Projekte

Seit 2014 nutzen wir einen sogenannten 3D-Drucker in der Ausbildung der technischen Produktdesigner und Zerspanungsmechaniker. Mit seiner Hilfe können Kunststoffteile schichtenweise erzeugt werden. Obwohl es derartige generative Fertigungsverfahren bereits seit 20 Jahren gibt, sind die hierfür erforderlichen Maschinen erst jetzt auch für den privaten Anwender erschwinglich geworden.

Die Teile werden zunächst mit einem 3D-CAD-Programm modelliert, dann mit einem Slicer in Schichten zerlegt und anschließend in ein Maschinenprogramm (G-Code) umgewandelt.

Die Größe der Werkstücke ist durch den Bauraum der Maschine und die erforderliche Druckzeit begrenzt. Ein Faustgroßes Bauteil erfordert eine Druckzeit von mehreren Stunden.

Damit der Drucker nicht nur als Hightech-Spielzeug zur Herstellung von Flaschenöffnern oder Handy-hüllen genutzt wird, suchten wir nach anderen praktischen Anwendungsmöglichkeiten. Hier bietet die Herstellung und Instandsetzung von technischen Lehrmitteln ein lohnendes Betätigungsfeld.

Zum Beispiel befindet sich in unserer Lehrmittel-sammlung das Modell eines Viertakt-Dieselmotors, bei dem im Laufe der Jahre einige Zahnräder und die Kette abhanden gekommem waren. Den technischen Produktdesignern des 3. Lehrjahres wurde die Aufgabe gestellt, das Modell durch geeignete Bauteile wieder funktionsfähig zu machen.

Verschiedene Getriebevarianten wurden vorge-schlagen, berechnet und auf ihre Umsetzbarkeit geprüft. Eine geeignete Kette fand sich bei CONRAD, die erforderlichen Zahnräder wurden modelliert und gedruckt. Das Ergebnis - ein wieder voll funktionsfähiges Lehrmodell - ist auf den nächsten Bildern zu sehen.

Ermutigt durch den Erfolg wurde eine weitere Instandsetzung begonnen. Das Modell eines Differentialgetriebes war vor Jahren vom Schrank gefallen und hatte neben der Grundplatte ein Laufrad, ein Kegelrad und die dazugehörige Welle eingebüßt. Auch diese Reparatur wäre früher kaum möglich gewesen.

Kettenantrieb einer Modell-Motorsteuerung

Im FDM-Verfahren nachgefertigtes Kettenrad. Die Anordnung der einzelnen Kunststoffstränge ist gut zu erkennen.

nachgefertigtes Kegelrad aus PLA (schwarz)

Dieses Modell entstand durch 10fache Vergrößerung der Hemmungsteile einer Pendeluhr. Es dient dem Erlernen der Prüfung und Richtigstellung der sogenannten Grahamhemmung. Der Achsenabstand von Hemmungsrad und Anker ist veränderlich, die Ankerpaletten sind verschiebbar. Der Bauaufwand war gering, da die komplizierten Teile mit dem 3D-Drucker hergestellt wurden.

Eine Schülerin hatte die Verschlusskappe ihres MP3-Players verloren. Da ein passendes Ersatzteil nicht zu bekommen war, modellierte sie die Kappe im Unterricht mit SolidWorks, wandelte die fertige Datei in das STL-Format und druckte die Kappe. Am Ende der Stunde konnte sie die fertige Kappe mit nach Hause nehmen.

Ein solches Schiffschronometer besichtigten einige unserer Lehrlinge bei einer Exkursion in den Uhrenbetrieb Glashütte Original. Die Einzelteile der dort ausgestellten Exponate sind allerdings viel zu klein, um ihre Funktion zu verstehen. Einige Teile der Hemmung wurden im Unterricht gezeichnet und im Maßstab 10:1 gedruckt. Dadurch ließ sich mit vertretbarem Aufwand ein Modell aus Kunststoff bauen, mit dessen Hilfe die Funktion der Hemmung anschaulich erklärt werden kann.

Die Teile für das Modell können hier heruntergeladen werden (STL-Format, Maßstab 1:1).

Teile_fur_Chronometerhemmung.zip

STL-Dateien für eine Ankerhemmung (Maßstab 1:1)

Teile_fur_Ankerhemmung.zip