jump-ING Logo

Dies ist ein Rückblick in die Geschichte von jump-ING. Die Seite wurde möglichst original belassen. Zurück in die Zukunft.

logo

Drittmittelprojekt Stereolithografie

- Der Bauvorgang -



Allgemeines

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.

 

Verzeichnis dieser Seite

 

Übliche Verzeichnisse und Programme

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 Namen  bauxxx  angelegt, wobei  xxx  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.

 

Der Weg vom CATIA Solid zur STL Datei (in CATIA)

Dieses Kapitel ist relativ alt und möglicherweise nicht mehr aktuell.

  1. Ein Volumen vom Solid ableiten:

     

  2. Volumen triangulieren:

  3.  

  4. Triangulierte Dreiecke in eine STL Datei schreiben

  5.  

Bauteile anordnen und mit Stützen versehen. (Materialise Magics 4.32)

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.

  1. Eigenes Verzeichnis für den Bauvorgang anlegen

     

  2. Bauplattform zusammenstellen

  3.  

  4. Teile prüfen und ausrichten

  5.  
  6. Z-Kompensation einbringen

  7.  
  8. Bauteile anordnen

  9.  

  10. Stützen generieren

  11.  

  12. Plattform speichern und exportieren

     

  13. Fertig

     

Bauparameter vergeben und erzeugen der Vektordatei (3D Systems 'Partmanager')

  1. Daten vorbereiten

     

  2. Partmanager starten

  3.  
  4. Bauparameter vergeben:

  5. Slicen der Bauteile und erzeugen der Vektordatei:

Fertig!

 


Nein, noch nicht: jetzt kommt die Stereolithografiemaschine selber ...

 

Starten der Stereolithografiemaschine

  1. Maschine einschalten:

  2.  

  3. Laser einschalten:

  4.  

  5. Bauvorgang von der Workstation holen:

  6.  
  7. Bauvorgang starten:

Während des Bauvorgangs

  1. 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.

  2. Während der Wischzeit macht die Steuerungssoftware Pausen. In diesen Pausen kann der Bauvorgang durch einige Tasten beeinflusst werden:

  3. 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.

  4. Gelegentlich sollte der Vorgang flüchtig kontrolliert werden. Ging etwas schief und die Layer schwimmen bereits frei im Harzbad umher, verschwendet die Maschine Harz und Laserzeit. Gingen nicht alle Bauteile schief, sondern können teilweise fertiggestellt werden, kann man fortfahren, sollte jedoch alle ca. 20 Schichten die frei schwimmenden Layer herausfischen.

 

Nach dem Bauvorgang: Bauteilnachbearbeitung

  1. Sicherheitshinweise:

  2.  

  3. Reinigungshinweise:

  4.  

  5. Entnehmen der Plattform:

  6.  

  7. Bauteile waschen:

     

  8. Bauteile nachbelichten:

  9.  

  10. Bauteile nachbearbeiten:

Fertig! (nu aber endgültig)


Wartungsarbeiten rund um die Stereolithografie

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:

    1. Laser abschalten bzw. abgeschaltet lassen.

    2. Abdeckungsblech der Laseroptik entfernen.

    3. Baukammerlicht einschalten.

    4. Den Lichtweg entlang der Spiegel auf Fremdkörper prüfen.

    5. Die drei Spiegel auf Staub prüfen. Meist sind diese sauber, sonst jedoch mit einem Fotopinsel reinigen.

    6. Die beiden kleinen Verstellspiegel über der Baukammermitte ebenso prüfen und abpinseln.

    7. Das runde Laserfenster zur Baukammer auf der Oberseite von Staub befreien (Staubtuch). Dabei auf keinen Fall die sehr empfindlichen Verstellspiegel berühren.

    8. 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.

    9. Abdeckungsblech der Optik wieder anbringen.

    10. Die beiden Lasersensoren vorn links und hinten rechts neben dem Harzbad ebenfalls mit isopropanolgetränktem Lappen reinigen (der hintere Lasersensor ist kaum zu sehen).

     

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.

 

"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.

 

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.



So, das sind Erfahrung von 4 Jahren intensiver Beschäftigung

mit der SLA 250/30 der Fachhochschule Trier,

auf einer Seite zusammengefasst.

Es wurden in dieser Zeit ca. 250 Bauvorgänge mit mehr als 1000 Teilen gebaut



HOME



FH RZ FB MB

Stereolithografie an der FH Trier, erstellt von Markus Hitter (MaH), 9/2000