Ultimaker 3D Drucker Workshop Erfahrungsbericht

19Apr12

FabLab Hochschule Luzern, SchweizDas FabLab der Hochschule Luzern (Schweiz) bietet seit 2011 einen viertägigen Workshop an, in welchem bis zu 10 Teilnehmer den 3D Drucker Ultimaker unter kundiger Anleitung zusammenbauen. Die einzige Voraussetzung für den Workshop ist handwerkliches Geschick. Von Vorteil sind Ausdauer und Geduld. Aber weder spezielle IT- noch Elektronik-Kentnisse werden benötigt.

In diesem Beitrag schildere ich meine Erfahrungen aller vier Tage (s.u.).

Durch die vermehrte Medienberichterstattung (z.B. DRS 3 13.7.11) der letzten Monate zum Thema 3D Druck hat auch an der Hochschule die Nachfrage nach dem Ultimaker Workshop stark zugenommen, wie der Kursleiter Roman Jurt bestätigt. Beide Kurse für dieses Jahr waren bereits nach kurzer Zeit ausgebucht. Weitere Kurse sind derzeit in Planung.

Neben dem Zusammenbau des Druckers, besteht noch genügend Zeit um die benötigte Software kennenzulernen und dann mit dem 3D Druck eigener Objekte zu starten. In den Kosten des Workshops ist auch der Drucker selbst enthalten.

Der Ultimaker ist ein FDM Drucker, d.h. er erstellt ein 3D Objekt aus dünnen Schichten geschmolzenen Kunsstoffs wie PLA oder ABS. Er ist einer der derzeit schnellsten 3D Drucker in diesem Segment und bietet dabei eine der besten Auflösungen (Schichtdicke bis nur 0,04! mm möglich; Wandstärke 0,4 mm = Düsendurchmesser).

Tag 1, 20.4.12:

Die Vorfreude der letzten Tage war bereits gross und ich konnte es kaum mehr erwarten. Wir sind insgesamt 11 Teilnehmer, die während vier Tagen den 3D Drucker Ultimaker unter kundiger Anleitung von Roman Jurt und Ramun Berger zusammenbauen, funktionstüchtig machen und ausgiebig ausprobieren werden. Eine gute Truppe und entspannte Atmosphäre.

Interessant sind die unterschiedlichen Motivationsgründe der Teilnehmer, den Workshop zu besuchen. Einige sind aus dem Bildungsbereich und wollen herausfinden, ob und wie das Thema 3D Druck an Schüler oder Erwachsene weitervermittelt werden kann. Andere interessieren sich für neue Geschäftsmöglichkeiten oder wollen in ihrem beruflichen Umfeld 3D Druck gezielt einsetzen. Mit dem Ultimaker könnten sie bspw. dreidimensionale Prototypen sehr schnell und kostengünstig herstellen. Etwa die Hälfte der Teilnehmer hat einen Informatik-, Ingenieur- oder Elektrotechnik Background. Wir alle sind gespannt, die Vorteile des 3D Drucks in der Praxis auszuprobieren.

Jetzt beginnen wir mit der Arbeit. Wir bekommen die Bauanleitungen und alle erforderlichen Teile. Eine aufs Erste erschreckend grosse Menge. Interessant hierbei ist, dass alle Bauteile aus MDF Holz im FabLab vor Ort via Lasercutter selbst hergestellt werden. Diese vor Ort Produktion ist ein riesiger Vorteil und eine der Grundideen des RepRap Vordenkers Andrew Bowyer.

Als erstes bauen wir das Gehäuse zusammen. Eine der einfachsten Übungen und damit ideal als “Aufwärmübung”. Ein erstes Erfolgserlebnis und gutes Gefühl, zu sehen, wie der eigene Drucker bereits nach kurzer Zeit die erste Form annimmt.

Anschliessend werden die Motoren befestigt, die später den Druckkopf und die Bauplattform in x-, y- und z-Richtung bewegen.

Anspruchsvoller wird es dann beim Einbau der x- und y-Achsen. Hier zeigt sich einer der grössten Vorteile solch eines Workshops. Die Kursleiter geben sehr wertvolle Tipps, wir Teilnehmer tauschen uns aus, oder schauen an einem bereits fertigen Ultimaker nach, wie es fertig/richtig aussehen soll.

Schliesslich starte ich mit dem Zusammenbau des Extruderkopfes (Druckkopf), einem der diffizilsten und wichtigsten Teile. Der verflüssigte Kunsstoff aus der Extruderdüse wird im Druckvorgang später ein 3D Objekt Schicht für Schicht aufbauen.

Tag 2, 21.4.12:

Nach insgesamt 2.5 Stunden ist endlich der Extruderkopf fertig. Ob wir alles richtig gemacht haben, zeigt allerdings erst ganz am Ende des Zusammenbaus mit der ersten Inbetriebnahme.

Weiter geht es mit der Bauplattform, auf welcher später das 3D Modell gedruckt wird. Dazu noch der Einbau der z-Achsen. Plötzlich fehlt ein kleines Holzteil. Doch kein Problem. Roman stellt kurzerhand ein Ersatzteil mit dem Lasercutter her. Sehr genial!

Jetzt sieht der Ultimaker schon fast fertig aus. Nun widme ich mich dem Zusammenbau des Feeder-Mechanismus, der den Kunsstoffdraht von der Spule in den Extruderkopf transportiert. Für den reibungslosen Betrieb auch ein essentieller Bestandteil.

Alle Workshop-Teilnehmer kommen gut und schnell voran. Roman und Ramun erzählen, dass der Hersteller des Ultimakers seit der vorherigen Version einiges verbessert und vereinfacht hat. Auch die Erfahrungen aus den vorangegangen Workshops führen zu einiger Arbeitseinsparung.

Nun geht es mit der Installation der Elektronik weiter. Den Lüfter für die Platine mit dem Arduino Mikrocontroller dichten wir zusätzlich mit Kreppband ab. Insbesondere die Steuerungselektronik der Schrittmotoren wird sehr warm und benötigt ausreichend Kühlung.

Der Anschluss der vielen Kabel gestaltet sich einfacher als gedacht. Alles ist sehr gut dokumentiert und angeschrieben. Bald kann der erste Funktionstest starten.

Tag 3, 27.4.12:

Vor dem Anschalten prüfe ich nochmals, ob alle Kabel richtig angeschlossen sind und versuche sie so zu ordnen, dass sie nirgends im Weg sind. Dann geht es an die Feinjustierung der Bauplattform. Horizontal muss der Abstand zum Extruderkopf gleich sein. Jetzt noch die Überprüfung der fünf Stopp-Trigger. Diese gewährleisten, dass der Extruderkopf nicht über die maximale Fläche in X-, Y- oder Z-Richtung hinausfährt.

11.20 Uhr, jetzt schliesse ich den elektrischen Strom an und schalte meinen Ultimaker ein. Ein spannender Moment. Juhu, er lebt! Und auch die anderen Ultimaker der Kollegen zeigen erste Lebenszeichen. Alle sind erleichtert.

3D Drucker Ultimaker Workshop LuzernDann installieren wir die benötigte Software, z.B. die OpenSource Software ReplicatorG und schliessen den Drucker via USB an unsere Laptops an. Als erstes probieren wir, ob der Druckkopf sauber in alle Richtugen fährt und rechtzeitig stoppt. Es klappt!

Jetzt kann der erste richtige Drucktest losgehen. Über die Software heize ich den Druckkopf auf 230° C vor. Dann schiebe ich den PLA-Kunsstoffdraht in den Extruder-Motor bis zum Extruderkopf. Durch leichten Druck auf den Draht kommt zum ersten mal der geschmolzene Kunststoff ganz fein aus der Extruderdüse.First Ultimaker test-print

Nun starten wir den Test-Druck. In ReplicatorG wählen wir den Test-Würfel aus und generieren den “GCode”. Diese Maschinenanweisungen teilen dem Drucker genau mit, wie er das Objekt zu drucken hat. Der Druck startet und fasziniert schaue ich dem Druckvorgang zu.

Langsam und Schicht um Schicht, entsteht der Würfel. Nach 3 Minuten ist mein erstes gedrucktes 3D Objekt fertig. Genial! Ich löse den Würfel von der Plattform und bin von der Qualität und der Härte des Materials sehr beeindruckt. Stabil wie ein Lego-Baustein.

Dann erläutern uns Roman und Ramun im Theorieteil den ganzen 3D-Printing Workflow im Detail: 1. Prepress 2. Slicing 3. Machine Control / Druck. Wir lernen zudem die Grundlagen der unterschiedlichen Open Source Software wie ReplicatorG und Skeinforge sowie das kostenpflichtige “Netfabb Engine für Ultimaker” (150€) kennen.

Ultimaker 3D Drucker Workshop FabLab Luzern April 2012 - JochenNun bleibt noch eine Stunde Zeit, um weiter auszuprobieren, Einstellungen zu optimieren und noch ein, zwei andere kleine Objekte zu drucken. Zum Glück hat keiner von uns grössere Probleme und konnte bereits sein erstes Teil drucken. Wir sind alle froh, dass wir uns gegenseitig unterstützen können und die beiden Kursleiter uns mit Rat und Tat zur Seite stehen. Alleine zu Hause hätte dies doch sehr viel länger gedauert.

Tag 4, 28.4.12:

Der letzte Workshop-Tag bricht an. Heute haben wir noch genügend Zeit, uns weiter in das Thema einzuarbeiten und in der Praxis auszuprobieren.

Als erstes will ich ein Teil drucken, das die Justierung der Z-Achse vereinfacht. Nach dem Download aus Thingiverse öffne ich das 3D-Modell in der Netfabb Engine Software. Nach ein paar Einstellungen starte ich dem Druck. Gebannt beobachte ich, wie der Druckkopf hin und her rast und dabei das Teil Schicht um Schicht aufbaut.
Nach ca. 40 Min. halte ich es in den Händen. Perfekt.

Der nächste Versuch mit einem kleinen Modell-Stuhl schlägt leider fehl. Nach ca 1 cm Bauhöhe kommt kein PLA-Kunsstoff mehr aus der Düse. Ich muss den Druck abbrechen. Als Ursache entpuppt sich zu geringer Druck in der Extrudereinheit, die für den Transport des Kunststoffdrahtes zuständig ist.

Danach klappt dafür der Druck eines Lego-/Brio Verbinders. Dieses Video zeigt wie die ersten Schichten des geschmolzenen Kunststoffs aufgetragen werden.

Hier noch ein Bild in etwas fortgeschrittenerem Stadium.
Ultimaker 3D Drucker creating a Lego-/Brio-Adapter

Nach ca. 300 Schichten und ca. 1 Std. ist der Baustein dann fertig. Super! Mein Sohn wird große Freude haben. Zu kaufen gibt es solch ein Verbindungsstück zwischen Lego und Brio-Eisenbahn nämlich nicht.

Lego- / Brio-VerbinderLego- / Brio Verbinder

Der letzte Versuch heute: Druck einer Trillerpfeife inklusive der innenliegenden Kugel! Sehr faszinierend, vor allem, da die Kugel mitgedruckt wird. Spannend wird, ob der Druck der oberen Schichten wird, da hier der Drucker den Kunsstoff quasi in der Luft platzieren muss. Durch einen raffinierte Variante in der Netfabb-Engine geliengt auch dies. Die Kugel löse ich noch leicht mit einem dünnen Schraubenzieher vom Boden. Dann der Erste Test: Sie trillert!

Ultimaker 3D Drucker beim Erstellen einer Trillerpfeife

Auch bei den anderen Workshop-Teilnehmern klappen die ersten Drucke. Glücklicherweise helfen uns die Kursleiter Roman und Ramon, denn es gibt doch sehr viele Einstellungen und Details, die beachtet werden müssen. Ohne ihre Unterstützung und Erfahrung hätte dies alles sehr viel mehr Zeit in Anspruch genommen. Hoffe, das klappt dann auch zu Hause alleine. Mit Hilfe der grossen und hilfsbereiten Ultimaker Community im Internet sollte aber auch dies machbar sein. Ich bin sehr gespannt.

Schliesslich verabschieden wir uns nach diesen sehr interessanten und lehrreichen vier Tagen, tauschen Adressen und nehmen unsere neuen 3D Drucker mit nach Hause.

Vielen Dank an Roman und Ramon!

Ultimaker Tipps & Tricks, Community:

Sonstige Quellen:

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2 Responses to “Ultimaker 3D Drucker Workshop Erfahrungsbericht”

  1. Grosses Kompliment zu deinem sehr super geschrieben Erlebnisbericht! Wow! Das geht ja schon beinahe als Anleitung durch! Und natürlich freuts mich dass dir der Workshop gefallen hat! Merci!


  1. 1 3D Drucker Ultimaker Erfahrungen Tipps nach einem Monat « 3D Printing Blog

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