Dies ist ein Rückblick in die Geschichte von jump-ING. Die Seite wurde möglichst original belassen. Zurück in die Zukunft.
Drittmittelprojekt Stereolithografie- Der Bauvorgang - |
Liegt eine STL-Datei vor, dauert es immer noch mindestens eine Stunde, bis der Laser tatsächlich anfängt, Harz auszuhärten. Im wesentlichen müssen die Daten nach Standardverfahren bearbeitet und verschoben werden. Eine vollständige Automatisierung ist jedoch schwierig, da an manchen Stellen geringe Mengen "Handarbeit" eingebracht werden müssen.
Sind die Bauteile fertig, fällt noch einiges an Nacharbeit an. Auch mit waschen der Bauteile kann man schnell eine Stunde verbringen. Dann noch nachbelichten und schleifen - oft mehr Arbeit, als man sich anfangs denkt.
Die Datenaufbereitung kann komplett auf der Workstation "slice" neben der Stereolithografiemaschine stattfinden. Auch CATIA steht darauf zur Verfügung. Einige Lizenzen sind nur auf diesem Rechner: Die Programme von 3D Systems und Materialise.
Alle Befehle laufen im Verzeichnis
/net/stereo
bzw./disk2/stereo
statt (zwei Namen für ein Verzeichnis). Bei Programmstart wird automatisch in dieses Verzeichnis verzweigt, falls man sich nicht bereits darin befindet. Für jeden Bauvorgang wird darin ein Verzeichnis mit dem Namenbauxxx
angelegt, wobeixxx
eine fortlaufende Nummer ist. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Beschreibung war bau226 aktuell.Im weiteren wird davon ausgegangen, dass der letzte Bauvorgang "bau226" hiess, der neue wird also "bau227" heissen.
Das Programm "Magics 4.32" dient zum anordnen der Bauteile und generieren der Stützen. Es wird mir dem Befehl
rp&
von der Kommandozeile aus gestartet.Zur Vorbereitung der Magics Daten für die 3D Systems Software gibt es ein Script namens
3dbuild
. Es wird ausnahmsweise direkt im Verzeichnis des einzelnen Bauvorgangs gestartet.Mit dem Partmanager "Maestro 1.8.2" vergibt man die Bauparameter und slict den Bauvorgang. Der Partmanager wird mittels
pm&
von der Kommandozeile gestartet. Einige interne Programme von Maestro wurden modifiziert, um einige Bedienfehler zu vermeiden. Diese Modifikationen werden zusammen mit der Bedienung des Programms beschrieben.Auch die Bauplattformdatei in Magics und dem Partmanager bekommen den gleichen Namen wie das Verzeichnis: "bau227.pff" bzw. "bau227.prt"
Weitere Programme befinden sich auf dem Steuerungsrechner der Stereolithografiemaschine.
Dieses Kapitel ist relativ alt und möglicherweise nicht mehr aktuell.
Ein Volumen vom Solid ableiten:
Funktion SOLIDE/EXTRACT/VOLUME
aufrufen.
Solid selektieren.
Volumen triangulieren:
Funktion steht nur auf den Rechnern OSLO (der mit dem Projektor) und NEPTUN (in der Maschinenhalle) zur Verfügung.
Funktion CAT-RPT/SURSTL/DEFINE
aufrufen. Dabei
Lizenzfehler beim Aufruf von CAT-RPT
ignorieren.
Parameter MAX DISTANCE
immer auf 10 (mm) einstellen.
Parameter MAX DEVIATION
(Sehnenfehler) auf 0,01
stellen. Größere Werte lassen die Facettierung sichtbar oder
gar fühlbar werden, beschleunigen aber auch die Triangulierung, kleinere
Werte haben keinen Sinn.
Volumen selektieren und warten, bis alle Faces trianguliert sind.
Liste prüfen, ob am Ende jeder Zeile "ok" steht. Ist dies nicht der Fall, sind Triangulierungsfehler aufgetreten. Das Netz muss dann von Hand korrigiert werden -> Kontakt mit einem Stereolithografiespezialisten aufnehmen.
Triangulierte Dreiecke in eine STL Datei schreiben
Funktion CAT-RPT/SURSTL/OUTPUT
wählen.
Format auf binary
stellen. ascii
erzeugt lesbare, aber unnötig große Dateien und ist nur in
Sonderfällen sinnvoll.
Eine Dreieckslinie selektieren (und warten).
Die Meldung "All Polyhedrals are connected" muss erscheinen. Wenn nicht, ist die triangulierte Oberfläche nicht geschlossen und muss repariert werden.
Die Pfeile müssen alle nach aussen zeigen. Zeigt ein Pfeil nach aussen, kann man davon ausgehen, daß alle nach aussen zeigen. Wenn nicht, einen Pfeil anklicken um alle Pfeile umzudrehen.
YES
drücken.
Dateinamen angeben, mit oder ohne .stl
. Der Dateiname darf
ohne die Endung nur 6 Zeichen lang sein.
Die STL Datei befindet sich jetzt im HOME-Verzeichnis.
Alle normalerweise notwendigen Funktionen von Magics stehen in der Buttonleiste unter dem Menü zur Verfügung. Die Buttons werden hier nach dem kleinen Text bezeichnet, der zu sehen ist, wenn man mit der Maus über dem Button stehen bleibt.
Eigenes Verzeichnis für den Bauvorgang anlegen
In das Verzeichnis /net/stereo/ wechseln: cd /net/stereo
Vorhandene Verzeichnisse zeigen, um Namen für den neuen Bauvorgang
zu finden: ls bau*
Das neue Verzeichnis anlegen: mkdir bau227
Alle STL Dateien, die gebaut werden sollen, in das neue Verzeichnis schieben:
mv Dateiname /net/stereo/bau227
. "Dateiname"
ist den Name der STL-Datei. Dieser Befehl ist möglicherweise mehrfach
anzuwenden.
Bauplattform zusammenstellen
Magics starten: rp&
Mit Import Part
in das Verzeichnis des
aktuellen Bauvorgangs wechseln, alle Teile auswählen und laden.
Bauteile mit Automatic Placement
vorläufig
anordnen. Die Bauteile liegen dann alle nebeneinander und können
begutachtet werde. Eventuelle Fehlermeldungen kann man hier erst einmal
ignorieren.
Teile prüfen und ausrichten
Die folgenden Schritte müssen für jedes Teil einzeln ausgeführt
werden. Die Selektion von Teilen erfolgt mit der Funktion Select Parts
Mit Properties
prüfen, ob das Bauteil in
Ordnung ist. Die Anzahl der "Bad Edges" und "Bad Contours"
muss jeweils Null sein.
Ist ein Bauteil nicht in Ordnung, kennt Magics zahlreiche Reparaturmöglichkeiten. Dazu am besten die Referenz zu Magics oder eines der Tutorials im gleichen Ordner zu Rate ziehen. Hier nur soviel: stitchen über 0,1 mm kann zu unschönen Stellen auf der Bauteiloberfläche führen.
Ausrichten bedeutet, die Teile so zu drehen, dass sie günstig gebaut werden können. Dabei sind vor allem "trapped Volumes" zu vermeiden. Ein trapped Volume ist flüssiges Harz, das vom Rest des Harzbades abgeschlossen ist, z.B. wenn ein Becher mit dem Boden nach unten gebaut wird. Hier findet dann kein Niveauausgleich mehr statt. Das anordnen der Teile nebeneinander auf der Plattform erfolgt später.
Mit der Funktion Bottom Plane
kann man
die Teile durch indizieren einer Ebene ausrichten. Dabei wird das Bauteil
so gedreht, dass dir indizierte Fläche zur Unterseite wird.
Lässt sich ein Bauteil nicht so drehen, dass trapped Volumes vermieden werden, müssen ggf. einige Löcher in das Bauteil eingebracht werden, die nach dem Bau wieder verschlossen werden. Solche Löcher sollten wenigstens 8 mm Durchmesser haben. Magics stellt hierfür einfache boolsche Operationen und eine Möglichkeit zu Erzeugung einfacher Primitive zur Verfügung. Siehe Magics-Referenz.
Z-Kompensation einbringen
Z-Kompensation kompensiert das Aufmass auf der Bauteilunterseite, das entsteht, weil die unterste Schicht dicker gebaut wird als die rechnerische Schichtdicke. Der Partmanager bezeichnet diese unterste Schicht als "Flat Down Fill" (FDF) bzw. "Near Flat Down Fill" (NFDF). Sie können später bei den Bauparametern angegeben werden und sind derzeit für alle Shichtdicken auf 0,3 mm eingestellt. Folgerichtig muss für eine rechnerische Schichtdicke von 0,15 mm eine Z-Kompensation von 0,3 mm - 0,15 mm = 0,15 mm eingebracht werden. Für eine rechnerische Schichtdicke von 0,1 mm entsprechend 0,2 mm Kompensation. Andere entsprechend.
Magics bringt die Z-Kompensation durch entsprechende Geometrieänderungen am Bauteil ein. Daher darf das Bauteil danach nur noch um die Z-Achse gedreht werden oder verschooben werden. Ebenso kann die STL-Datei nicht mehr für andere Zwecke verwandt werden.
Magics merkt sich zwar, ob ein Teil bereits kompensiert wurde, diese Information bleibt jedoch nicht erhalten, wenn man eine Plattform speichert und wieder öffnet oder eine STL-Datei auf mehreren Plattformen verwendet. Eine mehrfache Kompensation führt natürlich zu Geometriefehlern.
Die Funktion Z Compensate
erledigt den Job schnell
und einfach.
Bauteile anordnen
Teile wieder mit Automatic Placement anordnen. Diesmal sollte auf eine gute Anordnung geachtet werden. Alle Bauteile sollen sich 6 mm über der Bauplattform befinden, das ist voreingestellt.
Nebeneinander können die Bauteile bis auf einen Millimeter aneinander gerückt werden, Abstand gibt jedoch Komfort bei der Bauteilnachbearbeitung.
Zum Plattformrand hin sollten 4 mm Abstand gehalten werden, da Stützen manchmal über das Bauteil hinausragen und weder Stützen noch Bauteil in den negativen Oktanten gehen dürfen. Teile im negativen Bereich führen beim Laden in den Partmanager (siehe unten) dann zu einer Fehlermeldung.
In manchen Fällen ist es sinnvoll, die Bauteile teilweise manuell
zu verschieben. Die geschieht mit der Funktion Translate
Es ist recht sinnvoll, die komplette Plattform an dieser Stelle zu speichern. Dies geht nicht mit der Funktionsleite, sondern mit dem Menüpunkt "File/Save Platform". Im Beispielfall unter dem Namen "bau227"
Stützen generieren
Diese Schritte müssen wieder für jedes Bauteil einzeln ausgeführt werden.
Bauteil selektieren, dann mit Generate Support
den Stützengenerator starten.
Es geht eine neues Fenster auf mit einer 3D Ansicht des aktuellen Bauteils alleine und einer kleinen 2D Ansicht des Bauteils von unten. Der schmale Button links neben der 2D Ansicht öffnet den 2D Stützeneditor.
Im 2D Stützeneditor können einzelne Stützen im aktuellen Stützenbereich gesetzt oder entfernt werden.
Mit den Buttons rechts auf halber Höhe kann man nun die einzelnen Stützenbereiche durchschalten und den Typ der Stützkonstruktion ändern. Ebenso kann man die Parameter des Stützentyps ändern. Details hierzu in der Magics Referenz.
Bei flachen Unterseiten, die in eine Verrundung nach oben übergehen, ist es häufig sinnvoll, den XY-Offset zu vergrössern, dass die Border-Stützen tatsächlich den Rand der untersten Schicht stützen und nicht irgendwo in der Verrundung liegen.
Gussets verwendet der Automat recht gerne, sollten jedoch häufig durch Block-Support ersetzt werden.
Gewölbte Unterseiten müssen an der tiefsten Stelle immer eine Stütze aufweisen. Besonders bei unregelmässig geformten, gewölbten Unterseiten ist der Automat überfordert.
Bei vielen Bauteilen findet der Automat mikroskopisch kleine Bereiche, die dann mit einer Punkt- oder Linienstütze versehen weden. Dies führt häufig zu einem wahren "Wald" an Punktstützen. Diese Stützen müssen entfernt werden: Typ "None" wählen.
Mit Exit SG Module
Stützeneditor wieder
verlassen. Dabei Stützen speichern.
Plattform speichern und exportieren
Plattform erneut mit dem Menüpunkt "File/Save Platform" speichern.
Plattform mit dem Menüpunkt "File/Export Platform" exportieren. Da hierbei die Stützen bereits geslict werden, muss hier die richtige Schichtdicke angegeben weden. Für 0,1 mm Schichtdicke kann man die Stützen auch 0,2 mm slicen, dann werden die Stützen nur jede zweite Schicht gezeichnet. Bringt einen geringen Geschwindigkeitsvorteil bein keinen Nachteilen.
Mit mehr Lizenzen ist Magics auch in der Lage, die Bauteile zu slicen. Da die Lizenz nicht vorliegt, wird für jedes Bauteil eine Fehlermeldung ausgegeben. Diese einfach ignorieren.
Fertig
Die Bearbeitung in Magics ist nun fertig. Da das Laden einer kompletten Plattform in Magics nur selten gelingt, auch wenn diese korrekt gespeichert wurde (Bug, Bug), lässt man das Programm Magics besser offen, bis der Bauvorgang abgeschlossen ist.
Im Verzeichnis des Bauvorgangs liegen nun die Bauteildateien (.stl), jedes Bauteil an der richtigen Position und Z-kompensiert.
Zu jedem Bauteil existiert eine STL-Datei der Stützen (_s.stl) und eine slice-Datei der Stützen (_s.sli).
Daten vorbereiten
In der Kommandozeile in das Verzeichnis des Bauvorgangs wechseln, falls
noch nicht geschehen: cd /net/stereo/bau227
Mit dem geeigneten Script Magics Daten zusammenfassen: 3dbuild
bau227
. Mit diesem Script werden alle Bauteile in einer
einzigen Datei: "teile.stl" zusammengefasst. Die passende
Stützendatei heisst dann "supp_s.stl". Die Stützendatei
ist bereits geslict: "supp_s.sli". Ausserdem wird gleich ein
einfacher Bauvorgang auf Basis von "default.prt" für
den Partmanager zusammengestellt.
Partmanager starten
Partmanager mit "pm&
" in der Kommandozeile
starten.
mit "3dbuild" wurde ein Bauvorgang erstellt: "bau227.prt"
Diesen Bauvorgang mit Menü File - Load - SpreadsheetPRT
laden (im Verzeichnis bau227).
Bauparameter vergeben:
In der linken, grünen Spalte werden die Wischparameter eingestellt. Klickt man mit links in ein Feld dieser Spalte, kann man mit "Add" komplett andere Wischparameter laden oder mir "Edit" einzelne Einstellungen vornehmen. Die Standardeinstellungen sind für die meisten Anwendungen geeignet.
In den Spalten für Stützen und das Bauteil gibt es entsprechende Funktionen "Add" und "Edit". Hier ist jedoch darauf zu achten, dass die Schichtdicken zueinander kompatibel, d.h. ein ganzes Vielfaches voneinander sind. Bauparameter mit der Bezeichnung "voll ..." sind für Bauteile geeignet, die mit "supp ..." für Stützen. Die Zahl gibt jeweils die Schichtdicke in hundertstel Millimeter an.
Will man in verscheidenen Höhen verschiedene Parameter vergeben, kann man dies in der jeweiligen Funktion "Add" tun, indem man dort einfach einen neuen Höhenbereich ("StartZ", "EndZ") angibt. Die Spalte wird dann in entsprechend mehr Höhenbereiche unterteilt.
Die Verwendung von "3dbuild" ist zwar sehr komfortabel, hat jedoch einen kleinen Nachteil: Der ursprüngliche Bauvorgang wird immer mit den gleichen Bauparametern erstellt (auf Basis von "default.prt"). Sollten sich Einstellungen als verbesserungsfähig herausstellen, können diese zwar in den Parameterdateien gespeichert werden, bleiben beim nächsten zusammenstellen des Bauvorgangs per "3dbuild" jedoch unberücksichtigt. Dann müssen jedesmal die entsprechenden Parameter mit "Add" neu geladen werden. im Zweifel mit "Edit" Parameter prüfen.
Slicen der Bauteile und erzeugen der Vektordatei:
In der Menüleiste auf Prepare
klicken.
Falls vom Programm gefordert, Namen für Vektordatei ("bau227") angeben.
Button Prepare
klicken. Alle zur Erzeugung der
Vektordatei erforderlichen Schritte werden jetzt automatisch ausgeführt.
Button Finished
klicken, wenn er erscheint.
Wurden die Stützen in Magics mit einer Schichtdicke geslict, die zu der Schichtdicke der Bauteile nicht kompatibel ist, wird erst bei der Funktion "converge" eine Fehlermeldung auftreten. In diesem Fall entweder die Schichtdicke der Bauteile anpassen oder statt des Buttons "Prepare" den Button "Prepare all" verwenden. Dann werden alle Teile, auch die Stützen von Maestro neu geslict. Slicen der Stützen aus Meastro ist alledings eine recht zeitraubende Angelegenheit ...
Die Vektordatei liegt jetzt im Verzeichnis /usr/3d/Bff/
und kann dort vom Steuerungsrechner der Stereolithografiemaschine gelesen
werden.
Maschine einschalten:
Notstromversorgung rechts neben der Maschine einschalten. Diese kann die Maschine zwar nur ca. 15 Minuten mit Spannung versorgen, in dieser Zeit kann die Maschine jedoch ordnungsgemäss angehalten werden, um später den Bauvorgang fortzusetzen.
Beleuchtung der Baukammer einschalten. Dies geschieht mit dem weissen Schalter am Schalterfeld rechts des Monitors.
Baukammer prüfen, ob eine Bauplattform eingehängt ist. Evtl. darin liegende Fremdteile entfernen etc.
Steuerungsrechner einschalten: der grüne, abgedeckte Schalter am Schalterfeld. Dies ist ein Hauptschalter für den gesamten Steuerungsrechener incl. Monitor. Der Netzschalter am Rechner sollte immer eingeschaltet sein.
Während des Bootvorganges fragt der Rechner, ob der Aufzug initialisiert werden soll. Dies mit Ctrl-PageDown bejahen (Es sei denn der Rechner wurde für andere Zwecke als zum starten eines Bauvorgangs eingeschaltet).
Laser einschalten:
Nacheinander die Menüpunkte 6 - 1 - 1
wählen. Er erscheint der Power-Sequencer.
Prüfen, ob die Heizung eingeschaltet ist: unterste Zeile, "Heater". Diese wird normalerweise nur durch Stromausfall abgeschaltet. Muss die Heizung eingeschaltet werden (Menüpunkt 2), sollte sie wenigstens 6 Stunden laufen, bevor mit dem Bauvorgang fortgefahren werden kann. Das gesamte Bauharz wird nur über die Luft der Baukammer geheizt.
Den Laser mit Menüpunkt 1 einschalten. Diesen Zeitpunkt merken. Erst etwa eine Minute später laufen die Lüfter des Lasers an, man kann solange jedoch mit dem Steuerungsrechner weiterarbeiten.
Zum Hauptmenü mit X - X - X
zurückkehren.
Leider haben die Steuerungsprogramme einen Jahr-2000 Bug: nach jedem Menüwechsel will der Scheduler den Laser abschalten. Dies jeweils verneinen. Sehr schnelle Menüwechsel lassen den Scheduler nicht zum Zuge kommen.
Bauvorgang von der Workstation holen:
Mit den Menüpunkten 1 - 2
eine FTP-Sitzung
zum Rechner "slice" öffnen.
Mit einem gültigen Account des Rechenzentrums einloggen.
Nach erfolgreichem login folgende Befehle abarbeiten (auf Gross-/Kleinschreibung achten):
cd /net
cd stereo
cd Bff
bin
mget bau227*
("227" durch aktuelle
Bauvorgangsnummer ersetzen)
dann Vorgang für jede der vier Dateien mit Enter bestätigen.
mit quit
die FTP-Sitzung beenden.
mit X
zum Hauptmenü zurückkehren.
Bauvorgang starten:
Warten, bis seit einschalten des Lasers wenigstens 10 Minuten vergangen sind. Ist der Laser nicht ausreichend warmgelaufen, wird der Bauvorgang später Fehlermeldungen werfen. Dann einfach nochmal beginnen.
Menüpunkt 5: Build
wählen.
Den Namen des gewünschten Bauvorganges aus der Liste abschreiben. Hier können nützliche Parameter mit angegeben werden:
bau227
startet den Bauvorgang bau227 normal.
bau227 /sim
simuliert den Bauvorgang bau227, d.h.
der Laser und der Aufzug bleiben in Ruheposition und man kann die
Abarbeitung der einzelnen Layer auf dem Monitor beobachten, ohne dass
Harz verbraucht wird. Dies funktioniert sogar bei abgeschaltetem Laser.
bau227 /restart
startet bau227 neu, wenn er zuvor
abgebrochen wurde. Die Software merkt sich bei einem Abbruch alle
erforderlichen Daten für einen Neustart, so dass ein Bauteil
nach einer Unterbrechung problemlos fertiggebaut werden kann. Nachdem
das Harz neu nivelliert wurde, sollte in der 90-Sekunden-Pause der
Wischer einmal von Hand über das Bad geschoben werden, um überschüssiges
Harz von der Bauteiloberfläche zu entfernen.
Weitere Optionen siehe SLA-250 Benutzerhandbuch
Die Maschine beginnt nun mit der Nivellierung des Harzpegels. Meist wird man nach einiger Zeit aufgefordert, neues Harz ins Harzbad zuzugeben. Das ist etwa so viel, wie der letzte Bauvorgang verbraucht hat. Harz zum nachfüllen befindet sich im Sicherheitsschrank. Kann man ohne Schutzhandschuhe machen, da Harzflasche aussen sauber ist. Dennoch danach Hände waschen.
Im Idealfall baut die Maschine das Bauteil störungsfrei fertig. Nach dem zeichnen des letzten Layers wird der Wischer nach vorne gefahren und die Plattform aus dem Harzbad gehoben. Kurz darauf wird der Laser abgeschaltet, was man jedoch vermeiden kann und sollte, wenn man kurz darauf (binnen 2 Stunden) einen weiteren Bauvorgang starten will.
Während der Wischzeit macht die Steuerungssoftware Pausen. In diesen Pausen kann der Bauvorgang durch einige Tasten beeinflusst werden:
x beendet den Bauvorgang sofort. Die Plattform bleibt getaucht und der Bauvorgang kann mit /restart (siehe oben) später fortgesetzt werden. Dies ist z.B. bei Stromausfall zu empfehlen, bevor die Notstromversorgung aufgibt. Ansonsten Plattform manuell (Menüpunkt 6 - 1 - 3: Elevator Mover) anheben.
p hält den Bauvorgang an. Die Pause wird bis auf weiteren Tastendruck fortgesetzt. Nützlich, wenn man zwischendurch in der Baukammer manipulieren will, z.B. zerstörte Bauteilreste entfernen. Eine beliebige Taste lässt die Steuerung fortfahren.
c beendet die Pause sofort. Nützlich z.B. im Simulationsmodus oder wenn man die Maschine beobachtet und übermässig lange Wartezeiten feststellt.
Eine Änderung der Bauparameter (z.B. 2 sec schneller Wischen) ist bei laufendem Bauvorgang nicht möglich (leider). Hierfür muss der Bauvorgang unterbrochen werden. Daher nur für Experten zu empfehlen.
Arbeitet die Maschine längere Zeit unbeaufsichtigt, sollten Baukammerlicht und Monitor ausgeschaltet werden, um die Reserven der Notstromversorgung zu erhöhen. Den Steuerungsrechner selbst jedoch auf jeden Fall eingeschaltet lassen.
Sicherheitshinweise:
Die Bauteile werden mit Isopropanol gewaschen. Isopropanol ist in Spuren ungefährlich, führt jedoch bei einatmen erheblicher Mengen zu alkoholartigen Rauschzuständen und im Extremfall (trinken) zur Erblindung. Daher sollte immer unter dem vorhandenen, eingeschalteten Abzug gearbeitet werden. Eine Atemmaske ist dann nicht erforderlich. Desweiteren keine offenen Gefässe mit Isopropanol ausserhalb des Abzugs herumstehen lassen.
Reinigungshinweise:
Isopropanol verdunstet schnell. Verdunsten nennenswerte Mengen, Fenster öffnen. Das darin gelöste Stereolithografieharz bleibt zurück.
Harzflecken mit Handtuchpapier aufwischen, das Papier im UV-Ofen belichten, dann in den Hausmüll. Mit sauberem Isopropanol nachwischen.
Auf dem Steinfussboden kann Harz gut mit Wasser und Scheuerpulver entfernt werden. Die Partikel im Scheuerpulver binden das Harz sehr gut.
Grössere Mengen Harz in ein Behältnis (z.B. Form aus Alufolie) aufnehmen und im UV-Ofen belichten. Vollständig belichtet ist Harz unbedenklich und kann in den Hausmüll.
Ausserhalb des Abzugs auf äusserste Sauberkeit achten. Schon ein Tropfen Harz auf dem Boden verteilt sich durch umherlaufen schnell und macht den ganzen Boden klebrig.
Niemals einen Griff mit den Schutzhandschuhen direkt anfassen. Stets Handtuchpapier dazwischennehmen. Ausser dem Abzug bleiben alle Geräte und Griffe sauber, dass sie unbedenklich mit blossen Fingern angefasst werden können.
Entnehmen der Plattform:
Abluft des Abzugs einschalten.
Wechselplattform vorbereiten: sie wird normalerweise in der Waschwanne eingeweicht. Also dort mit der Drahtbürste reinigen, mit Pressluft trockenblasen und bereitlegen.
Tür der Baukammer öffnen, dabei auf keinen Fall den Türgriff mit den Handschuhen direkt anfassen.
Den Deckel der Waschwanne zum unterhalten bereithalten, dann die Bauplattform in der Maschine lösen. Dazu die hellbraunen Schieber vorn an der Plattform vorschieben (mit Fingernagel).
Sorgfältig darauf achten, dass kein Harz neben den untergehaltenen Deckel tropft. Plattform auf der Waschwanne ablegen, jedoch noch nicht in die Flüssigkeit eintauchen.
Wechselplattform einbauen und Baukammer schliessen.
Bauteile waschen:
Aus Alufolie eine kleine Wanne formen und neben der Waschwanne ablegen. Diese soll die Abfälle aufnehmen.
Bauteile einzeln mit dem Sägeblatt von der Plattform ablösen. Dabei immer in Richtung Metall sägen, um das Bauteil nicht zu verletzen.
Stützen möglichst weitgehend von Hand entfernen und in die kleine Aluwanne werfen. Je weniger Abfall in die Waschwanne kommt, desto seltener muss hier die Flüssigkeit gewechselt werden.
Bauteile in die Flüssigkeit eintauchen und besonders in den Ecken mit einem Pinsel abpinseln. Bohrungen sind unbedingt mit dem Pfeifenreiniger freizumachen.
Leere Plattform ungereinigt in der Waschwanne ablegen. Bis zum nächsten Bauvorgang werden die Reste eingeweicht und leicht zu entfernen sein.
Bauteile 15 - 30 Minuten in der Waschflüssigkeit liegen lassen, Deckel auf die Wanne.
Teile erneut abpinseln.
Dann mit dem Pinsel der Waschflasche von oben nach unten abpinseln. Handschuhe mitabpinseln. Die Pressluft der Waschflasche nur zu deren unmittelbaren Gebrauch aufdrehen, ca. 0,25 bar. Ist die Waschflasche leer, muss die mit neuem Isopropanol gefüllt werden.
Bauteil mit Pressluft unter dem Abzug trockenblasen.
Sind nun noch glänzende Stellen vorhanden, werden diese nach dem Nachbelichten klebrig bleiben. Also diese Stellen nachwaschen. Dazu das Bauteil sehr sorgfältig betrachten.
Bauteil im UV-Ofen ablegen, dabei Türgriff nur mit Papier anfassen.
Bauteile nachbelichten:
In der Regel ist eine Stunde nachbelichten im UV-Ofen ausreichend.
Teile so aufstellen, dass das Licht möglichst direkt überall an die Bauteiloberfläche gelangt. Gehärtetes Harz ist ein guter UV-Filter.
Teile möglichst nach der halben Zeit umdrehen.
Bauteile nachbearbeiten:
Das fertig belichtete Bauteil sollte keine klebrigen Stellen mehr aufweisen und kann dann unbedenklich angefasst werden.
Das Bauteil lässt sich problemlos spanabhebend bearbeiten wie auch lackieren.
Stützen am besten mit einem Gummischleifstift entfernen, dieser verletzt die Bauteiloberfläche nur gering.
Kleinere Löcher (z.B. offene Luftblasen) im Bauteil können mit Bauharz aus der Maschine aufgefüllt werden. Dann im UV-Ofen erneut belichten.
Für grössere Reparaturen Polyesterspachtel verwenden.
zum Verkleben am besten einen 2-Komponenten Epoxy-Kleber, z.B. UHU-Plus (blau) verwenden.
Zur Oberflächenglättung mit 400er nass schleifen. Stereolithografiebauteile können problemlos mehrere Stunden in Wasser gelegt werden.
Kleine und versteckte Stellen mit einem Gummischleifstift oder einem Steinschleifstift bearbeiten, am besten auch nass.
Im Gegensatz zu dem Laser, der als Originalausstattung auf der Stereolithografiemaschine montiert war, braucht der Kimmon-Laser nicht freigebrannt zu werden. Dieser Vorgang entfällt einfach, d.h. der Laser ist wartungsfrei.
Der Laser sollte nach dem Ausschalten nicht innerhalb einer Stunde wieder eingeschaltet werden. Überhaupt verkürzt häufiges ein- und ausschalten die Lebensdauer des Lasers unnötig.
Die Resonanz des Lasers kann eingestellt und so dessen Wirkungsgrad optimiert werden. Dazu Laserleistung überwachen und an den vier verborgenen Einstellschrauben am Laserende in geringsten Mengen drehen. Genaueres siehe Wartungsanleitung des Lasers.
Es liegen keine Erfahrungswerte vor, wie oft diese Justage vorgenommen werden sollte.
Einmal im Monat sollte die Optik des Lasers kontrolliert und gereinigt werden. Besonders das Fenster zwischen Baukammer und Optik wird von den Ausdünstungen des Bauharzes recht start verschmutzt, so dass pro Monat mit einem Abfall der Laserleistung um 5 % durch Verschmutzung gerechnet werden muss. Dazu wie folgt vorgehen:
Laser abschalten bzw. abgeschaltet lassen.
Abdeckungsblech der Laseroptik entfernen.
Baukammerlicht einschalten.
Den Lichtweg entlang der Spiegel auf Fremdkörper prüfen.
Die drei Spiegel auf Staub prüfen. Meist sind diese sauber, sonst jedoch mit einem Fotopinsel reinigen.
Die beiden kleinen Verstellspiegel über der Baukammermitte ebenso prüfen und abpinseln.
Das runde Laserfenster zur Baukammer auf der Oberseite von Staub befreien (Staubtuch). Dabei auf keinen Fall die sehr empfindlichen Verstellspiegel berühren.
Dieses Fenster von unten, d.h. von der Baukammer aus, mit einem isopropanolgetränkten Lappen reinigen. Reinigungsvorgang kann gut von oben beobachtet werden. Mit einem trockenen Tuch nachwischen, bis alle Schlieren entfernt sind.
Abdeckungsblech der Optik wieder anbringen.
Die beiden Lasersensoren vorn links und hinten rechts neben dem Harzbad ebenfalls mit isopropanolgetränktem Lappen reinigen (der hintere Lasersensor ist kaum zu sehen).
Bauunfälle oder andere ungünstige Umstände können die Höheneinstellung des Wischers verändern. Die Symptome sind dann ein ungleichmässig dicker Harzfilm nach dem Wischen oder Bauteildefekte, die sich auffällig auf einer Seite des Harzbades häufen.
Der Wischer muss dann neu eingestellt werden. Dazu baut man spezielle Bauteile, die als Referenz dienen. Weiterhin braucht man eine Fühllehre 0,05 mm und einige zöllige Innensechskantschüssel.
Maschine und Laser einschalten.
mit Menü 6 - 2 - 3
in das DOS-Fenster
schalten.
mit cd ..\field
das Arbeitsverzeichnis wechseln.
mit exit wieder ins Menü zurückkehren.
mit X - X - 5
Bauvorgang starten.
Den Bauvorgang "gs_gapch" wählen und bauen. Die Plattform bleibt nach dessen Ende getaucht.
Einge kg Bauharz ablassen (Klapprohr vorne am Harzbehälter), damit der Harzspiegel um einige cm sinkt.
Wischer und die eben fertiggestellten Bauteile weitgehend von Harz befreien, damit man mit der Fühllehre trocken messen kann.
Wischer über die Bauteile schieben: berührt der unbelastete Wischer eines der Prüfbauteile? Wenn ja, Klemmschrauben vorn am Wischer lösen und mit den auf der Oberseite liegenden Madenschrauben den Wischer anheben (0,5 Umdrehungen oder mehr).
Bei allen Messungen mit der Fühllehre ist zu beachten, dass sowohl der Wischer als auch die Bauplattform sehr geringe Steifigkeit haben. Daher ist besonders auf geringe Schwergängigkeit der Fühllehrenblatts bei Absolutmessungen bzw. gleichmässige Schwergängigkeit bei Vergleichsmessungen zu achten.
Wischer über die hinterste Reihe der Prüfbauteile stellen, Abstand rechts zwischen Wischer und Bauteil mit Fühllehre tasten. Dann über vorderster Reihe ebenfalls recht fühlen. Der Abstand sollte gleich sein, wie gross, ist noch egal. Erforderlichenfalls den gesamten Wischerantrieb an den beiden vorderen Schrauben lösen und mit der dritten Schraube vorn in der Höhe verstellen. Die hintere Höhe bleibt. Vor der nächsten Messung Befestigungsschrauben leicht anziehen.
Diesen Vorgang so lange wiederholen, bis der Wischer vorn und hinten einen gleichmässigen Abstand zu den Prüfbauteilen hat.
Dann die seitliche Einstellung durch Vergleich jeweils eines linken mit einem rechten Prüfbauteil prüfen.
Zum Verändern der seitlichen Höheneinstellung die beiden Schrauben vorn am Wischerblatt lösen, dann mit den Madenschrauben, die oben im Wischerblatt versenkt sind, Höhe einstellen. Jeweils höchstens um eine achtel Umdrehung verstellen.
Mit diesen Madenschrauben wird auch die Gesamthöhe des Wischers eingestellt. Der Abstand sollte 0,03 mm sein. Dieser Wert ist jedoch mit der Fühllehre aufgrund der geringen Steifigkeit von Plattform und Wischer kaum zu messen. Daher optisch kontrollieren, dass der Wischer die Bauteile knapp nicht berührt.
Sind alle Einstellungen vorgenommen, alle Klemmschrauben festziehen und die Einstellung erneut prüfen.
Nach abschliessender Kontrolle Madenschrauben auf der Oberseite des Wischers wieder mit einem Klebestreifen abdecken.
Das Bauharz ist in den Originalbehältern mehr oder weniger unbegrenzt haltbar. Es wurde schon Harz drei Jahre über Fälligkeitsdatum einwandfrei verarbeitet.
In der Baukammer gibt es jedoch einige Faktoren, die das Harz altern lassen:
UV-Licht, das bei geöffneter Kammertür einfällt. Dies ist vor allem durch die UV ausstrahlenden Leuchtstoffröhren in der Deckenbeleuchtung bedingt. Die Fachhochschule sieht sich nicht in der Lage die Röhren durch eine UV-freie Sorte zu ersetzen. Daher Bauplattform möglichst im dunkeln entnehmen.
Streulicht des Lasers. Muss minimiert werden, indem man den Laser in Ruheposition auf eine lichtschluckende Oberfläche richtet.
Bereits ausgehärtete Harzteile, die im Bad umherschwimmen, z.B. von Bauunfällen, regen das Harz an, weiter auszuhärten.
Um die Qualität des Harzes zu erhalten, ist es zu empfehlen, alle 6 Monate das Harz komlett abzulassen und durch ein enges Sieb neu einzulassen.
Die Kompensation der Breite des Laserstrahls kann im Partmanager eingestellt werden. Diese steht jedoch auf einem ungünstigen Standardwert und wird durch einige andere Aktionen mit dem Programm unbemerkt wieder auf diesen Standardwert zurückgestellt.
Dies hat bereits zu einigen nicht masshaltigen Teilen geführt.
Daher wurde das Programm "/usr/3d/bin/zslice" durch ein Script ersetzt, das einen festen Wert für die Beamkompensation vorgibt. Die Einstellung im Partmanager wird ignoriert. Erfahrungsgemäss ändert sich die erforderliche BeamComp nur nach Harz- oder Laserwechsel. Diese muss dann im Script "/usr/3d/bin/zslice" eingegeben werden.
Für den Originallaser mit SL5170 war eine BeamComp von 0,15 gut. Der aktuelle Kimmon small-spot-Laser mit SOMOS 7110 braucht eine BeamComp von 0,06.
Die unterste Schicht eines Bauteils muss immer mit einer gewissen Mindestdicke gebaut werden. Unkompensiert führt das zu einem Übermass auf allen Bauteilunterseiten.
Zur Kompensation steht eine Einstellung für das Programm zslice zur Verfügung. Die Stützenaufbereitungssoftware Magics kann diese Kompensation in die Geometrie der Bauteile einbringen.
Da der Ansatz von Magics das bessere Bauergebnis bringt und das Korrekturscript für "zslice" bereits existierte, wird in "/usr/3d/bin/zslice" auch die Z-Korrektur auf 0 (Null) festgelegt. Einstellungen im Partmanager werden ignoriert.
Soll dennoch die Korrektur von "zslice" verwandt werden, muss
diese entweder im Script eingebracht werden oder vor dem starten des Partmanagers
folgener Befehl in die Kommandozeile eingegeben werden: export
ZCORRECT=1
- oder: export ZCORRECT=2
etc. Die Zahl gibt die Anzahl der zu korrigierenden Schichten an.
"3dbuild" ist ein Script, das die Bauteile einer Magics-Bauplattform sammelt und für die Verwendung im Partmanager vorbereitet.
Dabei werden alle zu der Plattform gehörenden Bauteildateien zu einer Datei "teile.stl" zusammengefasst. Dies hat den Vorteil, dass im Partmanager nur noch in einer Spalte die Bauparameter angegeben werden müssen. Desweiteren wird die Unfähigkeit des Partmanagers umschifft, Dateinamen mit mehr als 10 Buchstaben zu verarbeiten.
Auch alle Stützendateien werden zusammengefasst - zur Datei "supp_s.stl".
Magics kann die Stüzen bereits slicen. So werden dann auch vorhandene ".sli"-Dateien zu den Stützendateien in einer Datei "supp_s.sli" zusammengefasst. Die beschleunigt die Arbeit des Partmanagers erheblich. Fehlen die ".sli" Dateien, wird sie der Partmanager später automatisch erzeugen. Wurden die ".sli" Dateien mit der falschen Schichtdicke geslict, merkt dies der Partmanager, wenn er die Vektordateien mit "converge" zusammensetzt. Siehe auch oben bei der Vorgehensweise.
Dann werden die beiden Dateien in einen Standardbauvorgang eingesetzt. Deswegen muss nach starten des Partmanagers nur noch kontrolliert, ggf. korrigiert und geslict werden.
Sollen die Bauparameter im Standardbauvorgang geändert werden, einen einfachen Bauvorgang mit einem Bauteil erstellen und diesen als "default.prt" im Verzeichnis "styles/" abspeichern. Der Bauvorgang darf nur eine Bauteildatei mit dem Namen "teile.stl" und eine Stützendatei mit dem Namen "supp_s.stl" enthalten. Desweiteren müssen die Bauparameter über die ganze Höhe gleich bleiben, nur die Wischparameter dürfen in einer Höhe von 6 mm wechseln. Art und Umfang des/der Bauteile sind gleichgültig und werden von "3dbuild" jeweils angepasst.
Nach wie vor kann man natürlich den gesamten Bauvorgang traditionell im Partmanager, inclusive Stützengenerierung, zusammenstellen. Nur die Besonderheiten zur Beamkompensation und zur Z-Korrektur müssen wie oben beschrieben beachtet werden.
Notizen zu den Bauparametern
Bauparameter? Eine Geschichte für die Ewigkeit.
Hier eine Mail, die über die über die Bauparameter berichtet, die auf das, damals neue, Harz SOMOS 7110 anzuwenden sind. Kurz davor wurde auf den Kimmon smal-spot-Laser umgerüstet. Diese Erfahrungen decken sich jedoch nicht unbedingt mit den Erfahrungen anderer Anwender des Harzes.
Hallo Herr xxx,
nun ist es also geschehen. Das 7110 ist in der Bütt und erste Teile sind auch fertig. Die Ergebnisse sind jedoch nur Anlass zu verhaltenem Jubel.
1) Die Strahlkorrektur bleibt bleibt bei 0,06 mm (war 0,15 mm mit dem alten Laser).
2) Eine recht merkwürdige Eigenschaft des Harzes, ist es, dass es offensichtlich nicht möglich ist, eine Schicht dünner als 0,2 mm auszuhärten. Belichtet man weniger, wird gar nichts ausgehärtet. So eine Art Schnapp-Effekt. Das wäre weiter nicht schlimm, da die unterste Schicht sowieso so dick ist und die Dicke der darüberliegenden Schichten ja von der Aufzugposition bestimmt wird. Der erhebliche Nachteil ist jedoch, dass ich bisher bei 0,1 mm = Schichtdicke auch nur etwa 0,11 mm tief aushärten muss. Jetzt muss ich ca. 0,25 mm aushärten, was die Bahngeschwindigkeit mehr als halbiert.
3) Das Harz härtet nur so tief aus, wie es in einem Belichtungsvorgang belichtet wird. Belichtet man einen Bereich doppelt, wird die Schicht = nach den bisherigen Messungen nicht dicker !?! Das verstärkt das Problem von oben, da man mit der 3D-Software nur Laserbahnen im Kreuzgang erzeugen kann. Die 2. Belichtung ist also für die Katz. Verdoppelt die Laserzeit.
4) Beim Wischen ist das Harz spitze. Man kann selbst grösste Flächen mit einer einzigen Wischerbewegung ebnen. Beim alten Harz waren im Extremfall bis zu 7 Wischerbewegungen notwendig. Erhebliche Zeiteinsparung bei grossen Querschnittsflächen. Man kann nun alle Geometrien mit einer einzigen Wischereinstellung bearbeiten. Vorher musste man immer eine gute Abwägung zwischen Zeit, Geometrie und Sicherheit finden.
5) Die Wischparameter von der SOMOS-Webseite sind fehlerbehaftet. Dort ist eine Tauchtiefe von 0,2 mm angegeben. Die ist viel zu wenig und wird von der 3D-Software vollends zu Null gerundet. Falle hierbei ist, dass dieser Parameter ausnahmsweise auch intern in Millimetern angegeben wird. Die meisten anderen Parameter werden intern in Inch abgespeichert und nur für die Bedieneroberfläche in mm umgerechnet. DSM hat die Parameter offensichtlich in Inch ermittelt.
6) Die Harzoberfläche läuft im Nahbereich sehr schnell glatt. Über mehrere Millimeter scheint jedoch gar keine Glättung stattzufinden. Die führt bei bestimmten Geometrien und dem "Doktor"-Blatt zu erheblichen Schwierigkeiten, bis hin zur Bauteilzerstörung. Diese bestimmten Querschnittgeometrien bauen durch die Oberflächenspannung des Harzes gewisse Buckel auf, die dann über die Harzoberfläche hinausstehen und vom Wischer mitgenommen werden. Meist ist das dann gleich die ganze Schicht und das Bauteil ist futsch. Hier bin ich noch am testen und zu keiner endgültigen Lösung gekommen.
7) Die Aushärtetiefe in den vorgegebenen Parametern (WEAVE10 und WEAVE15) scheinen mir viel zu gering. Immerhin muss die neue Schicht im Zweifelsfall schon nach 15 Sekunden einer Wischerberührung standhalten. Bei DSM scheint man die Beobachtung unter 2) und 3) nicht gemacht zu haben ??? Bei einem Doktor-Blatt muss man erfahrungsgemäss immer mit einer leichten Wischerberührung rechnen.
8) Die Qualität der (unfallfrei) gebauten Seitenwände und Unterseiten ist besser als alles, was man mit SL5170 jemals erreichen wird. Die Bahnen werden offensichtlich sehr scharf gezeichnet. Würde jetzt der Laser noch perfekt fahren, könnte man vollends glatte Seitenwände erreichen. Die durch den Schichtaufbau erzeugten Riffel sind praktisch verschwunden.
9) Man muss die Stützen wesentlich enger setzen (6 mm gegenüber 15 mm vorher). Eine frische, erste Schicht ist nicht viel stabiler als ein Stück Stoff und verbiegt sich beim tauchen jämmerlich, wenn die Stützen zu weit auseinander sind. Allerdings lassen sich die Stützen sehr gut entfernen und das Problem mit der übermässigen Aushärtung ( 2) und 3) ) kommt hier nicht zum tragen, da Stützen eh recht kräftig ausgehärtet werden müssen. Die Stützenbauzeit ist also etwa so wie vorher.
10) Die chemische Reaktion im Harz scheint schon nach einer Stunde im UV-Ofen weitgehend abgeschlossen zu sein. Vom SL5170 war ich es gewohnt, dass die Teile erst nach einem Tag so richtig gut zu schleifen waren und sich die mechanischen Eigenschaften noch nach Tagen verändert haben.
11) Die mechanischen Eigenschaften des Harzes sind offensichtlich wesentlich besser. Nach einer Stunde UV-Ofen kann man ein Teil auf die Heizung legen, ohne dass es sich durch das Eigengewicht verbiegt. Da musste man mit SL5170-Teilen sehr vorsichtig sein. Auch die mechanische Festigkeit scheint besser zu sein, schon weil man mit mehr Kraftaufwand schleifen muss. Ist wohl ein Indiz dafür.
Summa summarum: Ich habe sechs Tage geflucht und geschwitzt, bis ich das erste Teil in einem Stück von der Plattform gekratzt habe. Die erfolgreichen Teile sind jedoch sehr, sehr vielversprechend. Für Maschinen mit Doktor-Blatt scheint das Harz jedoch nur bedingt geeignet zu sein. Ebenso muss ich die Geschichte mit der Aushärtetiefe noch genauer untersuchen. Teilweise hängen diese beiden Probleme jedoch auch zusammen, da ein aufgebauter Buckel eben auch tiefer durchgehärtet werden muss. Endgültige Erfahrungen werde ich jedoch erst in einigen Monaten haben.
Schönes Wochenende,
Markus Hitter
Bemerkung dazu: Die weiteren Erfahrungen haben nicht mehr sehr viel Neues hervorgebracht. Die Bauzeiten sind nach wie vor eher langsamer als SL5170, die Qualität der fertigen Bauteile jedoch um ein vielfaches besser. Die Umrüstung auf einen gefüllten Wischer scheint für wirtschaftliche Bauergebnisse dringend angeraten. Eine Konstruktion für einen gefüllten Wischer liegt als CATIA-Modell bereits vor.
Es wurden in dieser Zeit ca. 250 Bauvorgänge mit mehr als 1000 Teilen gebaut