3D-Druck

Der 3D-Druck von Kunststoffteilen ist in den letzten Jahren sehr viel einfacher und kostengünstiger geworden. Daher findet er immer größere Beliebtheit im Selbstbau. Wir wollen hier Bauteile aufführen, die von Amateurastronomen konstruiert wurden und die sich in der täglichen Nutzung bewährt haben. Wir veröffentlichen auch gerne Ihre Konstruktion an dieser Stelle.

Mögliche CAD-Software: DesignSpark Mechanical

Bahtinovmaske
Die Bahtinovmaske dient dem Astrofotografen als Fokussierhilfe am Teleskop oder Fotoobjektiv. (Bild: Uwe Braasch)

Zur Funktion der Maske
Druckdateien für 3D-Drucker
Konstruktionsgenerator

Eine individuelle Leitrohrhalterung aus dem 3D-Drucker
Wer kennt das nicht? Die Astroausrüstung soll durch weiteres Zubehör ergänzt werden, um den gestiegenen Erfordernissen gerecht zu werden. So habe ich mein Teleskop durch ein Leitrohr für das Guiding bei der Astrofotografie erweitert.

Leider befindet sich bei meinem Teleskop nur eine Sucherhalterung am Okularauszug. Befestigt man dort das Leitrohr, kommt dieses Gewicht noch zum Gewicht der Kamera nebst Zubehör hinzu. Alles zusammen macht ein Ausbalancieren des Tubuses fast unmöglich. Da ich bereits einen 3D-Drucker besitze, lag es nahe, eine Leitrohrhalterung (Abbildung 1) zu drucken, die sich an beliebiger Stelle des Tubuses befestigen lässt.

Inzwischen beginne ich vor jeder Neukonstruktion zunächst mit einer Recherche in der Objektdatenbank von Thingiverse, in der bereits viele Teile als CAD-Konstruktion vorliegen. Schnell bot es sich an, die gefundenen Teile so zu kombinieren, dass sie für meinen Anwendungsfall passen. Gedruckt wurde mit PLA (Polylactid), umgangssprachlich auch als Polymilchsäure bezeichnet.

Die Leitrohrhalterung  besteht aus folgenden Teilen (siehe Nummerierung in Abbildung 2):

Nr. 1: „Knauf für alten Feinbohrständer“
Wir bedanken uns bei Martin Blei (Herr_Blei), der das Bauteil bei Thingiverse unter dem Link [1] https://www.thingiverse.com/thing:4097300 zur Verfügung gestellt hat.
Hinweis: Der Knauf muss komplett in alle Richtungen um 65% verkleinert werden.

Nr. 2: „Explore Scientific (Bresser) to Dovetail-Adapter“
Wir bedanken uns bei Matthias (Bastion-0078), der das Bauteil bei Thingiverse unter dem Link https://www.thingiverse.com/thing:3596271 zur Verfügung gestellt hat.

Nr. 3: „Samyang 135mm Fine focus bracket MKII“
Wir bedanken uns bei Keith Bramley (Keithbramley), der das Bauteil bei Thingiverse unter dem Link https://www.thingiverse.com/thing:4177921 zur Verfügung gestellt hat. Hier wurde nur das Bauteil „Generic_135mm_Focusser_-_no_hole.stl“ (CAD-Datei) verwendet.  Der Spannring muss dem jeweiligen Tubus im 3D-Slicer-Software-Tool (Bindeglied zwischen CAD-Datei und 3D-Druckersteuerungsprogramm)  individuell angepasst werden. Die Erhebung (ursprünglich zur Verschraubung) am gegenüberliegenden Ende wurde mit DesignSpark Mechanical v5.0 (©) (Konstruktionssoftware) entfernt [2]

M10-Schrauben sowie M10-Muttern bieten viele Thingiverse-Konstrukteure an, weshalb hier nicht explizit verlinkt wird. M10-Schraube und M10-Mutter müssen beide im 3D-Slicer-Software-Tool um 150% verlängert werden. [4]

Letztlich wurden die zwei Klammern Nr. 5 in Abbildung 1, mit DesignSpark Mechanical v5.0 (©) konstruiert, um der mit einem 2-komponenten Kleber angebrachten Schwalbenschwanzklemme zusätzlichen Halt zu geben [3]

Die so entstandene Halterung trägt problemlos ein kurzes Leitrohr. Lässt die Stabilität wegen der Länge des Leitrohres nach, hilft eine zweite Halterung gleicher Bauart. Befindet sich am Leitrohr eine Vixen-Style Schwalbenschwanzschiene, kann man zusätzlich das Bauteil „Vixen-style dovetail clamp“ verwenden. https://www.thingiverse.com/thing:2854473 bei Thingiverse. Wir bedanken uns bei Les Niles, (Lniles77)

Innen ist der Spannring mit EPDM-Vollgummi (einseitig selbstklebendem Moosgummi) verkleidet. Damit wird für zusätzlichen Halt gesorgt und der Tubus geschont. Und nun viel Spaß beim Nachbau.

Autor: Uwe Braasch

Verweise:
[1] Linzenzbestimmungen von Thingiverse
[2] CAD-Konstruktion Spannring.stl
[3] CAD-Konstruktion Keil.stl

Abb. 1: Die gedruckte Leitrohrhalterung mit dem Guidingteleskop
Abb. 2: Zusammenstellung der einzelnen Bauteile zu der Halterung

Mit einem 3D-Drucker zum individuellen Teleskopbauteil
Eigentlich aus einer Laune heraus entschied ich mich zum Kauf eines 3D-Druckers. Inzwischen hat sich die Technik etabliert und man bekommt bereits zu relativ geringen Kosten ein brauchbares Gerät. Bausätze beginnen bei ca. 100 Euro, ein fertig aufgebauter Drucker liegt bei etwa 350 Euro aufwärts.

3D-Druck von Kunststoffteilen ist inzwischen keine Hexerei mehr, aber leider nicht, was die Geschwindigkeit angeht. Man muss schon je nach Drucker einige Minuten warten, bis Druckbett (mehr und mehr werden auch preiswertere Drucker mit beheizbarem Druckbett angeboten) und Druckkopf aufgeheizt sind und der Druck beginnen kann. Als Druckbett bezeichnet man übrigens den Teil des 3D-Druckers, auf dem die Objekte schichtweise mithilfe des Druckkopfes aufgebaut werden. Je nach Druckertyp bewegt es sich horizontal oder vertikal, wobei es auch Drucker mit unbeweglichem Druckbett gibt. Eine Beheizung des Druckbettes ist nicht immer erforderlich. Das hängt vom verwendeten Filament (so nennt man das schnurförmige Druckmaterial) ab. Je nach Größe des Objektes kann ein Druckvorgang durchaus mehrere Stunden dauern. Das Ergebnis entschädigt allerdings für die Wartezeit. Mit einem Programm, das dem Drucker beiliegt, wird ein beliebiges 3D-Modell in die für den jeweiligen Drucker passende Kommandosprache umgewandelt. Diesen Vorgang bezeichnet man als „Slicing“. Dieser englische Begriff ist im Deutschen gleichzusetzen mit „in Scheibchen oder Schichten schneiden“. Das Arbeitsgerät dazu, ein Slicer, baut also 3DObjekte scheibchenweise aus vielen dünnen Schichten auf, die Schicht für Schicht gedruckt werden. Sinnvollerweise bietet dieses Programm auch Möglichkeiten zur Nachbearbeitung an wie Skalieren, Drehen und Spiegeln.

Für den Hausgebrauch verwendet man Filamentmaterial aus Polylactiden, also PLA, das in vielen Farben angeboten wird. Mit Woodfill-PLA gedruckte Teile sollen das Aussehen von Holz imitieren. Bei PLA handelt es sich um einen Kunststoff, der aus regenerativen Quellen gewonnen wird (z. B. Maisstärke). Empfindliche Nasen bemerken während des Druckvorgangs vielleicht einen leichten Geruch, der an Schaumzucker erinnert. Doch eigentlich kann man sagen, dass die Verarbeitung dieses Materials fast geruchlos und schadstoffarm erfolgt. Nachteil von PLA ist der niedrige Schmelzpunkt von ca. 55 °C, der aber in der Praxis meist höher liegt. Im Internet findet man zahlreiche Berichte darüber. Man ist sich dort einig, dass ein Schmelzen des Objekts in der Sonne nicht zu befürchten ist. Die meisten 3D-Drucker verarbeiten auch ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), PETG (Polyethylenterephthalat, auch PET genannt) und andere exotische Materialien. Die Verarbeitung dieser Materialien sollte aber wegen giftiger Emissionen nicht in Wohnräumen erfolgen.

Als Standard für 3D-Modelle hat sich die STL-Schnittstelle (Stereo-Lithografie) durchgesetzt. Sie ist Standardschnittstelle vieler CAD-Systeme. CAD steht für Computer-Aided Design, also rechnerunterstütztes Konstruieren. Gute Tools für CAD-3D-Modelle gibt es auch als Freeware, mit der man bereits die wichtigsten Modelle entwickeln kann. So konnte ich nach kurzer Einarbeitung in eins dieser Programme einen Okularhalter entwerfen und drucken, der als Wandhalter dem zeitweisen Ablegen meiner Okulare dient, die ich gerade vorübergehend nicht benötige (Abb. 1). So bot es sich dann auch an, die fehlende Augenmuschel für mein in den USA gekauftes 65-mm-Okular (ein SuperPlössl XL) mit passendem Deckel zu drucken (Abb. 2). Meine EQ5-Nachführeinheit findet nun nebst Powerbank sicheren Halt am Stativ (Abb. 3). Fehlende Okularabdeckungen sind schnell gedruckt und meine Filter befinden sich in identischen Boxen, die sich auch bei Dunkelheit und mit kalten Händen problemlos öffnen lassen.

Auf der Seite www.thingiverse.com findet man zahlreiche fertige Modelle im STL-Format, welche kostenlos angeboten werden. Sie können nach dem Download mit oder ohne Nachbearbeitung für das jeweilige Druckermodell umgewandelt und dann gedruckt werden. Was allein bei Thingiverse für das Gebiet der Astronomie für den 3D-Druck angeboten wird, ist erstaunlich. Über Bahtinovmasken, diverse Adapter, Okularabdeckungen, Filterboxen, Arretierungen für Kamera-Objektive zur Fixierung der Fokuslage bis hin zu aufwändigen Nachführeinheiten findet jeder etwas für seine Belange Passendes. Größtenteils Dinge, die sonst nirgends erhältlich sind, lassen sich mit einem 3D-Drucker kurzerhand drucken. Mein 3D-Drucker steht kaum noch still.

Autor: Uwe Braasch

Abb. 1: Okular-Wandhalter – oben rechts die Vorschau aus der Slicer-Software
Abb. 2: Augenmuschel mit Staubschutzkappe
Abb. 3: Individuelle Halterung für die Steuerbox einer GoTo-Montierung