pib@FAU Studierende berichten über den 3D-Druck

 3D-Druck: Die Zukunft der Technologie 

Der 3D-Druck revolutioniert die Herstellung: Ob Prototypen, maßgeschneiderte Produkte oder sogar medizinische Implantate – mit additiver Fertigung entstehen Objekte Schicht für Schicht.

3D-Druck ermöglicht komplexe Projekte, wie z. B. den pib-Roboter mit relativer Leichtigkeit umzusetzen. Gedruckt wird hauptsächlich mit verschiedenen Kunststoffen wie PETG und PLA, aber auch Metalle oder Harze können beispielsweise schon genutzt werden.

Das Projekt pib@FAU

Im Rahmen des Seminars pib@FAU wird in drei Gruppen ein kleiner humanoiden Roboter gedruckt, gebaut und programmiert. Ziel des Seminars soll es sein, Berührungsängste mit modernen Technologien wie 3D-Druck, KI und Robotik zu überwinden und gelernte Inhalte für die Zukunft, z. B. für den pädagogischen Einsatz an Schulen, mitzunehmen.

Erster Druck: Poopchute-Bucket

Beim 3D-Druck entsteht während des Purge-Prozesses, insbesondere beim Drucken von mehrfarbigen Objekten, überschüssiges Filament, welches der Drucker automatisch auswirft.

Ein Poopchute-Bucket (siehe oben links) ist ein Auffangbehälter, der ausgestoßenes Filament aufnimmt. Das Material wird direkt aus dem Druckraum in diesen Behälter geleitet, anstatt sich hinter der Maschine anzusammeln.

Um nicht den Seminarraum bzw. den Boden mit Müll zu bedecken, würde dieser Poop-Bucket als erstes von der Drucken Gruppe gedruckt. Der Druck sollte zusätzlich als Test des Geräts dienen und die Funktionstüchtigkeit überprüfen.

Aktueller Stand und erfolgreiche Drucke

Damit die anderen Gruppen schnellstmöglich mit dem Bauen sowie der Programmierung beginnen konnten, starteten wir mit dem Kopf unseres humanoiden Roboters. Daraufhin wurde das Drucken der Hand eingeleitet und auch mit verschiedenfarbigem Filament [1] experimentiert. Derzeit werden die für den rechten Arm benötigten Teile gedruckt. Der linke Arm wurde bei Isento GmbH in Auftrag gegeben und sollte Mitte Dezember fertig sein.

Um den Roboter etwas Charme und Persönlichkeit zu verleihen, erhält der Roboter eine Art Namensschild am Brustkorb des Roboters, welches den Namen und das Logo der Friedrich-Alexander-Universität enthält. Hierzu wurde eine Datei des Logos in das Programm Thinkercad [2] importiert und für den Druck angepasst.

[1] Filamente, die beim 3D-Druck verwendet werden, sind spaghettidicke Kunststoffe, die auf Spulen aufgewickelt sind, erhitzt und so Schicht für Schicht auf die Druckplatte aufgetragen werden, so dass die gewünschten Objekte entstehen.

[2] Das Programm Thinkercad eignet sich durch die leichte Handhabbarkeit auch für den Einsatz im Unterricht.

Drucker Probleme und deren Behebung

Im Rahmen unseres Seminars sind alle Gruppen abhängig von der Funktionsfähigkeit unseres Druckers. Trotz eines hoch qualitativen Druckers, traten schon nach einem Monat fehlerhafte Drucke auf.

Auf dem Bild (siehe rechts) ist die Druckplatte mit den fehlerhaften Objekten zu erkenne. Es sind Filament Fäden (rechts unten), von der Plattegelöste Objekte (rechts Mitte) und größere Filament Ansammlungen (links oben) zu erkennen.

Nun da die Symptome bekannt sind, müssen die Ursachen für diese gefunden werden. Dafür wurde, in Zusammenarbeit mit den Dozenten, einige Foren und Videos studiert und nach Lösungsansätzen gesucht. Es war schnell offensichtlich, dass das Filament sich als Problemkind entpuppte. Filament zieht aus der Luft Feuchtigkeit und sobald es „nass“ wird, nimmt die Druckqualität ab und Druckcharakteristiken verändern sich.

Angewandte Lösungen:

• Drucknase ausgetauscht
• Druckgeschwindigkeit reduziert
• Filament im Drucker getrocknet (anschließend wurde ein Filamenttrockner bestellt)
• Neukalibrierung des Druckers
• (Automatische Kalibrierung der Motoren, Servos, Lidar Sensors und der Flussdynamik)

Der Drucker verwendet verschiedene Ausflussgeschwindigkeiten für das jeweilige Filament (vier mittigen Strichen) und bestimmt mithilfe des eingebauten Lidar Sensors den Strich mit den geringsten Defekten. Objekte werden nun nicht mehr „nach Ebene“, also gleichzeitig, sondern „nach Objekt“ gedruckt, um Stringing zu minimieren.

Zukunftsausblick der Gruppe Drucken

Neben den genannten akuten Lösungen müssen wir auch in Zukunft den Drucker im Blickbehalten und Warten. Mit der Auslagerung des Linken Arms an Isento GmbH wurde uns einige Arbeit abgenommen, aber noch liegt der komplette Torso vor uns. Die Gruppe Drucken arbeitet enger mit der Gruppe Bauen zusammen, um die benötigten Teile schnellstmöglich bereitzustellen.

B. Erol , L. Goroncy, C. Wanko, A. Weinlich

Schlagworte: pib, Roboter, Seminar