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Bankhaken aus dem 3D-Drucker

Nachdem das Christkind meinen Söhnen einen 3D-Drucker gebracht hat, habe ich natürlich auch mal ausprobiert was mit so einem Ding möglich ist.

Und als Holzwerker wollte ich natürlich etwas nützliches damit produzieren, das man in der Werkstatt benutzen kann -Bankhaken!

Flashforge Dreamer – der 3D-Drucker

Ein 3D-Drucker war das Werkzeug der Wahl für meine Söhne,  die alles mögliche am Bildschirm machen wollen. Und es sollte ein Fertiggerät sein, um hier nicht erst langwierig herumexperimentieren zu müssen.

Wer sich dann umschaut, wird sehr schnell feststellen dass man für gute 3D-Drucker leicht ein Budget von über 2000 EUR aufwenden kann. Das war uns eigentlich zu viel. Nach eingeheneder Marktanalyse waren wir schon drauf und dran, den DREMEL Idea-Builder zu kaufen. Bei der Preis-Recherche stellten wir dann aber fest, dass der DREMEL eine abgespeckte Version des Flashforge Dreamer 3D-Drucker aus China ist. Kurz darauf gab es beim Black Friday Sale von AMAZON den Flashforge Dreamer zum Preis des DREMEL Idea.Builder zu kaufen. Allerdings ging das nur über eine Vorbestellung mit 3 Wochen Lieferzeit. Da haben wir sofort zugegriffen.

Und nachdem wir den 3D-Drucker rechtzeitig zum Fest erhalten haben, konnte ich über die Weihnachtsfeiertage mich dann von meinen Söhnen in das „moderne Heimwerken“ einweisen lassen.

Als erstes Projekt wollte ich einen flachen Bankhaken konstruieren und ausdrucken. Vorbild dafür sind die Kunststoff-Bankhaken wie diese z.B. von VERITAS angeboten wurden, inzwischen aber leider nicht mehr erhältlich sind.

Der Arbeitsablauf

Nachfolgend beschreibe ich einmal kurz die Arbeitsschritte die man beim 3D-Druck durchlaufen muss, bis man das fertige Werkstück in Händen hät.

Also zuerst eine kurze Einweisung in ein 3D-CAD Programm. Theoretisch kann man hier auch mit dem bei vielen Holzwerkern bekannten CAD-Programm „Sketchup“ arbeiten. Meine Söhne haben mir aber das TINKERCAD von Autodesk empfohlen, da dieses gleich die für den 3D-Druck erforderlichen STL-Dateien erzeugen kann.

TINKERCAD ist ein schnell zu erlernendes CAD von Autodesk, das komplett im Browser läuft. Man muß nur einen Account anlegen und schon kann es losgehen.

Das Programm ist extrem einfach zu bedienen – die Lernkurve ist deutlich flacher als bei dem bekannten Sketchup. Das Erstellen des ersten Entwurfes hat nur wenig mehr als 30 Minuten gedauert – inklusive Einweisung in die Bedienung.

Das fertige Modell wird dann als STL-Datei auf dem heimischen PC übertragen und abgespeichert. Diese STL-Datei beschreibt die Form des konstruierten Gegenstandes als ein Netzwerk von Dreiecken.

Im nächsten Schritt werden die Daten des STL-Modells in die zu druckenden Schichten umgerechnet. Dies macht eine sogenannte „Slicer“-Software. Im Lieferumfang des Flashforge Dreamer ist die Software „Flashprint“ enthalten, die das übernimmt. Meine Söhne bevorzugen aber die Software „Simplify3D“ weil diese schneller arbeitet und deutlich mehr Möglichkeiten bei der Erstellung der Druckdaten bietet.

Also die STL Datei in „Simplify3D“ geladen, das Druckmaterial ausgewählt – in diesem Falle ein PLA-Filament – und die Erzeugung der Druckdaten gestartet. Die Umrechnung dauert nur wenige Sekunden.

Um jetzt aber einen stabilen Bankhaken zu bekommen, muß man wissen, dass auch 3D-Drucke eine „Faserrichtung“ haben. Da der Druckkopf schichtenweise das Werkstück aufbaut, sollte man dieses so ausrichten, dass die Druckrichtung quer zur Lastebene liegt. Das bedeutet für den Bankhaken, dass dieser entlang des Schaftes auf dem Druckbett aufliegen sollte. So sind die „Fasern“ entlang des runden Schaftes und geben diesem eine optimale Stabilität.

Vor dem tatsächlichen 3D-Druck kann man den Ablauf am PC simulieren, um dann zu sehen, ob alles passt. Dabei werden die Werkstücke nicht massiv aus Kunststoff hergestellt, sondern mit einer Wabenstruktur von einstellbarer Dichte gefüllt. Das hat den Vorteil dass der 3D-Druck schneller erfolgt und weniger Material benötigt, das Werkstück aber dennoch überaus stabil wird.

Als Ergebnis liefert die Slicer-Software dann eine CNC-Datei mit G-Code, wie man diesen auch von anderen computergesteuerten Werkzeugmaschinen kennt. Diese Daten werden nun per USB-Kabel an den 3D-Drucker gesendet und der 3D-Druck beginnt.


Natürlich kann man auch hier im Mehrfach-Nutzen drucken, solange Platz auf dem Druckbett ist.

Der Druck eines einzelnen Bankhakens dauert dabei rund 40 Minuten, die vier Stück in einem Rutsch dauern rund 3 Stunden.

Das Ergebnis

Und hier ist das Resultat. Die Bankhaken aus PLA-Kunststoff. Dabei habe ich je eine Variante für Bohrungen mit 3/4 Zoll (19mm) und eine für Bohrungen mit 20mm erstellt.

Um Verwechslungen zu vermeiden, haben die Bankhaken eine entsprechende Beschriftung eingearbeitet. Im Hintergrund sieht man übrigens den letzten meiner VERITAS-Bankhaken der hier als Vorbild gedient hat.

Belastbarkeit der Teile

Jetzt stellte sich natürlich die Frage, ob diese mit dem Flashforge Dreamer gedruckten Teile auch tatsächlich für den praktischen Einsatz in der Werkstatt taugen.

Um die Belastungsgrenzen zu ermitteln, habe ich einen der gedruckten Bankhaken über ein an der Hinterzange eingespanntes Holz soweit belastet wie es ging.

In der Hinterzange steckte ein VERITAS-Messing Bankhaken, vorne das 3D-gedruckte Teil. Ich habe dann die zum Hobeln übliche Festigkeit hergestellt – kein Problem. Alles schön fest.

Um nun die Grenzen der Festigkeit zu ermitteln wurde langsam die Hinterzange immer weiter angezogen. Das Holz begann zu knistern, die Hinterzange ging immer schwerer zu drehen. Normalerweise würde ich ein Werkstück niemals so fest mit der Hinterzange einspannen.
Ich war bald an einem Punkt bei dem die Hinterzange schon ein wenig am verziehen war, als plötzlich mit einem  Knall der gedruckte Bankhaken versagte.

Der Test wurde nochmal wiederholt, um sicher zu sein dass es wirklich so stabil ist. Und wieder mußte ich die Hinterzange bis an Ihre Grenzen belasten, bevor der Bankhaken versagte. Die Stabilität dieser mit dem 3D-Drucker hergestellten Teile ist also mehr als ausreichend.

Die praktische Erprobung an der Hobelbank war eigentlich nur noch Formsache.

Was mir ganz besonders gefällt ist die neonpinke Farbe der Bankhaken. Im Gegensatz zu den schwarzen VERITAS-Teilen können sich diese Bankhaken nicht so leicht in der Werkstatt unsichtbar machen.

Fazit

Die mit dem 3D-Drucker erstellten Bankhaken haben die Erwartungen hinsichtlich der praktischen Verwendbarkeit mehr als erfüllt. Egal ob mit dem 3/4 Zoll Bohrungen in meiner Hobelbank oder den 20mm Löchern im Festool-MFT – jetzt habe ich immer die passenden Bankhaken zur Hand.
Und wenn mal wieder einer versehentlich zersägt wird oder verloren geht – kein Problem. Man kann  diesen einfach Nachdrucken.

Dieses Experiment mit dem 3D-Drucker ist eine interessante Erfahrung und lässt erahnen, wie wohl in naher Zukunft der „digitale Heimwerker“ arbeiten wird. Dass diese Szenarien schon recht real sind zeigt auch der Umstand, dass z.B. auch die Firma DREMEL mit Ihrem 3D-Drucker IdeaBuilder diese Zielgruppe der „digital Natives“ anspricht.

Der von mir hier benutzte Flashforge-Dreamer ist die „Luxus-Variante“ des Dremel – mit zwei Druckköpfen und einem beheizten Druckbett. Die ausgedruckten 3D-Werkstücke sind bei richtiger Dimensionierung auch in PLA erstaulich stabil und absolut praxistauglich.

Eine Empfehlung kann ich auch für das TINKERCAD von Autodesk geben. Jeder Heimwerker der ein extrem einfach zu bedienendes 3D-CAD sucht, der sollte sich diese kostemlose Software einmal anschauen.

3D-Daten zum Download

Für alle Leser meines Blogs, die Zugriff auf einen 3D-Drucker haben, stelle ich hier die STL-Daten zum Download bereit.

DOWNLOAD Bankhaken3D.ZIP

Creative Commons Lizenzvertrag  Dieses Werk bzw. Inhalt steht unter einer Creative Commons Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland Lizenz.

Das ZIP Archiv enthält die Daten für den Bankhaken mit einem 3/4 Zoll Schaft (19mm Bohrung) und auch eine Version mit einem 20m Schaft, wie diese z.B. für den Festool-MFT gebraucht werden.

Dabei wurden die folgenden Druckparameter auf dem 3D-Drucker verwendet:

  • Material: PLA / 200 Grad
  • Schichtstärke Layer: 0,2mm
  • Wandstärke 5 Schichten (entspricht rund 1mm)
  • Infill: 45% mit Wabenstruktur
  • Keine Stützstrukturen erforderlich

Ein Bankhaken aus ABS wäre sicher noch stabiler, aber schon das einfacher zu verarbeitende PLA liefert hier wie gezeigt sehr gute Ergebnisse.

6 Kommentare

  1. Schönen guten Abend Wolfram,
    Danke für den sehr interessanten Bericht – und den Einblick in das, was uns vielleicht in der Zukunft erwartet. Anwendungsbereiche gibt es ja immer mehr und die Materialien werden (noch) besser werden.

    Interessant allemal.

    Dennoch: meine Bankhaben kommen aus einem Brett 🙂

    Herzliche Grüße

    Tom

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  2. Hallo Tom,
    wie schon geschrieben ein Experiment um auch als Holzwerker mal „über den Tellerrand“ zu schauen.
    Bis die Möbel aus dem 3D-Drucker kommen wird es sicher noch eine Weile dauern

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  3. An dieser Stelle mal ein Dankeschön für die Blogeinträge von 2016!
    Guten Rutsch ins neue Jahr.
    Gruß aus Berlin
    Chris

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  4. Sehr spannendes Thema – würde gerne mehr dazu hören. PS: auf Thingiverse gibt es einige interessante Helferlein…

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