Andreas Rozek  

FTIStrap - ein voll funktionsfähiger 3D-Drucker aus fischertechnik

3D-Drucker sind Geräte, die - ausgehend von einem Computermodell - den zugehörigen realen Gegenstand fertigen. Unter dem Begriff "rapid prototyping" ist dieses Verfahren in der Industrie bereits seit Jahren im Einsatz - die entsprechenden Anlagen sind jedoch derart teuer, daß sie für Privatpersonen nicht in Frage kommen. Auf dieser Seite erfahren Sie deshalb, wie sie einen 3D-Drucker mit akzeptabler Druckqualität selber bauen können - dank fischertechnik ist für den Selbstbau nicht einmal besonderes technisches Geschick erforderlich!

Direkt zur Bauanleitung für den FTIStrap...

3D-Drucker - was ist das?

3D-Drucker sind Geräte, die - ausgehend von einem Computermodell - den zugehörigen realen Gegenstand fertigen. Anders als CNC-Fräsen, die aus einem massiven Materialblock alles herausschneiden, was nicht zum späteren Objekt gehört (und entsprechend viel Lärm und Abfall erzeugen), tragen 3D-Drucker jedoch von vorneherein nur an den Stellen Material auf, wo es das Objekt erfordert. Auf diese Weise wird ein Gegenstand von Grund auf Schicht für Schicht aufgebaut.

Unter dem Begriff "rapid prototyping" werden entsprechende Verfahren bereits seit fast 30 Jahren in Forschung und Industrie eingesetzt: heutzutage nutzen z.B. die Modellbauabteilungen großer Firmen diese Technik, um ausgehend von CAD-Entwürfen möglichst schnell Prototypen herstellen zu können.

Industrielle 3D-Drucker bewegen sich preislich in Regionen, die für Privatpersonen unerschwinglich sind. Seit geraumer Zeit wird zwar an einem Drucker [1] gearbeitet, den sich (bei einem geplanten Verkaufspreis von 5000 US-$) auch kleine Firmen und Privatpersonen werden leisten können - anders als es die Web-Seiten der Firma auf den ersten Blick suggerieren, ist dieser Drucker jedoch noch nicht erhältlich und kann lediglich vorbestellt werden: der tatsächliche Liefertermin steht bislang noch nicht fest.

Fab@Home PrinterMindestens zwei Forschungsprojekte befassen sich deshalb mit der Möglichkeit, sich einen 3D-Drucker selber zu bauen: das Projekt Fab@Home [2] bietet einen Bausatz für einen Drucker an, dessen Extruder auf Spritzenbasis arbeiten: das zu druckende Material wird ggfs. erhitzt, in eine Spritze gefüllt und durch die Kanüle kontrolliert auf eine Unterlage gespritzt. Dank dieses Prinzips lassen sich auch "exotische" Materialien (wie z.B. Schokolade) verarbeiten.


Reprap PrinterDas zweite, von Adrian Bowyer an der Bath University in Großbritannien ins Leben gerufene, "Reprap"-Projekt [3] hat sich zum Ziel gesetzt, 3D-Drucker zu konstruieren, die (unter anderem) auch diejenigen Teile drucken können, die man benötigt, um einen weiteren solchen Drucker zusammenzubauen. Von diesem Grundprinzip leitet sich auch der Name des Projektes ab: "Reprap"s sind "Replicating Rapid-Prototypers", mithin also Maschinen, die sich selber replizieren.

Alle Baupläne sowie die benötigte Software sind kostenlos im Internet erhältlich, der Materialwert eines Reprap-Druckers beläuft sich auf etwa 500.- EUR. Für den Zusammenbau ist jedoch eine gehörige Portion technisches Geschick erforderlich.

Wie bei jeder Kopierkette muß es auch für die Repraps ein Original geben, d.h. einen ersten Teilesatz für einen ersten RepRap-Drucker. Diese Teile können auf eine beliebige Weise gefertigt werden, z.B. von Hand, mit einer CNC-Fräse oder mit einem anderen 3D-Drucker, der dann "RepStrap" genannt wird.

FTIStrap printing a funnelHier kommt schließlich der FTIStrap des Autors in's Spiel: mithilfe von fischertechnik und einigen wenigen anderen Bauteilen, die Sie problemlos im Modellbaufachgeschäft sowie im Supermarkt erhalten, können Sie ohne sonderliches technisches Geschick einen solchen RepStrap-Drucker zusammenbauen - Sie müssen nicht einmal zum Lötkolben greifen, da die Ansteuerung der Motoren über ein fischertechnik-Interface erfolgt.

Auch für den FTIStrap gilt: Bauanleitung und Software (für Windows, Linux und MacOS X) erhalten Sie kostenlos im Internet, der Materialwert des Druckers beläuft sich auf etwa 800.- EUR.

Sobald Sie alle Teile beisammen haben, können Sie den FTIStrap-Drucker problemlos binnen eines einzigen Tages aufbauen (haben Sie für kommendes Wochenende schon etwas vor?)

Eine Reihe von Personen hat den FTIStrap bereits nachgebaut - und wann bauen Sie Ihren ersten 3D-Drucker?

Auswirkungen auf die Gesellschaft

Bedenkt man, daß der Grundgedanke des 3D-Druckens fast 30 Jahre alt ist, verwundert es schon, warum immer noch so wenig Menschen von dieser Technik wissen.

Betrachtet man aber die aktuellen Entwicklungen auf diesem Gebiet, so merkt man schnell, daß es wohl nicht mehr allzu lange dauern wird, bis 3D-Drucker in die Haushalte einziehen werden. Einer Schätzung des Autors zufolge werden in den kommenden fünf Jahren die ersten Geräte auf den Schreibtischen der "Technik-Freaks" landen - und in zehn Jahren werden die meisten Haushalte einen 3D-Drucker besitzen. Sie glauben nicht daran? Dann denken Sie doch im Vergleich dazu an den Siegeszug der (Farb-)Laserdrucker - wer hätte vor wenigen Jahren gedacht, daß man Farblaserdrucker einmal für weniger als 400.- EUR erstehen könnte?

Die Konsequenzen für die Gesellschaft sind dabei kaum abzuschätzen - vor allem wenn man sich vor Augen hält, welches Gezeter Musik- und Filmindustrie in den vergangenen Jahren um Tauschbörsen und Downloads gemacht haben (und dabei ging es "nur" um leicht kopierbare "Software", mit einem 3D-Drucker können Sie dagegen "Hardware" kopieren!)

Man stelle sich die Auswirkungen auf das Patentrecht vor: bislang verhindern Patente, daß Firmen Produkte (wie z.B. Dübel) millionenfach herstellen, ohne dafür Lizenzgebühren zu entrichten - wenn nun aber Millionen Haushalte genau zum gewünschten Zeitpunkt genau so viele Dübel produzieren wie gerade benötigt werden, werden ebenfalls Millionenstückzahlen produziert...nur fallen keine Lizenzgebühren an!

Vermutlich werden es nicht gerade "Dübel" sein, die als erstes in großem Stil gedruckt werden. Stattdessen ist zu erwarten, daß Spielzeug, Modellbau-Zubehör, vielleicht Handy-Oberschalen und andere Design-Objekte sowie Haushaltsgegenstände kopiert werden, bei denen es mehr auf die Form denn auf das Material ankommt. Die Spielzeug- und Modellbau-Industrie wird die Auswirkungen der 3D-Drucker folglich wohl als erstes zu spüren bekommen...

Sobald man die rechtlichen Aspekte in den Griff bekommen hat, können 3D-Drucker ihre positiven Seiten ausspielen: je nach verwendetem Material können nicht mehr benötigte Drucke vergleichsweise einfach wiederverwertet werden, z.B. indem man sie aufschmilzt und dem Drucker wieder zuführt. Selbst wenn nicht: da man defekte Teile (z.B. eines Haushaltsgerätes) nicht mehr notwendigerweise nachbestellen muß sondern zuhause nachdrucken kann, wird das (aufgrund hoher Personalkosten) etwas aus der Mode gekommene "Reparieren" defekter Geräte wieder interessant - übrigens auch für die Hersteller, die sich die entsprechende Logistik sparen können. Die Suche nach Lösungen für den Haushalt wird zur (weltweiten) Recherche im Internet: sobald Sie etwas passendes gefunden haben, drucken Sie es sich in der gewünschten Größe und Stückzahl aus!

Desweiteren lassen sich mit einem 3D-Drucker problemlos auch konfektionierte, also an die persönlichen Bedürfnisse angepaßte, Gegenstände erstellen. Dank der Flexibilität des "Rapid Prototyping" werden Klein- und Kleinstserien auf einmal auch für die Industrie wieder interessant. Und mit dem entsprechenden Urheberschutz kann plötzlich jeder zu einem Entwickler und Anbieter z.B. vonDesignobjekten werden - schließlich sind weder aufwendige Produktionsanlagen noch die zugehörige Logistik mehr erforderlich: eine einfache Web-Seite reicht völlig aus! Selbst Künstlern eröffnen sich mit einem 3D-Drucker ganz neue Möglichkeiten...

Literaturhinweise

[1]
Desktop Factory: 3D Printers 
(siehe http://www.desktopfactory.com/)

seit Jahren wird daran gearbeitet, einen (semi-)professionellen 3D-Drucker zu konstruieren, der auch für kleinere Firmen und Privatleute erschwinglich ist. Zwar ist ein solcher Drucker bislang immer noch nicht erhältlich, man darf aber wohl davon ausgehen, daß es nicht mehr allzu langen dauern sollte, bis dieser Traum Wirklichkeit wird...

[2]
Fab@Home 
(siehe http://fabathome.org/wiki/index.php?title=Main_Page)

das Projekt Fab@Home konstruiert 3D-Drucker, deren Extruder auf Spritzenbasis arbeiten: das Material wird (ggfs. erhitzt und) in eine Spritze gefüllt und durch die Kanüle kontrolliert auf eine Unterlage gespritzt. Auf diese Weise lassen sich auch "exotische" Materialien (wie z.B. Schokolade) verarbeiten. Konstruktionspläne, Bauanleitungen und Software können kostenlos aus dem Internet bezogen werden.

[3]
Reprap - "Wealth without money..." 
(siehe http://www.reprap.org/bin/view/Main/WebHome)

das Reprap-Projekt konstruiert 3D-Drucker, die sich selber (zumindest teilweise) replizieren können. Auf diese Weise (nämlich indem jeder Reprap-Drucker die Teile für weitere Repraps fabriziert) soll es zu einer schnellen Verbreitung von 3D-Druckern kommen. Da Reprap-Drucker sowohl preiswert sind als auch qualitativ hochwertige Ergebnisse produzieren, sind diese Geräte auch "für den Hausgebrauch" geeignet.

[4]
Andrei Novac et al.
The Rapid Prototyping Home Page 
(siehe http://www.rapidprototypinghomepage.com/)
Sie möchten mehr über das Thema 3D-Drucken bzw. "Rapid Prototyping" erfahren? Dann werfen Sie einen Blick auf diese Seite mit ihren unzähligen Verweisen auf Dritt-Literatur zum Thema - und bringen Sie viel Zeit mit...

http://www.Rozek.de/FTIStrap/index_de.html Stand: 22.09.2009