hi @ all

Schon lange ist es her, seit ich hier das letzte mal gepostet habe. Ich hatte einfach zu viel zu tun. (Auch mein PC-CaseCon musste ich vorerst auf Eis legen.)
Gegen Ende letzten Jahres hatte ich die Möglichkeit im Rapid Product Developement der Fachhochschule St. Gallen, ein Praktikum im Rapid Prototyping zu absolvieren.

Für alle, die nicht wissen was Rapid Prototyping ist:
Rapid Prototyping ist ein Oberbegriff für verschiedene Herstellungsverfahren, bei welchen Teile mit beinahe uneingeschränkten Formen in nur wenigen Stunden hergestellt werden können. (Meist für Prototypen). Dazu wird ein digitales 3D Modell in hunderte Schichten unterteilt, welche dann an einen Laser übermittelt werden und als 2 Dimensionale Schicht auf ein ebenes Kunststoff-Pulverbett aufgelasert wird. (SLS-Verfahren; Selective Laser Sintering). An den durch den Laser abgefahrenen Flächen schmelzen die feinen Pulverkörner leicht zusammen (versintern). Ist eine Schicht fertig gelasert, senkt sich das Pulverbett um eine Schichtdicke und eine neue Pulverschicht wird aufgetragen und mit dem Laser abgefahren. Dieser Vorgang wiederholt sich bis die ganze Höhe des Objekts erreicht ist. Ist der Vorgang abgeschlossen wird das ganze Pulverbett wieder hochgefahren. Danach können die Teile aus dem Pulver herausgenommen werden.
Die Massgenauigkeit beim SLS-Verfahren liegt bei ungefähr 0.1mm (beim 3D-Printing sind es bis zu 0.01mm).

Hier ein paar Bilder zum Rapid Prototyping (SLS-Verfahren):


links: Kubus, welcher aus 8 ineinander greifenden, beweglichen Zahnrädern besteht; dreht man eines; drehen alle =)
rechts: Schädel, welcher ein Kollege im Internet als Download für Cinema 4D gefunden, und für mich in ein anderes Datenformat umgewandelt hatte. (an dieser Stelle: Danke @ Sev0_o)


Ausschnitt aus einem Schädel, welcher per Computertomograph gescannt, und per SLS-Verfahren gesintert wurde.


Die SLS-Maschine


DAS PROJEKT:

Ein Teil meiner erhaltenen Zielsetzung war das sintern eines Projekts, welches in der Grössenordnung von ungefähr 2 Fäusten liegen sollte.

Die Idee: Nachdem ich in der zweitletzten Woche meines Aufenthalts im RPD gelernt hatte wie man ein Objekt Digitalisieren kann, kam mir der Gedanke ich könnte mir eine Computermaus sintern, welche auf meine Hand angepasst ist. Dazu könnte ich mit Modeliermasse eine Maus formen, welche ich dann Scannen und mit dem CAD weiter bearbeiten kann (Aushöhlen, Elektronikhalterung anbringen, Verbindung kreieren, usw...). Danach könnte ich das 2-Teilige Stück sintern, und ich hätte meine eigene Computermaus.

Am Montag begann ich mit der Arbeit. Ich scannte zuerst die modellierte Maus von allen notwendigen Blickwinkeln. Danach wusste ich nicht weiter, da mir Stefan letzte Woche nur erklärt hatte wie man ein Objekt scannen kann. Ich schaffte es die einzelnen Scans per „Combine Shells“-Funktion zu verbinden. Danach Exportierte ich die Datei als STL-Format. Jedoch war dieses fast 130MB gross, und ich wusste einfach nicht weiter wie ich diese Datei zu einer kleineren umwandeln kann. Ich setzte mich deshalb mit einem Kollegen in Verbindung, welcher Konstrukteur-Lehrling bei der Mettler Toledo AG ist. Doch auch dieser konnte mir nicht weiterhelfen.


Der VI-9i 3D Laserscanner arbeitet auf Grundlage der Lasertriangulation. Die Oberfläche des Objektes wird in 2,5 Sekunden mit einem Zeilenlaser berührungslos abgetastet; die reflektierten Strahlen werden digital verarbeitet.


Alle einzelnen Scans (farbig; Blickwinkel) zusammengefügt zu einer digitalen Punktewolke.

Am Abend vermasste ich das Innenleben meiner alten Computermaus und wandelte die Masse in eine CAD-Datei um. Somit hatte ich eine Halterung für die Elektronik, welche ich als Prototyp am nächsten Tag in die SLS Maschine einlesen konnte. Einen Tag später konnte ich die Elektronik der Maus problemlos mit diesem Prototypen zusammenbauen.


Die ausgemessene Elektronikhalterung meiner Maus, umgewandelt in eine CAD Datei.

Am Dienstag versuchte ich bis spät am Abend die gescannte Punktewolke in eine brauchbare CAD-Datei umzuwandeln. Dabei war ich immer noch auf mich alleine gestellt.
Später fand ich heraus, dass ich bei der Punktewolke im Rapidproduct die einzelnen Scans (Shells) nur zusammen als eine definiert hatte, jedoch diese immer noch getrennt den Körper bildeten. Mithilfe des Handbuches realisierte ich dies und fand heraus wie ich die Punktewolken zu einer zusammenfüge; Anstelle der „Combine Shells“-Funktion brauchte ich die Shells nur zu „mergen“ (zu Deutsch: mischen), danach konnte ich mit der Funktion „Make Surface“ eine Oberfläche kreieren, welche ich dann als stl-Datei Exportieren konnte. Diese Datei war nun viel kleiner. Als ich die Anzahl der Dreiecke reduziert hatte war die Datei noch 7MB. Danach hatte ich sie ausgehöhlt und so geschnitten, dass man die zwei Teile passend zusammensetzten kann.

Kaum hat man ein Problem gemeistert, stand das nächste an. – Als ich im Magics (CAD-Programm) die nachkonstruierte Elektronik in die Maus setzte, musste ich feststellen, dass das Scrollrad im Innenraum verschwinden würde. Dies bedeutete, ich musste die Maus um etwa 15mm tiefer konstruieren.


blöd: Das Scrollrad würde in der Maus verschwinden :

Nach feinsten Justierungen im Magics hatte ich die Elektronikhalterung an den richtigen Platz gebracht und konnte sie mit dem unteren Teil der Maus vereinen.


Der Mausboden, vereint mit der bereits konstruierten Elektronikhalterung.

Für den oberen Teil der Maus brauchte ich schon mehr Zeit, da ich die Freiräume für die Elektronik und das Loch für das Scrollrad noch freilegen musste. Doch nach einigen Stunden war auch dieser Schritt abgeschlossen.


Schwierigster Teil: das Anpassen des oberen Mausteils, sodass die Tasten funktionieren und nichts eingeklemmt werden kann.

Nachdem ich dies endlich geschafft hatte, fehlte mir noch eine Methode, mit der die zwei Teile zusammenhalten konnten. Ich entschied mich daher für eine Schraubverbindung, wobei ich aus Aluminium, Gewindeeinsätze herstellen würde, welche ich in die Sacklöcher einkleben kann. Dies zu konstruieren war keine grosse Sache.


Querschnitt der "Bohrung" für die späteren Gewindeeinsätze.

Zum Schluss fehlten noch drei Dinge: Das Loch an der Vorderseite für das Kabel, die Freischnitte für die Tasten und die Füsse. Dies waren die einfachsten Arbeiten am ganzen Projekt. Nur die Maustasten musste ich individuell auf die Taster der Elektronik anpassen.

Somit war das 3D Modell fertig:

Da mein Praktikumaufenthalt bereits zu Ende war, bevor ich mein 3D Modell fertig stellen konnte, war es mir nicht möglich das Modell selbst zu sintern. Deshalb wurde die fertig modellierte Maus im neuen Jahr für mich gesintert. Bald schon hatte ich ein Päckchen von St. Gallen in der hand, und darin meine selbst erstellte, 2-Teilige Computermaus.




Natürlich probierte ich sie auch gleich aus. Die Elektronik konnte ich in den unteren Teil gleich ohne Problem einsetzen.




Der obere Teil war wie vermutet noch zu minimalen Nacharbeiten fällig. Mit einem Dremel-Werkzeug hatte ich die Partie um die Tasterkontakte noch so nachbearbeitet, dass die Maustasten mit dem richtigen Druck betätigt werden konnten. Damit war dieser Teil jedoch noch nicht betriebsbereit; da ich keine Gewinde im Magics-Programm konstruieren konnte, hatte ich mich entschlossen Gewindeeinsätze aus Alu herzustellen, welche ich in den oberen Teil kleben konnte.




Somit konnte ich die zwei Teile mit zwei M4 Schrauben verbinden und die Maus war fertig.




Das Spezielle an dieser Maus ist nicht nur, dass sie genau auf meine Hand angepasst ist, sondern auch dass sie durch den lichtdurchlässigen, hellen Kunststoff bei jeder Mausbewegung in einem hellen Rot aufleuchtet. (Die Lichtquelle des Sensors wechselt vom Standby-Modus in den Aktiv-Modus).

Da ich gleich zwei solcher Gehäuse erhalten hatte, überlege ich mir nun, ob und wie ich das andere Gehäuse schleifen und farbig sprayen könnte. Dies wäre der nächste Schritt.

Natürlich werde ich auch dies dokumentieren.







;D

danke.. =)

@hobbes:
jop.. nachdem man den meissten Teil des Pulvers vom Stück abgepinselt hat, kann man das Stück (unter einem Luftabzug ) mit Pressluft abpusten. Somit werden auch die schmalen Spälte, wo die Zahnräder gelagert sind vom restlichen Pulver befreit.
Solche Spälte sollten jedoch nicht dünner sein als 0.3mm.. sonst wirds mühsam

.. da ich eine Wandstärke von 3mm gewählt habe ist das Teil praktisch unzerstörbar.. ;D

cya

hii.. =)

Ertsmals Vielen Dank für die vielen Komplimente !!

Zitat von »palme_kex«

[...]
passt sie denn auch so wie du das wolltest oder is sie durch das Tieferlegen unbequem geworden ?

naja... vor dem Tieferlegen wäre die Maus warscheinlich schon passgenauer gewesen, doch vom Style her würde ich behaupten sie sieht so besser aus das feeling bleibt einzigartig..

Zitat von »powerslide«

[...]die oberfläche ist doch eher rau oder? zumindest kenn ich das so von den rp-maschinen an denne ich gearbeitet habe..
da sollte sich durch das drauf rumfingern doch recht schnell dreck ablagern.. wäre es daher nicht sinnvoll das ganze zu schleifen und polieren?

jop, ist so, dass die Oberfläche noch ein weing rau ist. Bis heute bin ich leider noch nicht dazu gekommen sie zu schleifen. Nach dem schelifen soll das ganze noch von einer guten, scharzen Farbe umhüllt sein. Ich habe mir dazu noch überlegt dass ich auf der Stelle, wo sich die innere Handfläche befindet ein Logo anbringen sollte, welches nicht durch die Farbe verdeckt wird. Somit würde es bei aktiver Maus leuchten. Wie ich dieses logo freisetzen sollte und welche Farbe ich für die Oberfläche am bessten wählen sollte, weiss ich bis heute noch nicht. Da wäre wohl euer Rat gefragt.

Zitat von »LotadaC«

Fein, aber das mit den 8 Zahnrädern ist mir noch nicht ganz klar. Das ist doch´n Octaeder, oder nicht? Dann sollten es doch 12 sein??

Nun ja... um diese Uhrzeit konnte ich wohl nicht mehr zählen.. natürlich sind es 12 Zahnräder

Zitat von »Lev«

Sowas sollte man mal richtig rausbringen für die ganzen gamer-jungs.[...]

nun ja.. schon machbar für die, die zu viel Geld haben.. einfach Modeliermasse an mich senden



have a nice day !
=)