Schließen Sie jetzt die Einstellungen über den Punkt „Übernehmen“ ab und schließen Sie die Druckereinstellungen.
3D-Drucker Druckbett und Druckkopf kalibrieren Bevor Sie den Drucker kalibrieren, prüfen Sie bitte, ob alle Komponenten korrekt zusammengebaut wurden und die X-, Y- und Z-Achse frei und leichtgängig funktionieren. Andernfalls können Sie diesen wie folgt einstellen: Justierung der Z-Achse Öffnen Sie die obere Antriebskette und passen Sie beide Seiten so an, dass die Höhe beidseitig gleich ist.
3D-Drucker Vor dem Starten des ersten Druckauftrags müssen das Druckbett und der Druckkopf ausgerichtet werden. Nur so ist ein perfektes Druckergebnis gewährleistet! Ziel der Kalibrierung ist es, den Abstand zwischen Druckbett und Nadelspitze des Druckkopfs mithilfe der beigefügten Justierkarte auf ca. 0,2 Millimeter einzustellen, damit die erste Schicht des Filaments, das Druckmaterial, auf dem Druckbett haftet.
3D-Drucker Wechseln Sie jetzt in der Druckersoftware „3D Print Control“ auf den Punkt „Manuelle Kontrolle“. Hier finden Sie auch die „Haus-Symbole“ für die Startpositionen des Druckkopfes.
3D-Drucker Mit der beigefügten Justierkarte kontrollieren Sie jetzt den Abstand zwischen Nadelspitze des Druckkopfs und dem Druckbett. Die Justierkarte sollte gerade noch zwischen Düse und Druckbett passen und sich leicht durchziehen lassen. Falls der Abstand nicht korrekt eingestellt ist, passen Sie diesen nun wie folgt an: Fahren Sie den Druckkopf durch Drehen der oberen Spindeln (Z-Achse) soweit nach oben bzw. nach unten, bis die Nadelspitze die Justierkarte berührt.
3D-Drucker Druckmaterial (Filament) laden Zum Einführen des Filaments (Druckmaterial) muss der 3D-Drucker zuerst auf Betriebstemperatur (200 °C) aufgeheizt werden. Klicken Sie dazu im Reiter „Manuelle Kontrolle“ auf das „Extruder heizen“-Symbol unten links und warten Sie eine Minute, während sich der Druckkopf aufheizt.
3D-Drucker Durch kräftiges Drücken des Hebels an der Materialzuführung kann das Filament dann bis zur Druckdüse eingeführt werden. Damit Sie das Filament leichter einführen können, biegen Sie die ersten Zentimeter vorsichtig gerade. Das Filament ist korrekt eingeführt, wenn aus der Düse geschmolzenes Material austritt. Über das Bedienfeld „Manuelle Kontrolle“ können Sie den Extruder sowie den Filament-Transport auch zusätzlich steuern.
3D-Drucker Druckbeispiele starten Druck von G-Code-Objekten Nachdem Ihr 3D-Drucker nun eingestellt und das Filament geladen ist, starten wir den ersten Druck. Dazu gehen Sie in „3D Print Control“ bitte auf den Reiter „Öffnen“ und wählen dort das Druckbeispiel „chip-ft.gcode“ aus dem Verzeichnis c:\Programme\3D-Print-Control\Samples aus. Daraufhin öffnet sich das Druckobjekt und wird in der Druckvorschau angezeigt.
3D-Drucker Jetzt müssen Sie nur noch auf „Drucken“ klicken und der fischertechnik 3D-Drucker beginnt mit dem Ausdruck der Beispieldatei. Zuerst wird ein Ring um das eigentliche Objekt herum gedruckt. So ist gewährleistet, dass das Filament ordnungsgemäß fließt, wenn anschließend das eigentliche Objekt gedruckt wird. Sollte das Filament nicht auf der Druckplatte haften, befindet sich die Nadelspitze des Druckkopfs zu hoch über der Druckplatte.
3D-Drucker Druckobjekt entnehmen Um Ihr Objekt nach dem Druck zu entnehmen lassen Sie es bitte zuerst abkühlen und versuchen Sie dann, es vorsichtig von Hand zu lösen. Falls das Objekt zu fest sitzt, benutzen sie bitte einen Spachtel um es vorsichtig vom Druckbett zu lösen. Druck von STL-Objekten Um eine STL-Datei zu öffnen, gehen Sie in „3D Print Control“ bitte auf den Reiter „Öffnen“ und wählen jetzt das Druckbeispiel „chip-ft.stl“ auf der mitgelieferten CD aus.
3D-Drucker Daraufhin startet „3D Print Control“ mit der Umrechnung der STL-Datei und zeigt diese kurz darauf im Vorschaufenster an. Wie bei den G-Code-Dateien müssen Sie jetzt nur noch auf „Drucken“ klicken und der fischertechnik 3D-Drucker startet mit dem Ausdruck. Über die „Druckvorschau“ werden Sie jetzt über den aktuellen Fortschritt des Druckvorgangs informiert und können dem Druckkopf im Vorschaufenster folgen.
3D-Drucker 3D-Druckverfahren Wie bereits erwähnt, beruht der 3D-Druck - oder in der Fachsprache als „Additive Manufacturing“ bezeichnet - auf dem sogenannten additiven Fertigungsverfahren. Wie der Name schon beschreibt, werden die jeweiligen Objekte Schicht für Schicht aufgetragen, im Gegensatz zum subtraktiven Verfahren (Fräsen, Drehen etc.), bei dem das Objekt durch Abtragen des jeweiligen Materials entsteht.
3D-Drucker Punkten verschmolzen. Nach jeder Schicht wird neues Pulver aufgetragen und erneut per Laser geschmolzen - so entsteht Schritt für Schritt das Druckobjekt. Am Ende des Druckvorgangs ist das gesamte Druckbett mit Material gefüllt. Das Objekt wird nun vom Pulver mit Druckluft befreit und das überschüssige, nicht verschmolzene Material wieder dem nächsten Druckvorgang zugeführt.
3D-Drucker Dateiformate Damit der fischertechnik 3D-Drucker überhaupt Objekte ausdrucken kann, benötigt er speziell dafür aufbereitete Steuerdaten. Diese Daten werden dann vom sogenannten „Controller“, dem Gehirn und Steuereinheit, in die notwendige Bewegung umgesetzt. Ob der Druckkopf nun nach links, nach hinten oder nach oben fährt – all diese Befehle werden über die Druckdaten gesteuert. G-Code Ihr fischertechnik 3D-Drucker verwendet als Dateiformat den sogenannten „G-Code“.
3D-Drucker STL-Format Ein weiteres Standardformat im 3D-Druck ist das sogenannte „.STL“-Format (Surface Tesselation Language). Damit ist die Beschreibung der Oberfläche von 3D-Objekten mit Hilfe von „Dreiecksflächen“ gemeint. Genauer gesagt wird jede dieser Dreiecke durch drei Eckpunkte und die zugehörige Fläche des Dreieckes beschrieben. Diese geometrischen Werte werden in spezieller Form für die weitere Datenaufbereitung und den Druckprozess benötigt.
3D-Drucker Materialkunde PLA (Biokunststoff) Wie bereits erwähnt, arbeitet Ihr fischertechnik 3D-Drucker mit dem sogenannten FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling). Als Druckmaterial, auch Filament genannt, verwendet er PLA (Polilactic Acid). PLA ist einfach zu handhaben, besitzt unbedenkliche Umwelteigenschaften sowohl bei der Verarbeitung als auch bei der Entsorgung und wird auf Basis von Milchsäuremolekülen hergestellt.
3D-Drucker Weitere Modellvorlagen finden Wie Sie sehen, kann Ihr fischertechnik 3D-Drucker all Ihre kreativen Ideen umsetzen. Wenn Sie Ihre Druckobjekte nicht selbst konstruieren möchten, bietet das Internet eine Vielzahl von Plattformen, wo Sie sich Modellvorlagen als G-Code- oder STL-Datei kostenfrei oder gegen Gebühr herunterladen können. Anhand dieser Modellvorlagen erweitern Sie nicht nur Ihr Wissen zum 3D-Druck, sondern üben auch für die Konstruktion eigener Objekte.
3D-Drucker www.thingiverse.com www.threeding.com www.stlhive.
3D-Drucker www.libre3d.com www.stlfinder.
3D-Drucker Software zur Konstruktion Bis jetzt haben Sie bereits die Beispieldateien und vielleicht auch Objekte aus dem Internet gedruckt. Wenn Sie aber eigene Ideen und Konstruktionen umsetzen möchten, kommen Sie an einem Konstruktionsprogramm, auch CADProgramm genannt, nicht vorbei. Mit ihm stehen Ihnen alle Wege zur Umsetzung Ihrer kreativen Ideen offen. Wir stellen Ihnen mit Thinkercad und SketchUp Make zwei ideale Einsteigerlösungen vor.
3D-Drucker SketchUp Make Auch SketchUp Make ist eine kostenlose Designsoftware (Freeware) zur Konstruktion von eigenen Modellen – und ideal für Einsteiger geeignet. Mit SketchUp Make können Sie schnell und unkompliziert eigene dreidimensionale Objekte anlegen oder verändern. Die fertigen Modelle können Sie unter anderem in Google Earth und Google Maps veröffentlichen oder in der 3D-Galerie ins Internet stellen. Und wenn Ihre Anforderungen wachsen, ist ein Upgrade auf die Pro-Version jederzeit möglich. www.
3D-Drucker Sicherheitsinformationen Beim Umgang mit Ihrem fischertechnik 3D-Drucker beachten Sie bitte folgende Sicherheitshinweise: Aufsicht durch einen Erwachsenen Der fischertechnik 3D-Drucker ist für Jugendliche ab 14 Jahren geeignet.
3D-Drucker Elektromagnetische Störungen Sollte der 3-D-Drucker durch elektromagnetische Einflüsse gestört werden, kann er nach Ende der Störung bestimmungsgemäß weiter benutzt werden. Eventuell müssen die Stromversorgung des Controllers sowie die USB-Verbindung kurz unterbrochen und der Controller neu gestartet werden. Richtig entsorgen Hinweise zum Umweltschutz: Die elektrischen und elektronischen Bauteile dieses Baukastens gehören nicht in den Hausmüll.
3D-Drucker Fehlersuche Düse / Druckkopf reinigen Nach einiger Zeit kann es vorkommen, dass die Düse des Druckkopfs verschmutzt. Um diese zu reinigen, fahren Sie den Druckkopf in eine gut erreichbare Position und heizen den Druckkopf auf 220 C auf. Reinigen Sie die Düse nun vorsichtig mit einer kleinen Messingdrahtbürste. Druckbett Damit das PLA auf dem Druckbett gut haftet, sollten Sie diese von Zeit zu Zeit mit einem Glasreiniger reinigen, um Staub oder Fett zu entfernen.
3D-Drucker Schlechte Druckergebnisse Form: Wenn die Form des Druckobjekts nicht der vorgegebenen Geometrie entspricht (z. B. ein Zylinder nicht richtig rund ist), kann das daran liegen, das in der X- oder Y-Achse Spiel vorhanden ist, dass bei einem Richtungswechsel zur Verfälschung des Druckergebnisses führt. Stellen Sie die Achsen bitte spielfrei ein (siehe Bauanleitung). Oberfläche: Fließt das Filament ungleichmäßig oder wird es nicht richtig befördert, könnte neben einer verschmutzten Düse (s.o.
3D-Drucker Extruder „rattert“ und Ritzel springt über Eventuell ist die Druckdüse verschmutzt oder verstopft. Reinigung s.o. Keine Verbindung zum Controller Stellen Sie bitte sicher, dass in den Druckereinstellungen die richtige COMSchnittstelle ausgewählt ist. Ist dies korrekt, bitte die Druckersoftware „3D Print Control“ schließen und die Stromversorgung sowie das USB-Kabel am Controller abziehen.