3D-Drucker – Professionelles Gehäuse mit Filtersystem bauen

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Druckbare Komponenten mit W2 Filaments

Die Planung und Konstruktion eines eigenen DIY-Projekts ist ein kompliziertes Unterfangen. Entweder gibt es immer wieder Änderungen an der Konstruktion selbst oder aber man verkalkuliert sich bei der Komponentenauswahl. Während der Konstruktionsphase haben wir immer wieder Änderungen vorgenommen und waren irgendwann gezwungen mit selbstgedruckten Teilen fortzufahren. Mit dem richtigen Filament lassen sich nämlich viele Komponenten im Handumdrehen herstellen. Der Einfachheit halber wurden alle Bauteile mit Tinkercad online erstellt. Die Objekte werden dabei aus einfachen Primitiven zusammengesetzt. Ebenfalls kostenlos ist die Software Fusion360, aber nur für den privaten Gebrauch.

Zu den gedruckten Komponenten zählen Abdeckkappen für die MISUMI 40x40mm Aluminium-Konstruktionsprofile, Hammernutsteine, kompakte Plattenhalter, Gehäuse für das Netzteil sowie für die Frischluft- und Filteranlage, Türgriffe und Gehäuse für die Überwachungs- und Steuerungseinheit.

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Türgriff für MISUMI Aluprofile 4040 mit W2 filaments ABS HI gedruckt

Mit dem ABS HI von W2 Filaments wurden unter anderem die Gehäuse für die Filteranlage gedruckt. Das hochwertige Filament ist sauber gewickelt und weist so gut wie keine Abweichungen im Filamentdurchmesser auf. Das Material lässt sich bei einer Drucktemperatur von 255°C sehr gut verarbeiten und liefert ein gleichmäßiges Druckbild mit einer konsistenten Farbe. Die Schichthaftung ist ebenfalls ausgezeichnet und stellt andere namenhafte Hersteller in den Schatten. Ein geschlossener Bauraum wird empfohlen, da beim Abkühlen der Objekte verschiedene Kräfte auf das Material einwirken können, die von Warping bis hin zu einer Schrumpfung führen. Der Temperaturunterschied von Druckbett und Druckdüse sollte so gering wie möglich gehalten werden. Auch sollte das Material nach dem Druck langsam abkühlen, um Risse und Verzug zu vermeiden. Insgesamt lässt sich das ABS HI von W2 Filaments sehr einfach verarbeiten und überrascht auf Anhieb mit ausgezeichneten Druckergebnissen.

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Alveo3D-Filtergehäuse mit W2 filaments ABS HI gedruckt

Für die sicherheitsrelevanten Komponenten wie Hammernutsteine M5, Plattenhalter und 3D-Drucker-Unterbodenstützen kam das PC-Filament von W2 Filaments zum Einsatz. Das amorphe thermoplastische Kunststoff basiert auf Makrolon-Granulat der Firma Covestro und zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit aus. Gleichzeitig hat es ein sehr geringes Gewicht und kann sowohl niedrigen als auch hohen Temperaturen bis ~112°C standhalten. Der Kunststoff eignet sich hervorragend, um temperaturbeständige und widerstandsfähige Komponenten für ein 3D-Drucker-Gehäuse zu drucken. Im 3D-Druckbereich eignet es sich aber auch optimal für Extruder-Anbauteile, die hohen Temperaturen standhalten müssen.

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Türschließmechanismus mit PC-Filament von W2 Filaments

W2 Filaments ist relativ neu auf dem Markt, bietet seinen Kunden aber ein äußerst hochwertiges Material an. Das Filament wird in einer schlichten Verpackung ausgeliefert und eignet sich insbesondere für technisch anspruchsvolle Anwendungen. Die Filamentrolle befindet sich in einem widerverschließbaren Vakuumbeutel mit einem Päckchen Silica-Gel. Die Spule ist akkurat gewickelt und das Material weist kaum Durchmesserabweichungen auf.

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Plattenhalter mit PC-Filament von W2 Filaments

Polycarbonat nimmt aktiv Feuchtigkeit aus der Luft auf, weshalb das Material grundsätzlich an einem kühlen und trockenen Ort gelagert werden sollte. Wird das Filament in einem leicht feuchten Zustand verarbeitet, kann sich das auf die Materialeigenschaften aus. Polycarbonat neigt außerdem stark zu Warping. Ansonsten lässt sich das Filament in einem geschlossenen Bauraum und mit den richtigen Parametern sehr gut verarbeiten. Für gute Druckergebnisse ist die erste Schicht essenziell. Mit Druckgeschwindigkeiten unter 40mm/s  und ausgeschalteten Lüfter werden die besten Ergebnisse erzielt. Werden Überhänge mithilfe von Stützstrukturen gedruckt, sollte das Supportmaterial unmittelbar nach dem Druck entfernt werden. Zudem kann der Gap-Wert auf ca. 0.3mm erhöht werden. Mit der richtigen Balance zwischen Schichthöhe, Druckgeschwindigkeit und Drucktemperatur lässt sich das PC-Filament klasse verarbeiten. Für eine optimale Festigkeit sollten die gedruckten Bauteile nach dem Druck für 1-2 Stunden bei ca. 90-100°C in einem Backofen erhitzt oder zumindest für eine Weile im geschlossenen Bauraum gelassen werden. Dadurch werden unter anderem Spannungsrisse vermieden. Die folgenden Parameter lassen sich sowohl auf PC-Filament als auch auf ABS-Filament übertragen.

Parameter Wert
Infill Density/Pattern 20%/Grid
Layer Height 0.1-0.25 mm (Druckdüse mit 0.4mm)
Brim/Skirt Ja, bei größeren Objekten. Skirt sollte mindestens 5-15mm betragen.
Printing Temperature 250-280°C (Optimal: 255°C)
Build Plate Temperature 90-110°C (Optimal: 110°C mit Dimafix Klebestift)
Flow 100%
Retraction Distance 0.8 (Direct-Extruder)
Print Speed 10-40% (Optimal: 30mm/s)
Fan Speed Aus; Brückenventilatorgeschwindigkeit: 15%
Tipp: Um dem Material bei ausgeschaltetem Lüfter genügend Zeit zum Abkühlen zu geben, drucken wir üblicherweise ein weiteres Objekt mit gleicher Höhe.

W2 Filaments ist eine Marke der W2 Polymer GmbH und bietet seinen Kunden neben ausgezeichnetem Filament auch ein umfangreiches Dienstleistungspaket an. Kunden können beispielsweise selbstgedruckte Prüfkörper für Zug oder Schlagprüfungen einsenden um einen detaillierten Prüfbericht zu erhalten. Somit kann jeder für seine eigene Material – Druckerkombination die perfekten Druckeinstellungen finden. Mehr Informationen dazu gibt es auf der Herstellerwebseite.

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9 Gedanken zu „3D-Drucker – Professionelles Gehäuse mit Filtersystem bauen“

  1. Respekt!Ein sehr umfangreicher Bericht,der endlich mal alles beinhaltet. Normalerweise muss man sich zu vielen Themen wie Elektronik alles im Internet zusammensuchen. Das Gehäuse fantastisch.Misumi kannte ich bisher nicht. Schade, dass es nur für gewerbliche Kunden ist.Die Haben richtig klasse Komponenten.

    Weiter so!

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  2. Wow, das ist ja mal ein Artikel. Werd mir wohl vor dem Lesen eine Pizza machen müssen.Finde es ebenfalls gut, das sich jemand die Arbeit macht und alle wichtigen Fakten zusammenträgt und zeigt, was mit Aluminium und ein paar gedruckten Teilen alles möglich ist.Ich kannte die Seite hier nicht,finde die Entwicklung in Richtung 3D-Druck super. Immerhin setzen Hersteller wie ASUS bei den ROG Mainboards ebenfalls auf Selfmade Komponenten.3D-Druck sollte daher viel öfters ein Thema sein.Bleibt alle gesund!

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  3. Ich habe fast einen ganzen Tage gebraucht, um den Artikel vollständig durchzulesen.

    Sieht nach einem ganzen Haufen voll Arbeit aus und hat mir bei einigen Ideen weitergeholfen. Leider verkauft Misumi nur an gewerbliche Kunden, schade. Der Elektronik-Teil ist ebenfalls gut gelungen. Weiter so!

    Antworten
  4. Als Biologe bin ich ziemlich besorgt, wenn ich mir wissenschaftliche Studien zu Emissionen von FDM 3D Druckern anschaue. Unglaublich, dass dazu noch kein Qualitätsstandard eingehalten werden muss. Erinnert mich daran wie vor 100 Jahren die Leute fröhlich Röntgenfilme gedreht haben, weil ihnen die Gefahren nicht bewusst waren. Es sollte klar sein, dass diese Gehäuse kaum die bedenkliche UFP/Feinstaubbelastung reduzieren.

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    • Einen Hochleistungs-Schwebstofffilter, der für den industriellen Zweck ausgelegt sind, wird sich aber auch kaum jemand leisten können, zumindest nicht in Kombination mit einem geschlossenen Belüftungs- und Filtersystem. Es gibt zwar Hersteller, die solide Gehäuse anbieten, aber auch da sind die Filter das billigste Teil am Gerät. Zumal Endverbraucher für private Zwecke kaum an professionelle Filter herankommen.
      Auch ist es so, dass viele Materialien kaum noch Gerüche abgeben, wodurch die Wirksamkeit eines Filters zumindest über die Nase nicht einmal ansatzweise geprüft werden kann.

      Ich habe erst kürzlich eine sehr alte ABS Rolle gedruckt und musste nach 12 Stunden Druckzeit feststellen, dass trotz Filter das Zimmer nach dem Material roch. Die einzige Möglichkeit war nun, das Zimmer mal für 1-2 Stunden zu lüften. Dennoch werden diese giftigen Partikel in der Umgebung freigesetzt und mit der Zeit vom Körper dennoch aufgenommen. Ein Gehäuse mit einem einfachen HEPA Filter und und ausreichendem Lüften des Zimmers ist jedoch ein Anfangt. Ich persönlich merke das von beginn an, dass der Hals beim Drucken stets gereizt ist. Mit Gehäuse ist das aber deutlich besser geworden.

      Aber wir du schon erwähnt hattest, gibt es dafür keine Standards und man weiß nicht wirklich, was die Hersteller da zusammenmischen.

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  5. Guten Tag,

    ich interessiere mich total für das 3D-Drucker Gehäuse aus den Misumi Profilen. Meine Frage ist, ob es für dieses Projekt so wie es ist eine 3D-Konstruktion gibt?
    Wäre wirklich toll und falls ja, dürfte ich die haben?

    Vielen Dank schon mal 🙂

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  6. Hallo Dennis,

    zum Projekt gab es mal Handskizzen, die von mir erstellt worden sind. Diese habe ich aber leider nicht mehr, da das Projekt eher als Anregung gedacht war.

    Wenn man sich jedoch an die Einkaufsliste für die Profillängen hält, ist es anhand der Bilder absolut kein Problem, die Profile zusammenzuschrauben. In der Einkaufsliste sind auch Kommentare hinterlegt. An den Stellen, wo die Türen eingesetzt werden, kommen z.B. Innenliegende Winkelverbinder zum Einsatz, da durch den Einsatz der Eckverbinder die Türen nicht geschlossen werden können.

    Die STLs zu den Griffen, etc. kann ich aber gerne zum Download zur Verfügung stellen, wenn es soweit sein sollte.

    Weitere Fragen sind gerne willkommen.

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    • Hallo TigerClaw,

      danke für die Antwort. Ich nun schon etwas dabei das Gehäuse ins CAD zu übertragen. Hast du für die Filamentrollen im oberen Bereich zufällig Step/STL Dateien?

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  7. Hi,

    ausgerechnet diese STL-Files habe ich nicht mehr vollständig.

    Hier mal ein Link zu den Armen, die vom Zaribo 3D Drucker stammen und lediglich modifiziert wurden:

    Diese sind kompatibel mit den Zaribo Filamentrollenhaltern. Es wird dsaher noch folgendes benötigt:

    https://github.com/Caribou3d/Caribou-MK2/blob/master/STL/Frame/Spoolholder/Spool-1x-2.0.stl (Die Breite kann dann entsprechend dem Platz im Inneren des Gehäuses angepasst werden)

    https://github.com/Caribou3d/Caribou-MK2/blob/master/STL/Frame/Spoolholder/SpoolMount-2x-2.0.stl

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