Am 15. September war einiges los bei uns im Fab Lab: wir hatten wieder Besuch von OberstufenschülerInnen des Gymnasiums auf der Morgenröthe. Sie haben den Vormittag gemeinsam mit ihrem Lehrer, Stefan Schramm, im Rahmen eines Projekttages hier im Lab verbracht. Der Anlass dafür war das Schulfest zum 50-jährigen Jubiläum ihrer Schule, für das jede Klasse einen Stand vorbereiten sollte.
Die OberstufenschülerInnen hatten sich daher überlegt, dort ein Glücksradspiel mit Preisen anzubieten. Um ihre Idee hier im Lab planen und umsetzen zu können, wurden die SchülerInnen in drei Gruppen aufgeteilt.
Die erste Gruppe übernahm die Aufgabe, verschiedene Preise für das Glücksradspiel zu entwerfen und zu drucken. Hier kamen unsere 3D-Drucker für die Produktion zum Einsatz. Gedruckt wurden unterschiedliche Schlüsselanhänger sowie Einkaufswagenchips.
Die zweite Gruppe hat das Glücksrad entworfen und gebaut. Produziert wurde es auf unserer großen CO2 Laserschneidemaschine. Die letzte Gruppe hatte die ebenso wichtige Aufgabe, den gesamten Projekttag zu dokumentieren. Von einer Lab Tour über den 3D-Druck Prozess bis hin zum Laserschneiden wurde alles in Form eines Videos festgehalten. Dies könnt ihr euch hier anschauen:
Insgesamt war es ein gelungener Projekttag mit tollen Ergebnissen! Es war schön, zu sehen, wie engagiert und kreativ die SchülerInnen die Aufgaben gemeistert und wie gut sie als Team zusammengearbeitet haben. Wir freuen uns darüber, dass wir die SchülerInnen bei den Vorbereitungen für das Schulfest zum 50-jährigen Jubiläum des Gymnasiums auf der Morgenröthe unterstützen konnten und hoffen, das Fest war ein voller Erfolg!
Vier StudentInnen haben bei uns im Fab Lab ein Planungs- und Entwicklungsprojekt (kurz: PEP) ausgearbeitet. Das PEP wird als Kurs im Rahmen des Maschinenbaustudiums von der Fakultät IV an der Universität Siegen angeboten. In diesem Kurs arbeiten StudentInnen in Gruppen an innovativen Technologien und Konzepten, die sie im Anschluss im Plenum vorstellen und in einem Abschlussbericht schriftlich dokumentieren.
Das Ziel dieses PEPs war es, einen Prüfstand für Gummilagervermessungen im Fahrwerk zu konstruieren, der alle sechs Freiheitsgrade prüfen kann, da der derzeitige Prüfstand des Lehrstuhls für Fahrzeugleichtbau der Universität Siegen dazu nicht in der Lage ist. Dabei wurde der Fokus auf das Messen von U-Lagern und RU-Lagern gelegt.
Um ihr erarbeitetes Konzept in die Realität umsetzen zu können, benötigten sie Lageraufnahmen, die die verschiedenen Lager bei einer Beanspruchung durch die Prüfkräfte festhalten. Dazu haben sie jeweils ein Modell für eine U-Lageraufnahme und ein RU-Lageraufnahme entwickelt und diese dann mithilfe eines Prusa-Druckers im Fab Lab dreidimensional gedruckt.
gedruckte Lageraufnahme für ein U-Lagergedruckte Lageraufnahme für ein RU-Lager
Die jeweiligen Lager können mithilfe von vier Schrauben an der Aufnahme befestigt werden. Damit die Lageraufnahmen auch bspw. an einen Untergrund oder Adapter geschraubt werden können, besitzen sie auf jeder Seite acht Löcher. Dadurch halten sie jeglicher Belastung, egal ob translatorisch oder rotatorisch, stand. Beide Lageraufnahmen können je nach zu messender Raumrichtung an den benötigten Motor – Linearhubzylinder oder Drehstrommotor – ummontiert und an nötige Hilfsmittel wie Schienen, Rollen, einem Adapter oder einem drehbar gelagerten Tisch geschraubt werden.
Auf der Zeichnung kann man einen beispielhaften Prüfstand sehen. Dieser zeigt, wie die von den StudentInnen gedruckten Lageraufnahmen bei einer translatorischen Vermessung mit dem Linearhubzylinder und bei einer rotatorischen Vermessung mit einem Drehstrommotor eingesetzt werden können.
Prüfstand für die translatorische Vermessung (Linearhubzylinder) und die rotatorische Vermessung (Drehstrommotor)
Wir freuen uns, dass das Fab Lab StudentInnen in ihrem Studium unterstützen kann. Falls ihr also ebenfalls ein Projekt im Kopf habt – egal ob im Rahmen des Studiums oder privat – kommt einfach während unserer Öffnungszeiten vorbei!
Dieses Jahr hat die ATHENA European University den ‘Co-Creation Hub’ vorgestellt. Er dient als eine Plattform, um die Fab Labs, Makerspaces und Design Factories stärker zu vernetzen und die Zusammenarbeit an gemeinsamen Projekten und Kollaborationen zu fördern.
ATHENA, ein Zusammenschluss von mittelgroßen Hochschuleinrichtungen aus neun europäischen Ländern, zu denen auch die Universität Siegen gehört, verfolgt das Ziel, ein integratives, innovatives und qualitativ hochwertiges internationales Bildungsangebot bereitzustellen, das stets auf die Bedürfnisse des globalen Marktes ausgerichtet ist.
Im Rahmen des ‘Co-Creation-Hubs’ fand am 29. und 30. Juni 2023 ein Intensiv-Workshop in der Design Factory in Porto statt, bei dem sich ATHENA-Mitglieder über aktuelle Projekte und Aktivitäten, aber auch Herausforderungen, mit denen sie konfrontiert werden, austauschen konnten.
Die TeilehmerInnen des Workshops in Porto
Gloria Yap Basoeki vom Fab Lab Siegen hat ebenfalls am Workshop teilgenommen und unser Fab Lab sowie unsere Leitsätze vorgestellt. Dabei ist sie vor allem auf unsere nutzerfokussierte Herangehensweise eingegangen und hat hervorgehoben, dass unser Fab Lab kostenlos genutzt werden kann. Denn wir verfolgen das Ziel, Technik zu demokratisieren und für alle zugänglich zu machen.
Gloria präsentiert das Fab Lab Siegen und seine Leitsätze
Außerdem haben die TeilnehmerInnen des Workshops begonnen, ein Pilot-Programm zu konzipieren, das ATHENA-StudentInnen dabei unterstützen soll, reale Probleme mit der Hilfe von Fab Labs und Makerspaces (z.B. CNC-Maschinen oder 3D-Druck) zu lösen. Das Pilot-Programm soll zum Sommersemester 2024 einsatzbereit sein.
Neben dem Workshop hat Gloria mit Robert Fischbach, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Siegen, fünf Partner aus drei EDIHs (European Digital Innovation Hub) in Portugal besucht, um mehr über deren Aufbauorganisation zu erfahren und Möglichkeiten für eine eventuelle künftige Zusammenarbeit zu sondieren.
Gloria und Robert zu Besuch beim EDIH ATTRACT
International Visiting Researcher Programme
Im Rahmen der EDIH-Besuche bei INESC TEC, wurden wir des Weiteren von Andreia Passos auf ein spannendes Forschungsprogramm für HCI-StudentInnen und ForscherInnen hingewiesen: das International Visiting Researcher Programme. Es richtet sich an ForscherInnen, einschließlich MasterstudentInnen und DoktorandInnen, die außerhalb Portugals an Universitäten oder in anderen Organisationen arbeiten. Es bietet die Möglichkeit, bis zu drei Monate in Portugal mit den ForscherInnen von INESC TEC an Themen von gemeinsamem Interesse zu arbeiten. Die Organisation ist weltweit führend in der Forschung und Entwicklung im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) und unterstützt die fortgeschrittene Ausbildung von ForscherInnen sowie ihre aktive Teilnahme an internationalen Kooperationsnetzwerken.
Die Bewerbungen werden bis zum 30. November 2023 fortlaufend angenommen, solange es noch freie Plätze für die Forschungspraktika gibt oder die zugewiesenen Mittel erschöpft sind. Die vergüteten Forschungspraktika können zwischen dem 1. August 2023 und dem 31. Juli 2024 stattfinden. Mehr Informationen und die Bewerbungsbedingungen findest Du hier.
Wir bedanken uns bei der ATHENA European University für die Organisation dieses Workshops. Es war super spannend, sich mit anderen engagierten Fab Labs und Makerspaces auszutauschen. Wir freuen uns, ein Teil dieses Zusammenschlusses sein zu dürfen und auf das, was wir in Zukunft gemeinsam bewirken können!
Natürlich können wir die gebrauchen: 6-Kern i5 CPUs, M.2 SSDs und 8 GB DDR4 Ram sind schonmal eine gute Grundlage für einen Office- oder Gaming-Rechner. Wie ihr wisst, bringen wir uns seit letztem Jahr im Bereich der MINT-Bildung immer stärker ein. Das schreit also förmlich nach einem coolen Format, bei dem wir an Rechnern schrauben und diese dann kostenfrei weiterverteilen können. Aus diesem Grund haben wir das Angebot gern angenommen.
Aber: Wie transportieren wir 300 Rechner zu uns ins Fab Lab? Das sind nicht nur 1.800 CPU-Kerne, 2.400 GB Ram und 150.000 GB Speicher in Summe, sondern auch 2,1t Gesamtgewicht… Der Lions Club Siegen und die SIEGENIA GROUP waren so nett und haben uns unterstützt. “Wir haben zwar keinen LKW frei, aber wir mieten euch einen.”, so Wieland Frank, Unternehmensinhaber der SIGENIA GROUP. Zwei Mitarbeiter kamen ebenfalls zur Unterstützung. Besten Dank nochmal!
Jetzt planen wir eine neue Workshopreihe, mit der wir (hoffentlich) ab Oktober beginnen können:
„Bau dir einen Computer“ (nur ein Arbeitstitel, Vorschläge werden gerne angenommen).
Die Idee: Jugendliche nehmen die Rechner mit uns auseinander, wir schauen uns die Bauteile und die Funktionsweise gemeinsam an und bauen sie wieder zusammen. Anschließend wird noch ein Betriebssystem aufgespielt und am Ende können die TeilnehmerInnen die Computer mit nach Hause nehmen.
Wir können eure Unterstützung bei der Umsetzung des Workshops gebrauchen:
HelferInnen, die die Workshopdurchführung unterstützen
300 Mäuse, Tastaturen und/oder Monitore (gerne gebraucht, aber funktionsfähig und sauber)
Schulen können sich gerne bei uns melden. Wir hörten, es könnten hier und da ein paar Computer-Räume erneuert werden.
Das ganze Projekt möchten wir nebenbei im Rahmen unseres Projektes EnvironMINT untersuchen, um die Gelingensbedingungen guter MINT-Bildung genauer zu analysieren. Wie können Workshops ansprechend gestaltet werden – vor allem, um auch junge Frauen und Mädchen für MINT-Themen begeistern zu können?
Geschichtsstunde zu MINT-Aktivitäten des Fab Labs Mit FAB:MAKE konnten wir coole Hardware anschaffen, die es uns ermöglicht, mit kleineren Gruppen Workshops durchzuführen. Im Rahmen von EnvironMINT untersuchen wir mit unseren PartnerInnen (FAU Erlangen-Nürnberg, HS Rhein-Waal) die Gelingensbedingungen guter MINT-Bildung. In Zusammenarbeit mit dem Digitalum Bus bringen wir die Themen vor allem in den ländlicheren Raum im alten Landkreis Wittgenstein.
Hin und wieder haben wir auch Schulklassen zu Besuch und führen Projekttage durch. Aber das reicht uns nicht so ganz. Wir möchten gerne in Siegen-Wittgenstein ein starkes Netzwerk mit AkteurInnen der Region bilden: Schulen, Vereine, Unternehmen, MINT-AkteurInnen uvm.
Der DIGITALUM Bus ist eine Zukunftswerkstatt, welche die Herausforderungen der Digitalisierung für unsere Region Siegen-Wittgenstein ganz konkret angehen möchte – genau wie bei uns im Fab Lab Siegen: Unabhängig von Alter und Vorbildung haben hier alle Menschen die Möglichkeit, interessante Dinge im Austausch miteinander zu lernen und zu bauen. Ziel ist die nachhaltige Breitendigitalisierung zum Wohl der gesamten Region und die Digitalisierung erfahrbar und nutzbar zu machen. Vor allem sollen auch Fachkräfte und Auszubildende qualifiziert werden.
Wir kennen alle die Problematik bei uns in Siegen: Der ÖPNV funktioniert eher so mäßig. Was können wir also tun, wenn der coole Ort (Digitalum in Bad Berleburg) nur schwer erreichbar ist? Ganz einfach! Wir bringen den Ort zu den Leuten!
Dafür wurde ein 18 Meter langer Gelenkbus mit mehr als 140 Sitz- und Stehplätzen umgebaut und mit verschiedenen Technologien ausgestattet. Dieser wurde auf Initiative von Prof. Dr. Ludwig der Universität Siegen von dem Fahrzeughersteller MAN zur Verfügung gestellt.
Das Fab Lab Siegen unterstützt hierbei die DIGITALUM Wittgenstein gGmbH bei der Entwicklung des Busses, der Auswahl an Gadgets und der Entwicklung des Workshop-Programms.
Das DIGITALUM bringt also Workshops und Qualifizierungsangebote für Communities, Vereine, Schulen, Kommunen, aber auch Industrie, Handwerk, Einzelhandel, Kirchen und vieles mehr. Beheimatet ist es in Bad Berleburg.
Ab April nimmt das Projekt im wahrsten Sinne des Wortes volle Fahrt auf. Ziele sind dabei Unternehmen, Institutionen, Schulen und weitere Orte. Von jung bis alt sollen dadurch alle auf einfache Art und Weise mit der Digitalisierung in Berührung kommen. Es sind bereits der Girls‘ Day am 27.04.23 und die MINT-Mitmachtage vom 12.09.23 – 14.09.23 geplant.
In der Konzeptphase letztes Jahr haben wir von unseren Kolleginnen aus der Architektur Unterstützung erhalten: Gemeinsam mit Architekt Dipl.-Ing. Matthias Arnold (Leiter Modellbaulabor Universität Siegen) und Architekt Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Michael Lenhart (Architekturinformatik und Entwerfen) wurden Studierende eingeladen, Schnellentwürfe rund um den Bus zu gestalten. Hierzu wurde der Bus im Oktober 2022 für das Kick-Off mit Studierenden für eine Woche am Hölderlin Campus geparkt. So konnte direkt am Bus Maß genommen werden, um die Schnellentwürfe realisieren zu können.
Wichtig waren zudem die Vielseitigkeit der Entwürfe und eine effiziente Platzeinteilung, um die begrenzte Fläche im Bus voll ausnutzen zu können. Auch die einzelnen Bestandteile im Bus sollten dabei implementiert werden, beispielsweise die Haltegriffe und Stopptasten.
In nur 2 Wochen entstanden dabei unfassbar detaillierte und durchdachte Designkonzepte und Modelle, welche im Oktober 2022 im Fab Lab Siegen vorgestellt wurden. Die zahlreichen Entwürfe für das äußere Design des Busses und die Aufteilung des Raumes im Inneren wollen wir auch mit euch teilen!
Wir sind begeistert über die hochqualitativen Entwürfe und freuen uns sehr über das Engagement und die Kreativität der Studierenden! Selbstverständlich danken wir Matthias Arnold und Prof. Dr. Lenhart für die bisherige Kooperation und freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit.
Letztendlich sind folgende Bereiche und Technologien an Board:
Lounge- & Speaker-Area
VR-Brille, 360°-Kamera, Greenscreen, Drohne
Werkbereich (3D-Drucker, Lasercutter, Plotter, Lötstation, 3D-Scanner, Hand- und Reparaturwerkzeug, Internet-of-Things)
Das Team des Bildungszentrums Wittgenstein, mit mehr als zehn Auszubildenden und drei Ausbildern aus industriellen Metallberufen, wie Industriemechaniker, Werkzeugmechaniker und Konstruktionsmechaniker haben dabei den Bus um- und ausgebaut. So entstanden in wochenlanger Arbeit die Küche, Werkbänke, Schränke und der Loungebereich.
Wir freuen uns auf die Roadshow. Kommt gerne mal zu einem Event vorbei!
Genauere Informationen zu dem Aufbau des Busses findet ihr hier:
Anfang März sind wir im Rahmen des Projekts EnvironMINT (BMBF: Gelingensbedingungen guter MINT-Bildung) nach Kamp-Lintfort am Niederrhein gereist. Zusammen mit unseren Kollegen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und der Hochschule Rhein-Waal haben wir bei einer 3-tägigen Workshopreihe untersucht, was Kinder und Jugendliche zu Fab Labs hinzieht und was sie davon abhält. Die knapp 100 Kinder eines Gymnasiums vor Ort haben uns durch die Teilnahme bei Kreativ-Workshops, Fokusgruppen und Interviews dabei geholfen, ihren Alltag besser zu verstehen. Dabei haben wir sehr viel von den SchülerInnen gelernt.
Was interessiert die Kinder und Jugendlichen eigentlich? Wie sollten man Workshops gestalten, die Spaß machen und lehrreich sind? Was schreckt ab? Wie sieht der Alltag so aus?
Nach einer Führung durch das FabLab Kamp-Lintfort – Hochschule Rhein-Waal und einer kleinen IoT-Demonstration mit unseren Goodies durften sie selbst ran und ausprobieren. Dabei waren unter anderem ein selbstgedrucktes und -gebautes Mikroskop, ein ferngesteuerter Malroboter mit dem Calliope Mini, ein Synthesizer-Kit von littleBits und viele coole andere Sachen.
Wir werden im weiteren Verlauf auch mit LehrerInnen, MakerInnen und Eltern sprechen, um besser zu verstehen, wie coole MINT-Angebote aussehen sollen und was die Hürden für alle Beteiligten sind. Am Ende des Tages gestalten wir die Konzepte ja nicht für uns – sondern die Menschen die es betrifft.
Am Donnerstag, dem 26. Januar, hat unser großer Roboterarm (UR10e) im Fab Lab Besuch von seinem kleinen Bruder bekommen: Dem UR3e.
Auch wenn der kleinere Roboter erstmal kein permanentes Mitglied des Fab Lab Teams wird, durften wir ihn dank des Besuchs von Universal Robots betrachten. Dabei hatten wir Gesellschaft von Mitgliedern des ATLAS Projekts der Universität Siegen. Von Universal Robots wurde uns der kleine UR3e interaktiv vorgestellt, dabei wurde der Fokus vor allem auf die Sicherheitsfunktionen gelegt, die besonders ausführlich erläutert wurden. Dies ist wichtig, da ein Cobot (aus dem Englischen: Collaborative Robot, also Kollaborierender Roboter) direkt mit Menschen arbeiten und sie unterstützen soll. Bei unserem Roboterarm im Fab Lab sind solche Funktionen ebenfalls im Einsatz. Beispielsweise ist bei uns das Fenster (der Bereich hinter dem Roboter) durch eine virtuelle Wand gesperrt. So wird verhindert, dass der Roboterarm ausbricht und in unserem Fall die Scheibe beschädigt. Des Weiteren kann der Cobot bei einer Kollision, zum Beispiel mit einem Menschen, automatisch stoppen. Als weitere Sicherheitsvorkehrung sperren wir den Bereich außerdem mit einer Kette ab, wenn unser Roboterarm in Betrieb ist.
Falls ihr Interesse an den Kooperativen Roboterarmen von Universal Robots bekommen habt, schaut gerne zu unseren Öffnungszeiten im Fab Lab vorbei. Unser UR10e hat einen Radius von 1300 mm und kann Lasten von bis zu 10kg tragen. Zudem besitzt er einen modularen Aufsatz. Aktuell trägt unser Roboterarm ein 3D-Druck Werkzeug. Besucht gerne unsere Sicherheitsunterweisung, die jeden Mittwoch um 16 Uhr stattfindet. Nach einer weiteren, speziellen Einweisung, könnt ihr diesen dann benutzen.
Rohrbögen werden im industriellen Produktionsalltag mittels Rotationszugbiegen gefertigt. Beim Rotationszugbiegen wird das Profil um eine innen liegende Biegeform gebogen. Damit das zum Biegen notwendige Moment aufgebracht werden kann, wird das Profil einseitig durch den Gegenhalter geführt. Das andere Ende des Profils wird mit der Klemmbacke an die drehbar gelagerte Biegeform geklemmt.
Schematische Darstellung des Rotationszugbiegens (links). Prozessvideo (rechts)
Aufgabe im DFG Projekt war es, die bestehenden formgebunden Werkzeugelemente des Rotationszugbiegens geometrisch aufzulösen und zu vereinfachen.
Dies ermöglicht:
erhöhte Flexibilität des Umformprozesses
wirtschaftliche Produktion kleinerer Losgrößen
individualisierte Produkte
Über eine Flächenreduktionsmethode wurden schräg angestellte Kontaktflächen statt der bisherigen, voll umschließenden Werkzeuge abgeleitet.
Zum direkten Vergleich mit der konventionellen Bauform wurden diese neuartigen Werkzeuge zunächst aus Werkzeugstahl hergestellt. Mit dem Ziel der Flexibilisierung des Rotationzugbiegens können die geneigten Werkzeugflächen vertikal verstellt werden, so dass Rohre mit Durchmesser von 25 mm und 30 mm um 90° gebogen werden können. Untersucht wurden Rohre aus den Werkstoffen Edelstahl und Messing. Die Wanddicke betrug 1 mm und 2 mm.
Ergebnisse
Im Vergleich zu den konventionellen Werkzeugen ist die Deformation der Rohre stärker ausgebildet, und nimmt mit abnehmender Wanddicke zu.
Deformationsvergleich nach 90 ° Biegung: Unterschied konventionellen zu vereinfachten Werkzeugen (a). Abweichungsscan der gefertigten Rohrbögen (b)
Alle Proben weisen eine Falte am Innenbogen vor der Klemmbacke auf. Rückzuführen ist dies auf die fehlende Unterstützung im Biegeformgrund, was sich auch in den Simulationen in abgeschwächter Form zeigte und für die Qualität einen akzeptablen Umfang des Toleranzmerkmals darstellt.
Darf es eine Schicht mehr sein?
Nach den positiven Projektergebnissen mit dem reduzierten Werkzeug haben wir im Anschluss des Projekts gedacht: „Wer Kunststoff kennt, der nimmt auch Kunststoff!“
Also wurden alle Werkzeugteile auch aus Polylactide (PLA) beim Fab Lab Siegen auf 3D Druckern additiv gefertigt. Die Flexibilität des Projektes mit reduzierten Werkzeugflächen zu biegen, wird durch den additive Tooling Ansatz weiter gesteigert, da so vereinfachte Werkzeugeinsätze on-demand aus kostengünstigerem Kunststoff gedruckt werden können.
Aus Sicht des Profils erreicht man eine bessere / glattere Oberfläche. Auch die Faltenausprägung liegt in gleicher Größenordnung. Aber wer will schon gerne Falten haben? Ein Blick auf den im Innenbogen liegenden Faltenglätter zeigte, dass dieser der hohen Belastung nicht standgehalten konnte.
Flächenreduzierter Werkzeugsatz aus PLA zum Rotationszugbiegen von Metallrohren (oben) Deformationsvergleich: Unterschied konventionellen zu PLA Werkzeugen (unten)
In einer Anpassung des Werkzeugkonzepts konnte abschließend ein Rohr mit vergleichbarer Qualität wie mit den konventionellen Werkzeugen gebogen werden.
Bleibt noch die Frage wie viel Profile kann mit einem PLA-Werkzeug gebogen werden. Wenn du dies beantworte willst, komm zu uns.
Hier noch mal ein fettes Dankeschön an das Team vom Fab Lab Siegen für die Unterstützung.
Im Rahmen meiner Masterarbeit am Lehrstuhl für Mikro- und Nanoanalytik in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Umformtechnik an der Universität Siegen habe ich eine Biegemaschine für plastische Umformungen im Rasterelektronenmikroskop entwickelt und anschließend in Betrieb genommen.
Mit der Biegemaschine sollen Dreipunktbiegeversuche für die Untersuchung der Rissentstehung von Biegeproben durchgeführt werden um Werkstoffe bei der Biegeumformung besser ausnutzen zu können. Umformprozesse werden bei der Herstellung von Produkten vieler Bereiche des täglichen Lebens verwendet: Autos, Flugzeuge, Schiffe, Rohrleitungen, Blechumformung und viele mehr.
Für eine genaue Untersuchung der Biegeproben während des Biegeversuchs habe ich die Biegemaschine passend für das Rasterelektronenmikroskop (REM) gebaut. Da in einem Rasterelektronenmikroskop nur wenig Platz zur Verfügung steht musste die Maschine relativ klein und leicht sein – sie passt auf eine Handfläche. Erste Biegeversuche im REM wurden bereits durchgeführt.
Versuchsaufbau (Prototyp 1 und realisierte Maschine auf dem Probentisch)
Versuchsaufbau (Prototyp 1 und realisierte Maschine auf dem Probentisch)
Versuchsaufbau (Prototyp 1 und realisierte Maschine auf dem Probentisch)
Prototyp 2 – Abmessungen (Breite x Tiefe x Höhe): 10 x 10 x 5 cm, Maßstab 1:1
Reale Maschine – Abmessungen (Breite x Tiefe x Höhe): 10 x 10 x 5 cm
Prototyp 2 – Abmessungen (Breite x Tiefe x Höhe): 10 x 10 x 5 cm, Maßstab 1:1
Reale Maschine – Abmessungen (Breite x Tiefe x Höhe): 10 x 10 x 5 cm
Rapid Prototyping
Während der Konstruktionsphase habe ich 3D-Druck als ein Rapid Prototyping-Verfahren eingesetzt. Dieses Verfahren hat gegenüber den spanenden Fertigungsverfahren den Vorteil der schnellen Fertigung von Teilen auf Basis von CAD-Modellen. Der erste Prototypen im Maßstab 1:1 wurde während eines Planungs- und Entwicklungsprojektes, ebenfalls im Rahmen meines Studiums konstruiert und 3D-gedruckt.
Besonders zu Beginn des Projektes war es wichtig, schnell eine gute Vorstellung von den realen Abmessungen der später zu fertigenden Bauteile zu erhalten. Dank der freundlichen Unterstützung des Fab Labs in Person von Fabian Vitt konnten die benötigten Bauteile schnell und problemlos gedruckt werden. Ein weiterer Vorteil der Prototypenfertigung mittels 3D-Druck ist die Möglichkeit der Präsentation der Bauteile bei Besprechungen im Maßstab 1:1. So können sich alle Anwesenden durch die 3D-Ausdrucke ein sehr gutes Bild von Form und Details des später zu fertigenden Bauteils machen. Dies ist bei den sonst oft verwendeten ausgedruckten Konstruktionszeichnungen weniger gut möglich. Das 3D-Prototyping kann zu neuen Anpassungsideen führen und das Erkennen nötiger Optimierungen erleichtern.
Während des Sommersemester 2020 gab es im Fab Lab einen Drucker, der konstant zum Testen abbestellt war. Der Drucker mit dem Namen “Hades” hatte als Auftrag für ein Kinderbuch als Versuchsobjekt zu dienen. Doch was hat ein Kinderbuch mit hochexperimentellen, Plastik spaarenden Techniken zu tun? Holen wir etwas aus.
Anfang dieses Sommersemesters, beschloss ich, ein Kinderbuch für 3D-Drucker zu entwickeln. Gemeinsam mit meinem Kommilitonen C. Ajiboye wurde daraus ein Handbuch das auf der einen Seite eine Geschichte erzählt, eine von Ursa, einem Mädchen, das den 3D-Druck durch “Learning By Doing” erforscht. Auf der anderen Seite standen dann jeweils Erklärungen wie Probleme die Ursa findet und welche Lösungsansätze sie dafür jeweils nennt. Doch die letzte Seite war besonders:
In diese Seite war ein WLAN-fähiger (ESP32) Mikrocontroller eingebettet. Dieser konnte über seine Touchpins Berührungen fühlen. Diese Pins habe ich anschließend an Kupferflächen angelötet und unter der Seite versteckt. Einen Laserschnitt später sah man die Kupferflächen durchscheinen.
Dank dieser Flächen war es nun möglich dem ESP32 Befehle zu geben. Und Dank der Octoprint-Server war es dann möglich, den Druckern Befehle zu geben. Ja, ihr lest richtig, dieses kleine Buch hat eine Fernsteuerung für einen 3D-Drucker integriert.
Doch wozu das alles?
Einen 3D-Druck neu zu starten ist keine einfache Aufgabe, bisher gibt es unter sämtlichen Octoprint Plugins kein einziges das sich diese Aufgabe traut. Die Folge davon ist, dass beim Scheitern eines Drucks, welches die Sensoren nicht bemerken viel Zeit, manchmal Tage und auch bis zu kiloweise Plastik verloren gehen. Mit diesem Buch sollte das verhindert werden.
Ein Buch hat viele Vorteile: es ist schnell zur Hand, liegt oft da, wo man es haben möchte und die Software ändert sich nicht viel. Auch ist es leichter als ein Laptop und damit handlicher in der Bedienung. Noch dazu muss man es nicht hochfahren oder vorkonfigurieren. Das Interface ist einfach da.
Aber wie startet man jetzt mit einem Buch einen Druck neu?
Ein 3D-Druck ist gespeichert in Maschinencode. Dieser “Code” wird Zeile für Zeile geschrieben und nachher Zeile für Zeile ausgeführt. Also stellt eine Gruppe von Zeilen eine Schicht dar, denn ein 3D-Druck wird Schicht für Schicht ausgeführt. Scheitert nun ein 3D-Druck an einer Stelle könnte man die Befehle ab dieser Stelle erneut ausführen lassen. In der Datei, wie auch im realen Druck definiert sich dafür eine exakte Höhe. Diese Höhe könnte man zwar messen, doch weder mit dem Auge noch mit einem Lineal findet man diese Höhe genau. Mit dem 3D-Drucker selbst hingegen kann man die Höhe genau finden. Wie beim Kalibrieren alter 3D-Drucke kann man nun mit einem Stück Papier und der Spitze auf unter 0,1mm genau feststellen,wo ein Druck gescheitert ist. Man fährt also mit dem Buch in der Hand die Düse exakt über den Druck, fährt sie ganz langsam herunter und versucht mit einem dazwischengelegten Papier zu ertasten, ab wann die Düse den Druck berührt.
Der Drucker weiß dann, wenn er noch referenziert ist genau wo sich diese Düse befindet. Anhand dieser Höhe wird dann der Code aufgeteilt, die nötigen Initialschritte werden ausgeführt und dann druckt der Drucker wieder als hätte er nie aufgehört.
Ich will das auch
Nach diesem Semester habe ich nun die Zeit gefunden dieses Projekt als Plugin für Octoprint zu entwickeln. So braucht man kein eigenes Buch und kann es im Webinterface ausprobieren. Doch VORSICHT! Dieses Plugin ist hochgradig experimentell und hat auch schon einmal für die Beschädigung eines 3D-Druckers gesorgt. Ich übernehme keine Garantien oder Verantwortung für zukünftige Schäden und rate dazu immer mit der Hand über dem Notschalter zu schweben bis die erste Ebene wieder druckt und man sicher ist dass der Drucker an der richtigen Zeile arbeitet.
