Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#1 von joeydee , 09.05.2022 00:14

Ursprünglich inspiriert von Altesel habe ich in letzter Zeit mit meinen FDM-Drucker (aus Platz- und Aufwandsgründen aktuell kein SLA möglich) ein paar Kleinteile insbesondere für Scratch-Häuslebau in 1:160 gedruckt. Dabei versucht, dass man den Teilen die Herkunft kaum ansieht. Oder anders gesagt: Teile bevorzugt, welche man gut mit einzelnen Lines aufbauen kann.

Ich habe einen Ender 3 S1 Pro mit der Standard-0.4er-Düse. Slicer ist Cura (4.13.1). Schichthöhe meist 0.12 mm, bei den Dächern auch mal 0.08. Material ist PLA.

Hier ein Beispiel aus einem laufenden Projekt, die grauen Teile (Geländer, Leiter, Fachwerk, Fenster, Dächer) sind gedruckt. Also z.T. Sachen, die man ständig meterweise gebrauchen könnte, aber manuell aufwändig sind, und die man eher zukaufen und sich mit den Fertigmaßen zufrieden geben würde.
Die Gebäude selbst sind aus Styro und Papier; Balkone und Stege aus PS-Sheet.


Ein paar Einzelteile:



(nicht so genau hinschauen, inzwischen kann ich sauberer drucken )

Die ganzen Wiederhol-Muster sind in OpenSCAD erstellt und parametrisiert. D.h. ich kann z.B. Breite, Höhe und Anzahl Unterteilungen eingeben, und ein maßgeschneidertes Bauteil wird erstellt. Sehr praktisch, wenn Fachwerk oder Geländer genau auf den mm aufgehen sollen.
Minimum-Stegbreite sollte immer leicht über dem Nozzle-Durchmesser liegen (also bei mir immer >0.4), damit die Linie überhaupt gesliced wird.
Verschiedene Höhen (Fensterrahmen und tieferliegende Fensterstege z.B.) sind recht gut machbar.

Hier mal beispielhaft der Code für Leitern (ist quick'n'dirty, geht sicher schöner, aber Hauptsache funktioniert)

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length=50;
width=3;
dist=25/16;
mat=0.45;
mat2=0.3;
 
translate([mat/2,length/2,mat/2]) cube([mat,length,mat],true);
translate([width-mat/2,length/2,mat/2]) cube([mat,length,mat],true);
 
num=floor((length-dist*1.1)/dist);
rest=length-num*dist;
for(i=[0:1:num]){
translate([width/2,i*dist+rest/2,mat2/2]) cube([width,mat,mat2], true);
}
 



Fachwerk montiert:

Die Balken habe ich nochmal mit dem Skalpell eingeritzt für etwas Holzmaserung. Bemaltest steht noch aus, mit PS-Streifen habe ich auf diese Art aber schon gute Ergebnisse erzielt. Ich werde dann berichten.


Die Machart der Dächer stelle ich bei Gelegenheit nochmal im Detail vor. Im Prinzip entwerfe ich ein 2D-Faltmuster in einem Vektorprogramm, fülle die Flächen mit einem Heightmap-Muster, wandle in ein Pixelbild um und importiere es in Cura. D.h. die Dächer werden ebenfalls nur flach gedruckt und anschließend gefalzt, das Füllmuster wird dabei zum Relief.


Gruß
Jochen


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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#2 von joeydee , 10.05.2022 10:29

Mein Ablauf für die Dächer im Detail:
Am Anfang steht ein Papier-Falzmuster.


Wenn zufrieden, wird es in einem 2D-Vektorprogramm gezeichnet (Illustrator) und die Teile mit einem Schnindelmuster gefüllt.


Dabei bedeutet Schwarz=hoch, Weiß=tief.
Da ich nur mit FDM und für 1/160 drucke (sichtbare Fläche einer Schindel ist bei mir 2x2mm, also 32x32 cm), und zudem im fiktionalen Bereich unterwegs bin, reicht dieses einfache Muster völlig, da stehen sowieso nur wenige Lines je Schindel zur Ausformung zur Verfügung.
Für größere Maßstäbe und Resindrucker dürfte sich allerdings eine Suche nach kachelbaren Heightmaps (bzw. Depthmaps, Displacement-Maps, Bumpmaps) aus dem High-End-Renderingbereich lohnen. Die Methode ist übrigens auch für Mauerwerk usw. geeignet.


Das wird in ein PNG-Bild (1200 dpi nehme ich meist) umgewandelt und in Cura importiert.


Gesliced mit 0.08mm sieht es so aus, ein Ziegel wird in 4 Stufen umgesetzt:

Kann man auch versuchen, in günstigerem Winkel zu drucken. Ich gehe in diesem Fall aber lieber den einfachen Weg, da ich das am Stück falzbar machen wollte. Daher auch die weißen Linien in der Grafik oben, welche hier zu Falzlinien geworden sind.

Ausgedruckt und Passprobe (bin mir nicht mehr sicher ob dieses Teil mit 0.08 oder mit 0.12 gesliced wurde, ich hatte beides ausprobiert)



Wichtig ist aber ja, wie es mit Farbe wirkt.



Hier nochmal 0.12 vs. 0.08 im Makro und entsprechendem Licht, um die Lines sichtbar zu machen. Mit bloßem Auge aus 30cm Entfernung verschwinden die aber.


Natürlich habe ich auch mal probeweise eine Depthmap für Mauerwerk ausprobiert und lackiert. Hätte etwas mehr Tiefe bekommen dürfen. Nächstes Mal.

Weiß nicht mehr genau welches Bild es war, Suchbegriffe waren jedenfalls: displacement map stone wall. Man muss natürlich eins der Bilder nehmen, welches die reinen Höhendaten zeigt, kein Renderbeispiel.
Ich habe mit dieser Relieftechnik jetzt noch nicht viel experimentiert, halte es aber für möglich, dass man hierbei auch sehr einfach Öffnungen, Stürze etc. einzeichnen kann, ohne 3D-Programm.


Gruß
Jochen


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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#3 von joeydee , 19.05.2022 08:15

Mein kleiner Fachwerk-Generator in OpenSCAD. Setze ich für Holz- und Metallfachwerk ein. Kurzer Workflow von der Idee zum verbauten Teil war hier der Plan.
Er kann noch nicht alles, was er mal können soll :) wird sicher noch ein paarmal angepasst. Ich teile mal den aktuellen Stand, vielleicht kann es der eine oder andere ja gebrauchen.

Im Wesentlichen gibt man lediglich Außenmaße sowie ein Füllmuster per Text an. Hier ein paar Beispiele.


Konkret sieht das oben hervorgehobene Bauteil im Quelltext so aus, und das ist auch schon alles was man für eigene Bauteile eingeben muss:

1
 
framework(150,16,"|A|V|Z|O|X|N.Z|C...D|N|#|.|");
 


Außerdem kann man noch Breiten und Materialhöhen getrennt für Rahmen oben/unten, für die senkrechten "Pfosten", sowie für die Muster angeben, u.a. - die Möglichkeiten sind im Quellcode kommentiert.
Das Muster wird je Zeichen abwechselnd als "Pfosten" und "Fach" gelesen. Bei Punkt oder Leerzeichen wird das Element ausgelassen. D.h. "|.|" ergibt einen leeren Rahmen, "|X|X|" ergibt zwei gekreuzte Fächer mit Pfosten links, mitte und rechts. Das Muster wird dann auf die Rahmenmaße verteilt.

Meine Bauteile sind derzeit so ausgelegt, dass sie sich mit einem FDM mit 0.4er Nozzle noch gut drucken lassen. Die dünnsten Stege bestehen z.T. nur aus einzelnen Lines. Speziell für die I-Beams kann man sich das aber auch für kleinere Nozzles oder SLA anpassen.
Ich slice meist mit 0.12mm, erster Layer 0.2, bei Geschwindigkeiten von 15-30mm/s, mit Brim.


Die Teile werden einseitig generiert. Für freistehend sichtbare Teile gehe ich auf halbe Materialstärken und klebe 2 Teile spiegelverkehrt Rücken an Rücken.

Ein paar andere Teile aus einem aktuellen Projekt. Bei den I-Beams von ca. 2mm Breite ist meine Nozzle natürlich zu fett.





Bei dem Stahlturm sind noch keine Profile auf der Innenseite angebracht, die Querträger wirken daher noch zu flach. Mit N-Figur zum Vergleich.


In der angehängten Zip ist der OpenSCAD-Quelltext zum Experimentieren mit den eingangs gezeigten Beispielen, sowie die STL dazu.
Die Teile für den Turm im letzten Bild sind nicht dabei, sehen aber so aus:

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framework(93,30,"....|>|<|",beam=true, frameW=2, pileW=1.5, gridW=0.7, frameH=1, pileH=0.4, gridH=0.35);
translate([0,-35,0]) framework(93,27,".>|<|>|<|",beam=true, frameW=0.5, pileW=1.5, gridW=0.7, frameH=0.4, pileH=0.7, gridH=0.35);
 
 


Gruß
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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#4 von joeydee , 07.07.2022 16:44

Ich experimentiere gerade mit Treppen. Hier mal ein Zwischenergebnis:





Ich bin noch dabei, das alles brauchbar zu parametrisieren. Bei der Treppe z.B. kann man schon angeben, welche Distanz und Höhe überbrückt werden soll. Es werden dann die passenden Einzelteile im richtigen Winkel generiert. Kann aber noch eine Weile dauern, bis ich da ein brauchbares Modul veröffentlichen kann. Bis dahin habe ich mal die fertige STL dieser Treppe (30 mm Höhe auf 25 mm Distanz, 7mm breit) angehängt, falls die zufällig jemand gebrauchen kann. Ich habe mit 0.12mm Layerhöhe gedruckt, wie bisher 0.4er Düse. 3 Einzelteile, Bei den Geländern gehört der dünnere Streifen nach unten, muss seitlich an die Treppenholme geklebt werden.

Catwalks sind auch in der Mache.


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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#5 von joeydee , 09.07.2022 14:36

Ging dann doch recht flott :)





Hier auf Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:5427671

Über den Customizer muss man nicht in den Quelltext eingreifen. Der Online-Customizer von Thingiverse läuft in meinem Browser grundsätzlich nicht, konnte das also nicht ausprobieren, aber offline in OpenSCAD kann man das Customizer-Interface auch übers Fenstermenü einblenden.
Man kann die zu überbrückende Weite und Höhe (deltaX und deltaY sind die grauen Flächen in der Vorschau) sowie ein paar weitere Parameter eingeben. Stufenabstand wird über die Diagonale von Kante zu Kante gemessen (ist einfacher, wenn man z.B. bestehende Treppen in seinem Maßstab ausmisst, zu denen sie passen soll). Das voreingestellte Beispiel ist für 1/160 ausgelegt.
Den "assembly"-Slider auf 0 ziehen, dann legen sich die Einzelteile flach aufs Druckbett.


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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#6 von joeydee , 25.10.2022 15:36

Ein paar kleine Wellblech-Industriehallen.

Seitenwände und Fenster. Wie immer wird alles möglichst flach in Einzelteilen gedruckt.


Kleine Treppenaufgänge.


Ein Gebäude zusammengsetzt.


Ein anderes lackiert. Die Tür wollte ich eigentlich anders herum einbauen, so dass sie theoretisch auch nach außen öffnen könnte. Jedenfalls wäre der Treppenaufgang ja für diese Möglichkeit angelegt. Werde ich wohl nochmal ändern.


Gruß
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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#7 von joeydee , 06.11.2022 18:40

Aktuell ist einiges für Industrie in Arbeit. Ich schaue bei Gelegenheit wieder, was ich davon als SCAD oder STL rausgeben kann, muss noch entsprechend den Code aufräumen. Da ich ja für FDM designe, Ist halt alles Bausatz, kaum etwas wird am Stück gedruckt.

Korbleiter; das Korbgitter wurde flach gedruckt und dann passend gebogen.


Rohrbögen und Flansche. Die Bögen wurden nach dem Druck noch bearbeitet.



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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#8 von joeydee , 09.02.2024 14:02

Inzwischen hatte ich mal wieder was in der Pipeline, was auch für N-Modellbahn geeignet ist: Containerhütten.
Für Baustellen-Büros und -Aufenthaltsräume, Geräteschuppen, Behelfsräume, Wohncontainer, ...

Statt am Stück zu drucken besteht der Container aus Einzelwänden, wodurch praktisch keine Layer-Lines sichtbar werden. Zum Preis von etwas Geduld beim Zusammenbau ;)
Gibt es als 20-footer in Standard-Containerbreite, sowie XL-Breite 3m, was dann im Modul bleibt. (Von einem Anbieter folgende Maße abgeschaut: Normal 6055 × 2435 × 2800 mm , XL 6055 × 2989 × 2800 )
Verschiedene Layouts für Wände und Fenster, optionale LED-Halterung
Habe ich auf Thingiverse hochgeladen: https://www.thingiverse.com/thing:6475445

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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#9 von joeydee , 16.02.2024 10:22

Noch ergänzt: Passende Treppen. Wie gehabt als Bausatz, in 4 bzw. 5 Einzelteilen.

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RE: Meine FDM-Kleinteile 1/160 für Scratchprojekte

#10 von joeydee , 08.03.2024 08:24

Wieder was ziemlich Simples was die Geometrie angeht: Marktzubehör (ohne Figuren), in den Abmessungen einigermaßen passend zum Preiser-N-Set 79052.
Aktuell brauche ich keine überdachten Stände; diese sowie mehr unterschiedlich gefüllte Trays und Druckvorlagen für kleine Schilder kommen evtl. irgendwann dazu.

Wieder in Einzelteilen (einzelne Tischplatten, Boxen, Tischbeine, eine alte Waage), a) für besseres FDM-Druckbild, b) weil es beim Zusammenbau individueller wirkt. Und mehr Spaß macht ;)

Waage und gefülltes Tray waren experimentell, bei der Waage habe ich bessere Ergebnisse erzielt wenn ich sie in 3 Einzelteilen drucke und mit CA verklebe. Beim Tray sieht man die Grenze der 0.4er-Düse, aber das "Gegriesel" erfüllt absolut seinen Zweck in dieser Größe.
Dateien auf Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:6519698

Roher Druck (PETG, 0.08mm) und Teile verklebt:
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Verschiedene Kombinationen:
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Mit Farbe bekleckert:
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Gruß
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