3D-Drucker Workshop am Berufskolleg Lübbecke

In der vergangenen Woche nutzten eine Schülerin und 17 Schüler des Berufskollegs Lübbecke die Gelegenheit, um an einem dreitägigen Workshop am Schulort in Espelkamp zum Bau und der Inbetriebnahme ihres DIY (Do-It-Yourself) 3D-Druckers teilzunehmen.

Seit einigen Jahren arbeiten die Berufsschullehrer am Berufskolleg Lübbecke im Fachbereich Metalltechnik mit der additiven Fertigung. Dazu zählt unter anderem die sogenannte 3D-Drucktechnik mit dem FDM (Fused Deposition Modeling; deutsch: Schmelzschichtung)-Verfahren. Bei dieser Fertigungsmethode wird erwärmter Kunststoff aus einer Düse kontinuierlich schichtweise aufgetragen, um ein Werkstück entstehen zu lassen.

Ende letzten Jahres ergab eine Umfrage unter den Schülern der dualen Ausbildungsgänge in der metalltechnischen Abteilung ein sehr großes Interesse an der 3D-Drucktechnik. Dabei entstand der Wunsch, einen kostengünstigen Bausatz erwerben zu wollen und während eines gemeinsamen Workshops den Aufbau und die Inbetriebnahme durchzuführen. Man entschied sich für das Modell Anet A6 eines chinesischen Herstellers.

Vor einigen Tagen war es dann soweit. Die Bausätze waren angekommen und der Workshop konnte in den Räumlichkeiten des Berufskollegs Lübbecke am Schulort in Espelkamp beginnen. Der Aufbau erfolgte unter der fachlichen Anleitung des Berufsschullehrers Rolf Nentwich. Die hochmotivierten Schüler arbeiteten sehr intensiv und bereits am Ende des ersten Tages konnten die ersten beiden 3D-Drucker in Betrieb genommen werden. Dazu musste noch ein Firmware-Update des Drucker-Betriebssystems durchgeführt und ermittelte individuelle Messwerte der Achsabmessungen in die Steuerung eingegeben werden.

Die gebauten Drucker wurden bereits modifiziert. Der mechanische Endschalter der Höhennulllage der Düse wurde gegen ein elektronisches System ausgetauscht. Mit Hilfe eines kapazitiven Sensors wird nun der Abstand der Druckdüse zur Druckoberfläche berührungslos gemessen. Gleichzeitig wird damit eine weitere Servicefunktion ermöglicht. Beim Drucken entscheidet die erste Schicht über das Gelingen des Bauteils. Die nur zweizehntel Millimeter starke Schicht muss gleichmäßig aufgetragen werden. Dazu muss das Druckbett entweder manuell waagerecht zum Verfahrweg der Düse ausgerichtet werden oder die Steuerung nutzt ein automatisch arbeitendes elektronisches System dazu. Dieses sogenannte Auto-Leveling dient dazu, die Neigung des Druckbettes vor jedem Druckvorgang mit dem kapazitiven Sensor zu messen. Während des Druckvorganges berücksichtigt die Software die ermittelte Neigung und gleicht sie aus.

Am Ende des zweiten Tages waren alle Drucker fertig aufgebaut und wurden in Betrieb genommen. Zunächst galt es einen Kalibrierwürfel zu drucken. Dieses Werkstück wird vermessen und entsprechende Korrekturwerte in die Steuerung des Druckers eingegeben. Mit Hilfe der kostenfrei mitgelieferten Computersoftware Cura konnten die Auszubildenden beginnen, ihre eigenen 3D-Modelle auszudrucken. Mittlerweile gibt es im Internet zahlreiche Datenbanken, in denen Konstrukteure ihre 3D-Modelle kostenfrei zum Ausdrucken zur Verfügung stellen, wie beispielsweise Thingiverse.

Am dritten Tag wurde die Handhabung des 3D-Druckers geübt, um Schwierigkeiten selbst beseitigen zu können und optimale Einstellungen für die Ausdrucke zu ermitteln. Zur metalltechnischen Ausbildung gehört der Umgang mit einer CAD-Software (Computer Aided Design; deutsch: Zeichnungserstellung am Computer). Damit sind die Auszubildenden in der Lage, ihre eigenen Modelle am Computer zu konstruieren. Anschließend können sie diese Bauteile jetzt mit ihrem eigenen 3D-Drucker sofort ausdrucken.

Einer der Höhepunkte des Workshops bestand darin, mit einem 3D-Scanner zu arbeiten. Die Auszubildenden haben sich gegenseitig eingescannt. Anschließend wurde die jeweilige Büste mit einer Software nachbearbeitet, als lesbare Datei für den 3D-Drucker gespeichert und ausgedruckt.

Bereits während des Workshops entstand die Idee, in einem weiteren Lehrgang einen 3D-Drucker zu bauen, der über mehrere Druckdüsen verfügt, damit unterschiedlich farblicher Kunststoff während eines Druckvorganges aufgetragen werden kann.

 

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