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3D-Projekt Formen aus Beton erzeugen

In dieser Unterrichtseinheit sollen mit Hilfe von 3D-Druckern Negativformen für Blumenkübel und Vasen aus Beton hergestellt werden. Zur Konstruktion der Formen verwenden wir Tinkercad.

Konstruktionsschritt Nr.1

Wir starten mit der Äußeren Form. Hier muss beachtet werden, dass 3D-Drucker einen Begrenzten Bauraum haben. In unserem Beispiel hat der Drucker einen maximalen Bauraum von 15cm x 15cm x 15cm. Für die Äußere Abmessung der Betonform nehmen wir daher einen Würfel mit einer Kantenlänge von 12cm. Bei der Verwendung von Tinkercad muss man beachten, dass alle Maße in Millimetern angegeben werden. In diesem Fall also 120mm x 120mm x 120mm.

Konstruktionsschritt Nr.2

Wir höhlen den Würfel nun aus, indem wir einen zweiten, etwas kleineren Würfel (grau) als Negativform in den vorhandenen Würfel (rot) einsetzen. Um später beim 3D-Druck Material zu sparen, muss hier darauf geachtet werden, dass die Wände sehr dünn sind. Es reicht in der Regel aus, wenn die Außenwand aus nur einer Schicht besteht. Hier spielt die Dicke der Druckdüse eine große Rolle. Wenn die Druckdüse eine Breite von 0,4mm hat, dann sollte die Außenwand des Würfels ebenfalls nur 0,4mm dick sein.

Ein Rechenbeispiel dazu:

Der Außenwürfel (rot) ist 120mm breit. Dann muss der innere Würfel (grau) 119,2mm breit sein, damit auf jeder Seite eine Wandstärke von 0,4mm verbleibt.

Konstruktionsschritt Nr.3

Die beiden Würfel (grau und rot) werden mit Hilfe der Funktion „Gruppieren“ miteinander verbunden. Es bleibt eine Würfelförmige Hülle übrig.

Konstruktionsschritt Nr.4

Auf der Innenseite der entstandenen Außenhülle werden Dekorationen aufgebracht, die später im Beton sichtbar werden. In diesem Fall platzieren wir auf der Innenseite den Schriftzug „LENA“. Dekorationen dieser Art sollten nicht dicker als ca. 1mm sein, damit die 3D-Form später leicht herzustellen ist. Bei dickeren Dekorationen muss später beim Druck darauf geachtet werden, dass eine Stützstruktur verwendet werden muss. Dies erhöht die Druckzeit und den Materialverbrauch.

Konstruktionsschritt Nr.5

Die Äußere Hülle  und die Dekoration werden mit Hilfe der Funktion „Gruppieren“ miteinander verbunden. In diesem Beispiel entsteht eine Würfelförmige Hülle mit dem innen liegenden Schriftzug „LENA“ übrig.

Würde man diese Form nun mit Beton ausgießen, entstünde ein massiver Würfel mit einem innen liegenden Schriftzug LENA.

Konstruktionsschritt Nr.6

Da unser Betonobjekt ein Gefäß werden soll, muss es von innen ausgehöhlt werden. Dazu erstellen wir eine weitere Form, die im Inneren der vorhandenen Hülle eingesetzt werden muss.

Konstruktionsschritt Nr.7

Mit der fertigen Form (grau) kann nun eine Probe durchgeführt werden. Die Form wird dazu markiert und als „Bohrung“ markiert. Ein gleich großer massiver Würfel wird in der Software innerhalb der grauen Form platziert.

Konstruktionsschritt Nr.8

Nach der Gruppierung der beiden Objekte entsteht ein digitales Modell des Beton-Objekts. Wenn an dieser Stelle keine guten Ergebnisse zu sehen sind, sollten die einzelnen Konstruktionsschritte erneut durchgeführt werden.

Wenn hier gute Ergebnisse erscheinen, kann mit der Produktion des Betons begonnen werden