Heute stelle ich wieder ein Projekt vor, dass ich kürzlich fertig gestellt habe. Wie immer bei mir, macht der Hintergrund den Hauptanteil der Story aus.
Letztes Jahr, gegen Ende des Surf-Urlaubs, verlor ich einen der ‚Ohrenschützer‘ von meinem Helm. Es handelt sich um ein geschäumtes Teil, welches bei Bedarf montiert (=hineingesteckt) werden kann. Ich scheine mich dunkel daran zu erinnern, dass schon der Verkäufer mich darauf aufmerksam machte, die Dinger gingen leicht verloren. Jedenfalls war von einem Tag auf den anderen das Teil nicht mehr auffindbar. (Kann natürlich auch sein, dass ein Anderer, der das Teil verlor, sich an meinem Helm bediente.) Den ‚Ohrenschützer‘ sieht man im folgenden Bild, in montierter Position: Den linken Ohrenschützer hatte ich noch, der sieht demontiert so aus: Zum Glück war wenigstens eines der zwei Teile noch vorhanden. Da diese Teile gespiegelt sind, konnte ich das fehlende Teil in CAD leicht nachempfinden. Mein CAD Modell dafür sieht so aus: Ich habe mir erspart, die Verzierungen ins CAD Modell einzupflegen (Ober- als auch Unterseite weisen diese auf). Die R-/L-Bezeichnung, ob es sich um den Rechten oder Linken Teil handelt, kam dafür ins Modell.
Die CAD Arbeit machte ich kurz nach dem Urlaub und hatte mir gleich Ersatzteile mit flexiblem Filament gedruckt. Verwendet wurde NinjaFlex (TPU mit einer Shorehärte von 80A). Ich musste den Füllgrad recht niedrig halten, damit das Teil entsprechend weich wurde. Ich habe jetzt zwei, eines ungefähr so fest wie das Original und ein deutlich weicheres Exemplar. Optisch sind die Teile nicht sehr ansprechbar, erfüllen aber ihre Funktion (mir ist das Aussehen nicht wichtig). Die zwei Ersatzteile kamen in das Urlaubsgepäck, zusammen mit dem verbliebenen Originalteil, welches ich zwecks Maßabnahme, usw., nach Hause brachte. (Der Helm selbst blieb im Urlaubsort.) Im Urlaubsgepäck blieben die gedruckten Ersatzteile bis zur nächsten Abreise.
Bestens vorbereitet ging es daher heuer wieder an den Urlaubsort. Natürlich passte das Ersatzteil – da war ich gar nicht überrascht. Schließlich konnte ich anhand des Originalteils die Größe und Form genau prüfen. Als ich jedoch mit einem gewissen Stolz den Helm aufsetzte, brach die gesamte linke ‚Ohrschlaufe‘ ab! Im Bild hier ist diese Ohrschlaufe rot umrahmt. Die Bruchlinie befand sich ungefähr an der Helmunterkante (bei der roten gestrichelten Linie). Der Ärger darüber mäßigte sich sehr rasch, als ich merkte, dass die meisten anderen Helme gar keine Ohrenschlaufen besitzen – diese wurden scheinbar als nicht besonders nötig erkannt. Auch spätere Helme derselben Marke besitzen meist von Haus aus keine Ohrenschlaufen mehr. Trotzdem wollte ich meine Ohrenschlaufe wieder haben. Bei der Rückreise kamen daher sowohl Helm als auch die Ohrenschützer in den Koffer.
Wieder Zuhause wurde an einem Ersatzteil gearbeitet. Das Hauptproblem war die Form. Die Schlaufe ist bombiert, beinahe wie aus einer Kugeloberfläche herausgeschnitten. Ohne den Einsatz von Stützmaterial lässt es sich in der Form nicht sinnvoll drucken (sinnvoll im Sinne der Festigkeit). Die Form bekäme man hin, wenn das Teil stehend gedruckt wird (wie ein auf dem Kopf stehendes ‚U‘). Dabei läuft ein Großteil der auftretenden Belastung leider über die Layerhaftung – eine bekannte Schwachstelle des 3D Drucks. Mehr oder weniger flachliegend wäre besser, dafür wäre aber ein großzügiger Einsatz von Stützmaterial nötig (und ich habe nur ein Single System, ein RF1000). Dazu kommt, dass ein weiches, geschäumtes Schutzpolster auf der Kopf zugewandten Seite der Ohrschlaufe vorhanden ist.
Entweder ich drucke ein entsprechend weiches Teil gesondert aus und klebe diese an die Schlaufe, oder wechsle mitten im Druck das Druckmaterial und erspare mir das Kleben. Das würde aber nur bei einem flachen Teil einfach zu bewerkstelligen sein.
Als Lösung für Schlaufe und Polster bot sich der Einsatz von flexiblem Material an. Meine Idee war, das Teil tatsächlich völlig flach zu drucken (ohne Stützmaterial) und mich auf das Biegen des Materials zu verlassen, um die Krümmung in etwa zu erreichen. Das Cheetah-Material hatte ich schon öfters verwendet (Beschreibung hier) und ist mit einer Shore-Härte von 95A schon recht formstabil. Ich war der Hoffnung, es wäre für den Schlaufenteil geeignet.
Als erstes musste ich meine Theorie der Krümmung betreffend bestätigen. Das ging sehr einfach. Ich nahm ein Stück steifes Papier (wir sagen hier „Drei-Stern-Papier“ dazu), skizzierte grob eine Ohrschlaufe darauf und schnitt sie heraus. Diese Schlaufe hielt ich an den Helm und bog/zwang die zwei Schenkel des ‚U’s etwas zueinander. Tatsächlich bildete sich eine leicht gekrümmte Kontur. Nicht exakt wie das Original, aber gut genug. Damit ging es zuversichtlich ans CAD Modell.
Ich basierte das CAD Modell auf den bereits gezeichneten und maßlich bestätigten Ohrenschutz, da die Ohrschlaufe sich um diesen Schutz ‚schmiegt‘. Dabei konnte ich jedoch der Kontur nicht exakt folgen, denn ich würde die Schenkel etwas zueinander bewegen müssen, um eine Krümmung zu erreichen. Ich zeichnete somit das ‚U‘ bereits etwas gespreizt (ca. 3° wurden ‚eingebaut‘). Es wurde nur der flache Teil gezeichnet. Ich druckte ein Stück mit dem weißen Material, dass ich noch hatte und testete das Ergebnis. Als erstes stellte ich fest, dass die Spreizung etwas unzureichend war und die dadurch entstehende Krümmung ebenso. Natürlich war die entstandene Schlaufe deutlich weicher als das recht steife Original, aber völlig ausreichend bezüglich der Formstabilität (außerdem fehlte noch das Schaumpolster).
Sofort wurde schwarzes TPU mit 95A bestellt. Vermutliches Lieferdatum war 5 Tage ab Besellung.
Es ging zurück ins CAD, wo die eingebaute Spreizung auf 6° erhöht wurde. Zusätzlich kam auch das Schaumpolster dazu. Das CAD Modell wurde als STL exportiert.
Einige Tage später war das neue Material da.
Der Slicer wurde gestartet (Prusa Slicer v2.6.0). Im Slicer musste ich als erstes ein neues Filament Profil für das bestellte Material anlegen. Als Ausgangsbasis kam das Profil vom weißen Material zum Einsatz. Ein einfacher Quader 20x20x3 wurde geladen, geslice't und gedruckt, um die Einstellungen zu prüfen (die Flowrate wurde daraufhin im Profil etwas angepasst).
Dann wurde das eigentliche STL Modell geladen und zwei Mal ‚geslice’t' und gespeichert, einmal mit dem 95A Material und einmal mit dem 80A Material. Die zwei Dateien wurde zusammengeführt (beim Layerwechsel nach der Schlaufe, noch vor dem Polster) und etwas editiert. Dazu gehörte den aktuellen E-Wert ‚sichern‘ (dieser muss später ‚restauriert‘ werden), diverse Piepser, Pausen, Temperatur senken, usw. um Material zu wechseln. Die neue GCode Datei wurde unter neuem Namen gespeichert.
Die Neue Datei wurde nochmals editiert und nur ein Teilstück, um den ‚Materialwechsel‘ herum, wurde belassen. Diese Datei wurde sicherheitshalber in Repetier-Host im „Dry Run“ Modus abgefahren („Dry Run“ = da wird das Modell ohne Material zu extrudieren, abgefahren) um den Ablauf des Materialwechsels zu testen. Alles OK.
Daraufhin wurde das eigentliche Druckobjekt unter Benutzung zweier Materialien gedruckt. Bei den zwei eingesetzten Materialien, 80A und 95A, handelt es sich jeweils um TPU (thermoplastisches Polyurethan), womit eine hervorragende Layerhaftung garantiert wird. Düse 0.35mm, Layerhöhe 0.25mm und 0.2mm. Das 80A Material war NinjaFlex, das 95A jedoch ein deutlich billigeres von 3DJake.
Der Druck gelang ausreichend gut – überragend war das Ergebnis nicht, vor allem was das Aussehen des Polsterteils betraf. Hier musste ich einen recht niedrigen Füllgrad verwenden, zusammen mit einer niedrigen Anzahl der Perimeter und vollen Lagen (sonst ist das Endergebnis nicht schön weich). Dadurch ist das Ergebnis optisch nicht sehr ansprechend, aber immerhin funktional! (Und das alleine zählt.)
Um die neue Schlaufe zu montieren, mussten die zwei vorhandenen Nieten raus. Da habe ich bei der ersten Niete ein wenig Mist gebaut
. Die Nieten werden eine Art Niro sein, da Salzwasserkontakt zu erwarten ist. Die Nieten schätzte ich mit einer Größe von 4mm. Die erste Niete wollte ich ausbohren und fing vorsichtig, mit einem 1.5mm Bohrer im Dremel eingespannt, an. Ich mühte mich eine Zeitlang ab, sogar von beiden Seiten, war aber noch immer nicht durch als ich merkte, dass die Niete schon so heiß war, dass der Kunststoff des Helms bereits zu schmelzen begann. Sofort brach ich ab und schaltete die Not-Kühlung ein (in anderen Worten: ich blies wie verrückt). Danach wurde ich vorsichtiger, verwendete statt dem Bohrer einen Kugelkopffräser, und machte die Nieten mit ausreichenden Kühlpausen raus.Die neue Ohrschlaufe wurde zusammen mit dem Ohrschutz in Position gebracht, die Nietlöcher markiert und gebohrt. (Ich hatte die Nietlöcher in der Schlaufe absichtlich nicht hinein konstruiert, um bei der Positionierung und dem Zusammendrücken der Schenkel flexibler zu sein.) Danach wurde die Ohrschlaufe mit Niro Blindnieten und den originalen (Niro) Beilagscheiben montiert. Bei der ersten Niete, wo der Kopf der Originalniete sich bereits ein wenig in den Kunststoff hineinschmolz, da habe ich zusätzlich eine 4mm Karosseriescheibe (Niro A4) mit montiert.
Es funzt. Passt, sitzt und hat Luft. Was will man mehr?
Die Bilder zeigen, dass die Krümmung nicht die vom Originalteil ist, ist aber für mich völlig ausreichend. Wenn in ein oder zwei Jahren die verbliebene Ohrschlaufe abbricht, wird auch diese ersetzt. Die CAD Arbeit ist erledigt, nur spiegeln muss ich das Teil.
Im folgenden Bild (zwei Bilder zu einem zusammengefügt), sieht man die zwei Ohrschlaufen gespiegelt zueinander: So, hoffentlich ist mit dem Beitrag das Sommerloch ein wenig gefüllt.
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Vermutlich hätten die 6° Spreizung auch 8° oder 10° sein können.
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