3D Druck Figuren und Modellbau

03.02.2017 - Figuren-Marktplatz

Indianer Kopf 3D DruckDie Modellation einer Figur (Miniaturmodell) kann Menschen an Grenzen der Menschlichen Leistunsfähigkeit bringen.
Dramatik off. :-D

Wenn wir als Hobbyist eine Figur erschaffen wollen, müssen wir im gewünschten Maßstab modellieren.
Abhängig von der Größe des Modells, kommen wir bei sehr kleinen Modellen schnell an unsere Grenzen.
Und selbst größere Objekte sind meist nur mit viel Übung umzusetzen.
Es kommt nicht immer nur auf feinste Details an, sondern auch auf Proportionen und Symmetrie.

Finanziell gut aufgestellte Firmen können es sich leisten, für die Massenproduktion, Master-Modelle (Uhrmodelle) in Groß (ca. 60cm) anfertigen zu lassen, um diese dann anschließend per Kopierfräser, Laser o. Ä. verkleinert in eine Grußform zu bringen (Negativ).
So kann der Bildhauer bzw. Modelleur mühelos feinste Details beim Anfertigen der Figur abbilden.

Auf dem Weg zur perfekten Figur.
Wenn du Spaß daran hast, eigene Figuren nach deinen Vorstellungen zu erschaffen, bleib beim konventionellen Modellieren, denn der 3D Druck ist teuer.

Damit meine ich nicht nur den finanziellen Aspekt, sondern vor allem die zeitliche Investition bis man zu einem Ergebnis gelangt, was diesen Aufwand rechtfertigt.

Auf meinem Pfad zum ersten 3D Modell, musste ich mich zuvor mit der Digitalen Modellation auseinander setzen.
Erste Versuche hatte ich schon Jahre zuvor mit Blender unternommen, deshalb hielt sich der zeitliche Aufwand für die Einarbeitung in Grenzen.
Für einfache Modelle ist dieses Programm ausreichend, doch bevor man hier Zeit investiert, sollte mal lieber gleich zum Maß aller Dinge greifen.

 

Zbrush!

Dieses Programm ist der Wahnsinn, die Möglichkeiten die sich daraus ergeben sind unfassbar, erdrückend!
Mit großer Macht, wächst die Verantwortung. ;-)

Ich will hier nicht auf das Programm genau eingehen aber das tollste ist die DynaMesh Funktion.
Stellt Euch ein 3D Modell vor, das die Polygone immer wieder neu anlegt nachdem etwas verändert wurde.
Es wächst quasi mit und das mit einer Polygonen Zahl von bis zu 9 Millionen (abhängig von Rechnerleistung).
Boolesche Operationen sind ein Leichtes und in Sekunden erledigt, sofern man sein Werkzeug beherrscht.
Man tendiert allerdings zur Perfektion und wird nie fertig, hier noch was da noch was.
Es geht immer besser!

Der Preis von ca. 900€ ist gerechtfertigt und absolut okay.

Figuren 3D Druck
Nachdem man sich nun seine perfekte 3D Figur modelliert hat und diese in das ungeschützte (Kopierschutz) STL Format umgewandelt hat, will man ein Objekt zum Anfassen.


Hier gibt es verschiedene Verfahren und Materialien.

Mein erster Versuch führte mich zum MultiJet Printing (MJP)

Schichtdicke: 0,032 – 0,016 mm
Werkstoff: Photopolymer VisiJet Crystal
Hier versprüht ein Druckkopf feinste Kunststoff Tropfen die unter UV Licht ausgehärtet werden.
Das Stützmaterial ist Wachs, dies wird später einfach weggeschmolzen.

Die abgebildeten Indianer hätten ca 800€ gekostet! Autsch!
Zum Glück wollte die Firma dieses Modell zu Werbezwecken nutzen, so kam ich an ein kostenloses 3D Modell.
Die Kosten für dieses Master Modell würden eine moderate Produktion von 50 Stück (Silikonform) kostenmäßig uninteressant machen.


Sockel 3D Druck Solidscape Als nächstes ließ ich dieses Wachsmodell auf einer Solidscape für die Schmuckindustrie drucken.
Genaue Daten zu dieser Maschine habe ich jetzt nicht mehr, ich glaube das Modell wurde mit einer Schichtstärke von 0,025 mm gedruckt.
Dennoch war das Ergebnis wirklich perfekt.

Fast! Denn die Bruchanfälligkeit dieser Wachsmodelle ist leider ernüchternd. Mit diesen Uhrmodellen kann man nur schwer einen Silikon Abdruck herstellen. Bei dünnen Teilen ist das Risiko eines Bruchs zu hoch.

Der Preis für 5 Köpfe Maßstab 1:25 lag bei ca. 150€

 


Zwischenzeitlich konnte ich ein Projekt mit einen Drachen durchführen.3D Druck Drache mit Ultimaker
Das FDM Verfahren (Fused Deposition Modeling) ist wohl das bekannteste.
Hier werden Kunststoffe geschmolzen und über einen Extruder schichtweise aufgetragen.

Schichten von 0,025 mm sind auch hier mittlerweile kein Problem, dies kombiniert mit einer 0,2 mm Düse ermöglicht sehr feine und gute Drucke. Diese verfahren spricht wohl die breite Masse an, sogar große Handelsketten bieten diese Drucke in ihrem Sortiment an.

Dieses Verfahren hat allerdings auch seine vor- und Nachteile.

Mit günstigen Geräten kann man ggf. eine Tasse drucken oder eine Vase.
Für den Semi Professionellen Einsatz fängt es bei 1500€ an, je nach Anforderung (Bauraum, Schichtstärke, Single oder Dual Extruder) können es aber auch mal 5000€ werden.

Der Nachteil (Singel Extruder), Hinterschneidungen bzw. Überhänge können nur mit Abstrichen gedruckt werden. Denn der Drucker kann nicht einfach in den leeren Raum drucken, er braucht Stützmaterial. Hier leidet die Druckqualität.
Das Modell muss so gedruckt werden, dass es richtig im Druckraum liegt, oder es muss beim Modellieren berücksichtigt werden, dass das Modell in einzelne Teile zerlegen wird.
Bei sehr kleinen Teilen kann es passieren, dass der Drucker hässliche Fäden zieht, die durch das Absetzten des Druckkopfes entstehen.

3D Drachenmodell bemaltIch könnte hier in diesem Drachen Projekt das Ergebnis sehr gut begutachten.
Da ich den Drachen zuvor in 12 Einzelteile zerlegt habe, war das Druckergebnis gut. Allerdings wurden alle Teile einzeln gedruckt.
Die Druckzeit lag für den Kopf bei ca. 40 Std. Die Flügel teilweise noch länger.
Dies lässt sich durch das flache Platzieren im Druckraum zwar erheblich reduzieren, allerdings wäre dann der unschöne Treppeneffekt vermehrt zu sehen.
Zwischen den einzelnen Schuppen entstanden die nervigen Fäden, die ich in mühevoller Schleifarbeit entfernen musste.
Der Kunststoff ließ sich in diesem Fall sehr schlecht nacharbeiten, da er beim Schleifen sehr schnell schmilzt und verklumpt.

Dennoch ist der Drache sehr schön geworden, vielen Dank an Jörg Cappel von Tabletop Modellbau, der mich mit seinem Ultimaker2 unterstützte! Vielen Dank Jörg ;-)

 

Ein weiteres Verfahren ist die Stereolithografie (STL, SLA).DLP 3D Druck Indianer
Bei dem ältesten Verfahren des 3D Drucks, der Steriolithografie, braucht man nur eine Ache die hoch und runter fährt.
Mit einem Laser wird ein UV empfindliches Harz schichtweise ausgehärtet. Die Oberflächen sind sauberer als beim FDM Druck.
Allerdings sind hier die Kosten für das Harz noch enorm. 1 Liter kostet ca. 150€, der Anschaffungspreis für den Drucker fängt bei ca. 1500€ an.
Mit dem Form 1+ von formlabs, ließ ich mir diese 3 Köpfe des Indianers Drucken (Pirvat für 35€). qualitätsmäßig war ich allerdings etwas enttäuscht, ich würde es als verschwommen bezeichnen. Die Schärfe des Wachsdruckers hat er einfach nicht erreicht.

Mehr kann ich einfach nicht sagen, für meine Anforderung ist das zu wenig. Vielleicht wurde hier beim Abwaschen mit Alkohol das Ergebnis negativ beeinflusst.


27 mm Zwerg 3D DruckAuf einer Ausstellung in Erfurt konnte ich diese Figur ergattern, mit gerade mal 27 mm ist das krank beeindruckend und absolut unfair.
Hier würde auf einem Drucker der Firma EnvisionTEC gedruckt. Eigentlich mit derselben Technik nur mit einem DLP Projektor.
Hier wird der Beamer so platziert, dass er von unten die einzelnen Schichten ablichtet. Meines Wissens muss die Linse modifiziert werden, sodass man die 1920 × 1080 Pixeln des Projektors auf einen sehr kleinen Bauraum bekommt. Je kleiner der Bauraum, desto besser die Qualität. Der Bauraum hier dürfte so groß wie eine Visitenkarte gewesen sein, demnach hätte man hier Probleme mit größeren Modellen.
Die Preise für so einen Drucker liegen bei ca. 15000€.

Eine eierlegende Wollmilchsau gibt es also noch nicht, ich habe das Thema hier nur angerissen, es gibt noch so viel zu beachten.
Fakt ist, jede Technik hat seine Vor- und Nachteile.
Für das Drucken von Figuren / Miniaturen scheint mir die SLA / DLP Technik im Moment das einzig Richtige zu sein.
Auch wenn hier das aufwendige Säubern mit Alkohol und die hohen Kosten für das UV empfindliche Harz, negativ zu Buche schlagen, überzeugt einfach das Druckergebnis.

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