Wer schon einmal an alten Radios geschraubt und gelötet hat, kennt diese Situation, Knöpfe oder Tasten fehlen
oder sind irreparabel beschädigt und man kann keinen Ersatz finden. Etwas ähnliches darauf stecken möchte man auch
nicht, es würde immer ein Fremdkörper sein.
Es bleibt also nur der Weg der Reproduktion, oft ein sehr mühevoller Weg. Der beste Weg ist ein Nachguß mit einem
geeigneten Gießharz. Beschreibungen solcher Prozeduren sind im Forum mehrfach zu finden. Je nach Gußform, Material
und Sorgfalt sind sehr gute Ergebnisse zu erzielen. Ein bedeutender Nachteil dieser Methode ist, daß ein Original zum
abformen vorhanden sein muß, was oft nicht der Fall ist.
Eine zweite Möglichkeit ist die komplette spanabhebende Formung (also drehen, fräsen usw.). Diese Methode erfordert
den Zugang und das Verständnis geeigneter Werkzeugmaschinen. Damit ist auch dieser Weg stark limitiert.
Eine dritte Möglichkeit hat sich nun durch den 3D-Druck aufgetan, worüber hier an einem Beispiel für einen Knopf für
eine Bella 3710W berichtet werden soll. Die Ausführungen sollen alle notwendigen Arbeitsschritte beleuchten, aber keinesfalls
eine Arbeitsanleitung zur Herstellung von Radioknöpfen sein. Es gibt auch hierbei viele verschiedene Wege, um ans Ziel zu
kommen. Ich beschreibe lediglich den von mir gewählten Weg und würde mich über Anregungen oder konstruktive Kritik
freuen. Auch ist mir bewußt, daß bei einigen Forumsmitgliedern gute Kenntnisse dieser Fertigungsmethode vorhanden sind,
von denen ich auch gerne lernen möchte. Wenn ich hier auf bekannte Einzelheiten eingehe, so dient dies nur der Vollständigkeit
meiner Ausführungen.
Der Bericht ist in folgende aufeinanderfolgenden Abschnitte gegliedert:
Ausgangszustand,
Handskizze, Maße,
3D-Zeichnung,
erzeugen der Druckerdatei,
drucken im 3d-Drucker, Material und Parameter,
Nachbearbeitung, Beschlagteile,
Montage,
Auslöser ist eine Loewe Opta Bella 3710W vom Flohmarkt. Trotz ihres Zustandes erscheint sie mir als restaurationswürdig.
Bei den Doppelknöpfen fehlt das eine Vorderteil, das zweite Vorderteil ist derart ausgebrochen, daß es auch ersetzt werden
muß (außerdem trägt der beidseitige Ersatz zu einer besseren Gesamtansicht bei).
Madeschraube und Vierkantmutter sind stark verrostet, dies hat wohl den Kunststoff gesprengt.
Am Anfang steht die Handskizze mit Aufnahme der Originalmaße und Überlegungen über Support im 3D-Drucker (das ist ein Hilfs-
gerüst zur Abstützung überhängender Teile - man kann auch hier nicht in die Luft drucken) und Hilfskonstruktionen für die anschließende
spanabhebende Nachbearbeitung. Gedanken, die man hier zu Papier bringt, ersparen Doppelarbeit und Mißverständnisse bei der 3D-Zeichnung.
Bei mir sieht das dann so aus (die Schieblehre ist nicht das Teil aus meiner Lehrzeit)
Für die Erzeugung der Druckerdatei braucht man erst einmal ein geeignetes 3D-Zeichenprogramm. Deren gibt es viele. Die professionellen
Programme wie AutoCAD 3D, Solidworks, Rhino usw. sind unerschwinglich und auch unnötig (obwohl mein Favorit Rhino ist) für unser
Bastelvergnügen. Es gibt Programme, die nur wenig oder garnichts kosten und bestens geeignet sind (z.B. Sketchup, Thinkercad usw),
ich habe mich für die opensource-Software FreeCAD entschieden, die kostenlos ist, ständig weiter entwickelt wird und sich schon jetzt
mit den großen Professionellen messen kann. Gute Tutorials finden sich in Youtube.
Ich möchte hier nun schrittweise die zeichnerische Entwicklung - auch in Einzelheiten - darstellen. In anderen 3D-Zeichenprogrammen
ist die Abfolge ähnlich, die gerenderte 3D-Darstellung kann aber deutlich abweichen. Mehrere Programme arbeiten mit 4 Bildschirmfenstern
parallel, drei für die 2D-Darstellung (Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht) und eine 3D-Darstellung. Das ist mir zu viel Information
auf dem Bildschirm.
FreeCAD hat eine 2D-3D-Umschaltung und über zwanzig Workbenches (Arbeitsbereiche mit speziellen Werkzeugen für spezielle Aufgaben).
Ich werde hier drei workbenches verwenden, die Part Design-Workbench (für die Teilekonstruktion und Wandlung von 2D in 3D), die Partworkbench
(für die Konstruktion mit Volumenkörpern) und die Draftworkbench (für spezielle Aufgaben wie z.B. Pfadverfolgungen oder Zusammenstellungen).
Vorab noch die Feststellung, daß auch hier immer verschiedene Wege zum Ziel führen. Ich habe den nachfolgend aufgezeigten Weg gewählt,
es ist jedoch möglich, daß es bessere oder effizientere Wege gibt. Ich bin für entsprechende Hinweise dankbar.
In der Workbench Part Design wird ein Sketch (Skizze) vom halben Querschnitt des Knopfes auf einer vorher festgelegten Achse (XY, XZ und YZ)
des 3-achsigen Koordinatensystems gezeichnet und vermaßt. Wenn alle notwendigen Festlegungen getroffen sind (alle Freiheitsgrade beseitigt),
wird der Umriß zur Fläche erklärt (s. nächstes Bild).
Die festgelegte Fläche des halben Querschnitts, aus der nun ein Rotationskörper erzeugt wird (s. nächstes Bild).
Der Rohkörper des Knopfes. Die grünen Teile bedeuten:
Links = Hilfskonstruktion für die Auflage auf dem Arbeitstisch des 3D-Druckers und zu Minimierung notwendigen Supportes.
Rechts = Spannzapfen zum einspannen in das Drehbankfutter (Hilfskonstruktion, die später entfernt wird)
Die nächsten Schritte sind die Bohrungen und die Taschen für die Vierkantmutter.
Die 6 mm-Bohrung für die Achse und die Taschen für die Vierkantmutter werden in der Workbench Part Design über einen Sketch mit der
Pocketfunktion ausgeführt. Für die Querbohrung für die Madeschraube wird in der Partworkbench ein zylindrischer Volumenkörper in Größe
der 3,5 mm-Bohrung plaziert und mit einer booleschen Operation von Grundkörper subtrahiert. Bleibt nur noch die Rändelung auf dem
Umfang des Kegelstumpfes. Da dies eine etwas komplizierte Konstruktionsarbeit ist, wird sie nachfolgend im Detail beschrieben.
In der Part Design-Workbench wird auf der hinteren Ringfläche des Kegelstumpfes (24 mm Durchmesser) ein Dreieck (60 Grad, 0,5 mm Einstechtiefe
in den Grundkörper) gezeichnet und vermaßt
Danach wird der Körper um 180 Grad gedreht und das gleiche Dreieck als Verlängerung auf der vorderen Ringfläche des Kegelstumpfes (20 mm
Durchmesser) gezeichnet und vermaßt
In der Draftworkbench werden die in den Grundkörper eingedrungenen Spitzen der beiden Dreiecke mit einer Linie verbunden, danach Wechsel
in die Partworkbench
In der Partworkbench wird mit der Sweepfunktion ein Volumenkörper (keilförmig) entlang der Linie (Zeichn_7) erzeugt
In der Partworkbench wird nun über eine boolesche Operation der keilförmige Volumenkörper vom Kegelstumpf subtrahiert. Die erste Kerbe
ist geschnitzt. Wechsel in die Draftworkbench
Der Sweep (die Kerbe) wird markiert und mit der Arrayfunktion werden polare Ausrichtung und die Anzahl der Kerben auf dem Umfang festgelegt,
hier = 92. Je nach Rechnerleistung können solche Operationen einige Sekunden brauchen, also nicht gleich glauben, daß sich der Rechner auf-
gehängt hat. Wenn die Markierungen auf dem Umfang sichtbar sind, umschalten in die Partworkbench und mit der bereits genannten booleschen
Operation die restlichen 91 Keile vom Grundkörper subtrahieren. Wichtig bei dieser Operation ist, zuerst den Körper zu markieren, aus dem
ausgeschnitten wird und dann das auszuschneidente Teil, Danach ist der Rändel fertig.
Da hier auf einem Kegel eine gleichmäßige Teilung durchgeführt wird, werden die Abstände der Kerben auf dem große Durchmesser des Grundkörpers
größer sein, als auf dem kleinen Durchmesser. Dieser "Fehler" wird aber hier bewusst in Kauf genommen, da er hier nicht auffällt. Natürlich ist es
möglich, das visuelle Bild eines konischen Rändels so zu verbessern, daß man die Unterschiede nicht mehr wahrnimmt. Das habe ich mir hier
verkniffen.
Die Zeichnung ist damit fertig und über die Exportfunktion kann die für den 3D-Druck notwendige STL-Datei gespeichert werden.
Für den 3D-Druck verwende ich den chinesischen CTC im charakteristischen Sperrholzgehäuse. Mittlerweile bin ich mit dem Gerät einiger Maßen
vertraut und benutze es gern. Für seinen sehr niedrigen Preis leistet der Drucker erstaunliche Ergebnisse in ausreichender Präzision. Als Material
habe ich für den Knopf PLA gewählt. Da eventuell weiß für den Knopf zu hell ist und dann als Fremdkörper an der Bella erscheinen würde, habe
ich noch PLA im Farbton Elfenbein eingekauft (Lieferer siehe thread Neues vom 3D-Drucker). Ich werde beides probieren.
Bei den Maschinenparametern waren u.a. folgende Werte eingestellt:
Drucktemperatur: 210 Grad
Arbeitstisch: 40 Grad
Auftragshöhe: 0,1 mm
Infill: 100%
Support aktiviert
Geschwindigkeitswerte: Standard
Qualität: Beste
Der Rohknopf wächst im Drucker und nach 74 Minuten war er fertig
Der Rohknopf mit innen und außen Support
Der Support lässt sich sich gut entfernen, da er am Grundkörper nur punktuell anhaftet. Trotzdem, Nacharbeit ist notwendig
Die Rückseite des Knopfes wird auf der Drehbank in seine endgültige Form gebracht. Bemerkenswert ist hier, daß man das Material auf der Drehbank
gut bearbeiten kann, aber es darf sich dabei nicht erhitzen und der Drehstahl muß gut scharf sein (auf Ölstein abziehen).
Auf der Vorderseite ist die Hilfskonstruktion entfernt worden und die Frontkonturen wurden nachgearbeitet
zur Zentrierung des Messing-Frontspiegels (gekürzter Polsternagel) wird eingebohrt
Der Messingring für die Vorderseite muß nur noch poliert und abgestochen werden
Der fertige Knopf (der Spitzer wurde nicht gedruckt )
Links der Neue in weiß
Mitte die heile Seite des Alten
Rechts der Neue in Elfenbein
Meine Kritik am derzeitigen Zustand:
- Der Rändel muß grober und andere Details müssen genauer werden
- Ein Oberflächenfinish ist wünschenswert (ohne Wechsel auf ABS)
- die Druckzeit ist zu lang, die Maschinenparameter müssen geändert werden
Ein Statement für den 3D-Druck werde ich hier nicht abgeben, obwohl ich glaube, daß in dem Verfahren Zukunftspotenzial liegt. Die "Bastelei" hat
mir insgesamt Spaß gemacht und ich konnte wieder einiges dazu lernen und wie ich eingangs schon betonte, auf Eure Anregungen und Eure
konstruktive Kritik freue ich mich
Gruß
Wilhelm
oder sind irreparabel beschädigt und man kann keinen Ersatz finden. Etwas ähnliches darauf stecken möchte man auch
nicht, es würde immer ein Fremdkörper sein.
Es bleibt also nur der Weg der Reproduktion, oft ein sehr mühevoller Weg. Der beste Weg ist ein Nachguß mit einem
geeigneten Gießharz. Beschreibungen solcher Prozeduren sind im Forum mehrfach zu finden. Je nach Gußform, Material
und Sorgfalt sind sehr gute Ergebnisse zu erzielen. Ein bedeutender Nachteil dieser Methode ist, daß ein Original zum
abformen vorhanden sein muß, was oft nicht der Fall ist.
Eine zweite Möglichkeit ist die komplette spanabhebende Formung (also drehen, fräsen usw.). Diese Methode erfordert
den Zugang und das Verständnis geeigneter Werkzeugmaschinen. Damit ist auch dieser Weg stark limitiert.
Eine dritte Möglichkeit hat sich nun durch den 3D-Druck aufgetan, worüber hier an einem Beispiel für einen Knopf für
eine Bella 3710W berichtet werden soll. Die Ausführungen sollen alle notwendigen Arbeitsschritte beleuchten, aber keinesfalls
eine Arbeitsanleitung zur Herstellung von Radioknöpfen sein. Es gibt auch hierbei viele verschiedene Wege, um ans Ziel zu
kommen. Ich beschreibe lediglich den von mir gewählten Weg und würde mich über Anregungen oder konstruktive Kritik
freuen. Auch ist mir bewußt, daß bei einigen Forumsmitgliedern gute Kenntnisse dieser Fertigungsmethode vorhanden sind,
von denen ich auch gerne lernen möchte. Wenn ich hier auf bekannte Einzelheiten eingehe, so dient dies nur der Vollständigkeit
meiner Ausführungen.
Der Bericht ist in folgende aufeinanderfolgenden Abschnitte gegliedert:
Ausgangszustand,
Handskizze, Maße,
3D-Zeichnung,
erzeugen der Druckerdatei,
drucken im 3d-Drucker, Material und Parameter,
Nachbearbeitung, Beschlagteile,
Montage,
Auslöser ist eine Loewe Opta Bella 3710W vom Flohmarkt. Trotz ihres Zustandes erscheint sie mir als restaurationswürdig.
Bei den Doppelknöpfen fehlt das eine Vorderteil, das zweite Vorderteil ist derart ausgebrochen, daß es auch ersetzt werden
muß (außerdem trägt der beidseitige Ersatz zu einer besseren Gesamtansicht bei).
Madeschraube und Vierkantmutter sind stark verrostet, dies hat wohl den Kunststoff gesprengt.
Am Anfang steht die Handskizze mit Aufnahme der Originalmaße und Überlegungen über Support im 3D-Drucker (das ist ein Hilfs-
gerüst zur Abstützung überhängender Teile - man kann auch hier nicht in die Luft drucken) und Hilfskonstruktionen für die anschließende
spanabhebende Nachbearbeitung. Gedanken, die man hier zu Papier bringt, ersparen Doppelarbeit und Mißverständnisse bei der 3D-Zeichnung.
Bei mir sieht das dann so aus (die Schieblehre ist nicht das Teil aus meiner Lehrzeit)
Für die Erzeugung der Druckerdatei braucht man erst einmal ein geeignetes 3D-Zeichenprogramm. Deren gibt es viele. Die professionellen
Programme wie AutoCAD 3D, Solidworks, Rhino usw. sind unerschwinglich und auch unnötig (obwohl mein Favorit Rhino ist) für unser
Bastelvergnügen. Es gibt Programme, die nur wenig oder garnichts kosten und bestens geeignet sind (z.B. Sketchup, Thinkercad usw),
ich habe mich für die opensource-Software FreeCAD entschieden, die kostenlos ist, ständig weiter entwickelt wird und sich schon jetzt
mit den großen Professionellen messen kann. Gute Tutorials finden sich in Youtube.
Ich möchte hier nun schrittweise die zeichnerische Entwicklung - auch in Einzelheiten - darstellen. In anderen 3D-Zeichenprogrammen
ist die Abfolge ähnlich, die gerenderte 3D-Darstellung kann aber deutlich abweichen. Mehrere Programme arbeiten mit 4 Bildschirmfenstern
parallel, drei für die 2D-Darstellung (Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht) und eine 3D-Darstellung. Das ist mir zu viel Information
auf dem Bildschirm.
FreeCAD hat eine 2D-3D-Umschaltung und über zwanzig Workbenches (Arbeitsbereiche mit speziellen Werkzeugen für spezielle Aufgaben).
Ich werde hier drei workbenches verwenden, die Part Design-Workbench (für die Teilekonstruktion und Wandlung von 2D in 3D), die Partworkbench
(für die Konstruktion mit Volumenkörpern) und die Draftworkbench (für spezielle Aufgaben wie z.B. Pfadverfolgungen oder Zusammenstellungen).
Vorab noch die Feststellung, daß auch hier immer verschiedene Wege zum Ziel führen. Ich habe den nachfolgend aufgezeigten Weg gewählt,
es ist jedoch möglich, daß es bessere oder effizientere Wege gibt. Ich bin für entsprechende Hinweise dankbar.
In der Workbench Part Design wird ein Sketch (Skizze) vom halben Querschnitt des Knopfes auf einer vorher festgelegten Achse (XY, XZ und YZ)
des 3-achsigen Koordinatensystems gezeichnet und vermaßt. Wenn alle notwendigen Festlegungen getroffen sind (alle Freiheitsgrade beseitigt),
wird der Umriß zur Fläche erklärt (s. nächstes Bild).
Die festgelegte Fläche des halben Querschnitts, aus der nun ein Rotationskörper erzeugt wird (s. nächstes Bild).
Der Rohkörper des Knopfes. Die grünen Teile bedeuten:
Links = Hilfskonstruktion für die Auflage auf dem Arbeitstisch des 3D-Druckers und zu Minimierung notwendigen Supportes.
Rechts = Spannzapfen zum einspannen in das Drehbankfutter (Hilfskonstruktion, die später entfernt wird)
Die nächsten Schritte sind die Bohrungen und die Taschen für die Vierkantmutter.
Die 6 mm-Bohrung für die Achse und die Taschen für die Vierkantmutter werden in der Workbench Part Design über einen Sketch mit der
Pocketfunktion ausgeführt. Für die Querbohrung für die Madeschraube wird in der Partworkbench ein zylindrischer Volumenkörper in Größe
der 3,5 mm-Bohrung plaziert und mit einer booleschen Operation von Grundkörper subtrahiert. Bleibt nur noch die Rändelung auf dem
Umfang des Kegelstumpfes. Da dies eine etwas komplizierte Konstruktionsarbeit ist, wird sie nachfolgend im Detail beschrieben.
In der Part Design-Workbench wird auf der hinteren Ringfläche des Kegelstumpfes (24 mm Durchmesser) ein Dreieck (60 Grad, 0,5 mm Einstechtiefe
in den Grundkörper) gezeichnet und vermaßt
Danach wird der Körper um 180 Grad gedreht und das gleiche Dreieck als Verlängerung auf der vorderen Ringfläche des Kegelstumpfes (20 mm
Durchmesser) gezeichnet und vermaßt
In der Draftworkbench werden die in den Grundkörper eingedrungenen Spitzen der beiden Dreiecke mit einer Linie verbunden, danach Wechsel
in die Partworkbench
In der Partworkbench wird mit der Sweepfunktion ein Volumenkörper (keilförmig) entlang der Linie (Zeichn_7) erzeugt
In der Partworkbench wird nun über eine boolesche Operation der keilförmige Volumenkörper vom Kegelstumpf subtrahiert. Die erste Kerbe
ist geschnitzt. Wechsel in die Draftworkbench
Der Sweep (die Kerbe) wird markiert und mit der Arrayfunktion werden polare Ausrichtung und die Anzahl der Kerben auf dem Umfang festgelegt,
hier = 92. Je nach Rechnerleistung können solche Operationen einige Sekunden brauchen, also nicht gleich glauben, daß sich der Rechner auf-
gehängt hat. Wenn die Markierungen auf dem Umfang sichtbar sind, umschalten in die Partworkbench und mit der bereits genannten booleschen
Operation die restlichen 91 Keile vom Grundkörper subtrahieren. Wichtig bei dieser Operation ist, zuerst den Körper zu markieren, aus dem
ausgeschnitten wird und dann das auszuschneidente Teil, Danach ist der Rändel fertig.
Da hier auf einem Kegel eine gleichmäßige Teilung durchgeführt wird, werden die Abstände der Kerben auf dem große Durchmesser des Grundkörpers
größer sein, als auf dem kleinen Durchmesser. Dieser "Fehler" wird aber hier bewusst in Kauf genommen, da er hier nicht auffällt. Natürlich ist es
möglich, das visuelle Bild eines konischen Rändels so zu verbessern, daß man die Unterschiede nicht mehr wahrnimmt. Das habe ich mir hier
verkniffen.
Die Zeichnung ist damit fertig und über die Exportfunktion kann die für den 3D-Druck notwendige STL-Datei gespeichert werden.
Für den 3D-Druck verwende ich den chinesischen CTC im charakteristischen Sperrholzgehäuse. Mittlerweile bin ich mit dem Gerät einiger Maßen
vertraut und benutze es gern. Für seinen sehr niedrigen Preis leistet der Drucker erstaunliche Ergebnisse in ausreichender Präzision. Als Material
habe ich für den Knopf PLA gewählt. Da eventuell weiß für den Knopf zu hell ist und dann als Fremdkörper an der Bella erscheinen würde, habe
ich noch PLA im Farbton Elfenbein eingekauft (Lieferer siehe thread Neues vom 3D-Drucker). Ich werde beides probieren.
Bei den Maschinenparametern waren u.a. folgende Werte eingestellt:
Drucktemperatur: 210 Grad
Arbeitstisch: 40 Grad
Auftragshöhe: 0,1 mm
Infill: 100%
Support aktiviert
Geschwindigkeitswerte: Standard
Qualität: Beste
Der Rohknopf wächst im Drucker und nach 74 Minuten war er fertig
Der Rohknopf mit innen und außen Support
Der Support lässt sich sich gut entfernen, da er am Grundkörper nur punktuell anhaftet. Trotzdem, Nacharbeit ist notwendig
Die Rückseite des Knopfes wird auf der Drehbank in seine endgültige Form gebracht. Bemerkenswert ist hier, daß man das Material auf der Drehbank
gut bearbeiten kann, aber es darf sich dabei nicht erhitzen und der Drehstahl muß gut scharf sein (auf Ölstein abziehen).
Auf der Vorderseite ist die Hilfskonstruktion entfernt worden und die Frontkonturen wurden nachgearbeitet
zur Zentrierung des Messing-Frontspiegels (gekürzter Polsternagel) wird eingebohrt
Der Messingring für die Vorderseite muß nur noch poliert und abgestochen werden
Der fertige Knopf (der Spitzer wurde nicht gedruckt )
Links der Neue in weiß
Mitte die heile Seite des Alten
Rechts der Neue in Elfenbein
Meine Kritik am derzeitigen Zustand:
- Der Rändel muß grober und andere Details müssen genauer werden
- Ein Oberflächenfinish ist wünschenswert (ohne Wechsel auf ABS)
- die Druckzeit ist zu lang, die Maschinenparameter müssen geändert werden
Ein Statement für den 3D-Druck werde ich hier nicht abgeben, obwohl ich glaube, daß in dem Verfahren Zukunftspotenzial liegt. Die "Bastelei" hat
mir insgesamt Spaß gemacht und ich konnte wieder einiges dazu lernen und wie ich eingangs schon betonte, auf Eure Anregungen und Eure
konstruktive Kritik freue ich mich
Gruß
Wilhelm
Niemandes Herr, Niemandes Knecht,
so ist es gut, so ist es recht
von Fallersleben
so ist es gut, so ist es recht
von Fallersleben