3D-Druck für Negativform/Urmodell (Carbon-Bau)

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Da ich in den anderen Threads zu 3D-Druck noch nichts dazu gefunden habe:
  • Gibt es Erfahrungen mit dem Herstellen von Urmodellen oder Negativformen für Carbon-Bau?
  • Welches Filament ist dafür geeignet?
  • Wie erreicht man eine glatte Oberfläche?
Ich selbst habe noch überhaupt keine Erfahrung mit 3D-Druck. Und während es für den Druck von Teilen schon viele Anleitungen gibt, habe ich zum Bau von Formen noch nicht viel gefunden. Außer in Modellbau-Foren, aber anscheinend von Leuten, denen allgemein kein Aufwand zu hoch ist für ein perfektes Resultat. Aber ist das auch für Normalsterbliche möglich?
  • Wenn man die Form nicht mit Druck beaufschlagt, ist die Stabilität nicht so wichtig. (Bzw. in diesem Fall könnte man ein Urmodell drucken und das klassisch mit GFK abformen, zu einer ausreichend massiven Form, die den Druck aushält.)
  • Eine glatte Oberfläche ist dagegen sehr wichtig. Nicht nur aus optischen Gründen, denn sonst kann man das Bauteil nicht entformen. Und gerade bei filigranen Formen, die exakte Maße haben müssen, kann man auch nicht so einfach bis in den hintersten Winkel schleifen. Das muss irgendwie anders gehen.
  • Ein Filament, das sich nicht mit Epoxidharz verbindet, wäre wahrscheinlich hilfreich. (Z.B. PE-Folie lässt sich ja problemlos abziehen.) Aber das ist ja bei GFK-Formen auch nicht der Fall, und wenn man sorgfältig mit Trennwachs arbeitet, klappt es üblicherweise auch recht gut.
  • Man muss ja nicht unbedingt selber drucken, sondern dafür gibt es ja auch etliche Dienstleister, mit besseren Geräten als für den Heimgebrauch. Aber auch ihnen muss man sagen können, was man braucht.
  • Alternativ kann man Formen auch z.B. aus Aluminium fräsen lassen (womit ich ebenfalls keine eigene Erfahrung habe). Aber ich stelle mir vor, dass das teurer ist und bei komplexeren Formen schnell an Grenzen stößt, weil der Fräser nicht überall hin kommt.
Was meint ihr? Sind meine Vorstellungen realistisch?
 
Und hier noch ein Beleg, dass tatsächlich reale Teile aus dem Spaß entstehen können. Zunächst habe ich eine Form konstruiert, dann aus zuvielen Einzelteilen selbige gedruckt und schließlich laminiert.
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  • Welches Filament ist dafür geeignet?
  • Wie erreicht man eine glatte Oberfläche?
Kommt darauf an, welche Art von Trennschicht und Druckverfahrung Verwendung finden.

Auch eine "geschlossene Oberfläche" im FDM-Druck entspricht nicht zwangsläufig einer dichten Oberfläche. Unter Druck (bspw. Vakuum, Abreißgewebe, Pressen) kann Harz hineinsickern, was die Trennbarkeit stark herabsetzt.

Eigene Versuche mit Folieren (bspw. dünne Frischhaltefolie) hinterließen leider durch die Folienknicke Spuren. Neuere Versuche mit einem Versiegelungsspachtel - quasi ein Formbauharz, welches in die Form eingetragen und "abgekratzt", anschließend geschliffen wird, sind erfolgsversprechender (natürlich in Kombination mit vor dem Laminieren aufgetragenden Trennmittel!).

In diesem Fall (Folie oder anschließende Beschichtung) ist das FDM-extrudierte Material bzgl. seiner Trennbarkeit zum Epoxidharz nebensächlich. Es sollte sich mit dem "Spachtel" halbwegs gut verbinden, das reicht aus. Soll direkt auf der Form laminiert werden, eignet sich bspw. nicht faserverstärktes PET, PP u.Ä.

Eine mehrteilige Form ist bei harten Kanten / Ecken vorteilhaft, sofern sich diese schwierig zu lösenden Bauteile nicht vermeiden lassen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Servus,
je nach Größe kann man sichs auch drucken lassen... voxeljet ist z.B. ne Firma die sowas macht. Da können Formen aus Sand gedruckt werden, die vergleichsweise günstig sind und auch riesengroß werden dürfen (bis zu 4m). Da wird dann noch Harz injeziert um die Oberfläche zu schließen und zu härten, das ganze noch geschliffen und eingetrennt.
 
Im Gießereibereich werden positiv Formen aus Styropor gefräst und dann mit Sand abgeformt. Der Sand wird entweder durch verdichten oder durch einen Härter formstabil.
Da sind auch große Formen (mehrere Meter) möglich. Kenne die Belastungen beim laminieren nicht, vielleicht reicht auch der Styroporblock als Negativ Form.
 
@MarkusSi : Da ist direktes "Sanddrucken" ein gutes Stück günstiger. Deshalb hatte ichs vorgeschlagen :)
Ein Styroporblock selbst reicht auch (besser Styrodur), wenn man noch ein paar Lagen Glasfaser drüber gibt.
 
Außer in Modellbau-Foren, aber anscheinend von Leuten, denen allgemein kein Aufwand zu hoch ist für ein perfektes Resultat. Aber ist das auch für Normalsterbliche möglich?
Aus eben dieser Ecke komme ich ja und ja es wird ein hoher Aufwand betrieben für eben gute Ergebnisse.

Es wäre hilfreich wenn du was zum Vorhaben schreiben würdest so ist es fischen im dunkeln.

Ich habe sehr gute gedruckte Formen gesehen, diese wurden aber aufwendig nachbearbeitet für ein perfektes Ergebnis.

Alternativ kann man Formen auch z.B. aus Aluminium fräsen lassen
Wir haben in über 15 Jahren nur eine aus Alu fräsen lassen es lohnt einfach nicht zumindest bei den Teilen die wir gebaucht haben.

Die meisten Formen haben wir aus Kohlefaser gebaut, die Urmodelle meist aus "Ureol" also Kunstharzplatten und da gibt es für fast jede Anwendung was gutes.

Auch aus Plexiglas können brauchbare Urmodell gefräst werden.
 
Aus Alu fräsen kostet halt RICHTIG Geld, besonders wenn die Oberfläche gut werden soll. Da wirds fix fünfstellig, für eine Form in der Größe einer Haube...
 
Die klassischen Materialien für den schnellen Formenbau sind auf PU- oder Epoxy-basierende Blöcke,
wie das von @Delta Hotel schon erwähnte Ureol. Dieses gibt es für die unterschiedlichen Einsatzbereiche
in verschiedenen Dichten und Temperaturbeständigkeiten und lässt sich gut und schnell bearbeiten.
Bei Formen die mit einem 3-Achser herstellbar sind, sind auch die Maschinenstundensätze moderat.
Bei guter Frässtrategie und richtiger Materialwahl ist die Oberfläche so gut, dass sie ohne schleifen lackiert
und zum Laminieren verwendet werden kann.
Würde mich interessieren, ob 3D-Druck plus die Nachbearbeitung wirklich günstiger ist...
 
Es bietet sich auch eine gut gewachste Fräsung aus MDF an, falls nicht an eine Serie gedacht ist.
 
Erst einmal: Vielen Dank für eure Tipps! Da sind viele interessante Informationen dabei.
Eine Einführung zum Thema gibts hier:
Habe mir das Video angeschaut; kurz zusammengefasst:
  • eher grob gedruckt
  • mit Schleifpapier geschliffen (Körnung 240)
  • 2x mit Formenharz eingepinselt
  • nass geschliffen (Körnung 800 bis 1200) und poliert
  • davon eine Negativ-Form gemacht aus GFK
Dann gibt es noch ein zweites Video, wo die Form direkt gedruckt wird:
  • Schichtdicke 0.15 mm
  • PET-G-Filament (löst sich am leichtesten); andere gehen wohl auch, aber kein ABS
  • Richtung der Schichten parallel zur Entformungsrichtung ist am besten
  • aber wenn die Neigung mindestens 5° beträgt, gibt es auch so keine Probleme
  • keine Nachbearbeitung
  • flüssiges Trennmittel
  • dann klassisch laminieren mit Harz und Gewebe
  • dann Abreißgewebe und Vakuumsack
  • Da es keine Vorbereitung der Form gab, ist Nacharbeit beim fertigen Teil nötig.
Auch eine "geschlossene Oberfläche" im FDM-Druck entspricht nicht zwangsläufig einer dichten Oberfläche. Unter Druck (bspw. Vakuum, Abreißgewebe, Pressen) kann Harz hineinsickern, was die Trennbarkeit stark herabsetzt.
Sehr guter Punkt. Heißt also, mit klassischem 3D-Druck kommt man an einer Beschichtung der Oberfläche nicht vorbei; glätten reicht wohl nicht.
je nach Größe kann man sichs auch drucken lassen... voxeljet ist z.B. ne Firma die sowas macht. Da können Formen aus Sand gedruckt werden, die vergleichsweise günstig sind und auch riesengroß werden dürfen (bis zu 4m). Da wird dann noch Harz injeziert um die Oberfläche zu schließen und zu härten, das ganze noch geschliffen und eingetrennt.
Das klingt auch sehr interessant – durch das Harz bekommt man also eine geschlossene Oberfläche, aber das Schleifen bleibt. Aber der Preis und die Größe sind schon sehr gute Argumente, falls man ein großes Projekt hat.
Ein Styroporblock selbst reicht auch (besser Styrodur), wenn man noch ein paar Lagen Glasfaser drüber gibt.
Das mag zwar billig sein, aber ist auch wieder viel Arbeit. Dann gleich ein Basismaterial, wo weniger Nacharbeit nötig ist.
Aus Alu fräsen kostet halt RICHTIG Geld, besonders wenn die Oberfläche gut werden soll. Da wirds fix fünfstellig, für eine Form in der Größe einer Haube...
Ok, da hätte ich nicht erwartet, dass es derart teuer ist. Und mir war auch nicht bewusst, dass beim Fräsen der Preis so stark vom Material abhängt.
Die klassischen Materialien für den schnellen Formenbau sind auf PU- oder Epoxy-basierende Blöcke,
wie das von @Delta Hotel schon erwähnte Ureol.
Das klingt auch sehr interessant.
Auch aus Plexiglas können brauchbare Urmodell gefräst werden.
Stimmt, Plexiglas ist ein nettes Material.
Bei guter Frässtrategie und richtiger Materialwahl ist die Oberfläche so gut, dass sie ohne schleifen lackiert
und zum Laminieren verwendet werden kann.
Das wäre natürlich toll. Beziehungsweise, das bedeutet, dass man jedenfalls keine Probleme beim Entformen hat, wenn man die Oberflächen der Formen nicht geschliffen hat, sondern nur mit Trennmittel behandelt hat.
Es bietet sich auch eine gut gewachste Fräsung aus MDF an, falls nicht an eine Serie gedacht ist.
Da sehe ich jetzt keine Vorteile, weil man damit doch keine glatte Oberfläche hat, d.h. am Bestreichen mit Harz und Schleifen kommt man nicht vorbei.
Es wäre hilfreich wenn du was zum Vorhaben schreiben würdest so ist es fischen im dunkeln.
Ja, ok. Mir ging es zwar auch darum, allgemeiner zu fragen, weil es eben hier im Forum noch gar keinen Thread zu dem Thema gibt.

Aber worüber ich nachdenke, ist Hinterbau + Radverkleidung für ein Faltrad. Da bietet sich Carbon an, weil man es durch die großen Flächen stabil genug machen kann, ohne dicke Rohre verwenden zu müssen, was bei dem begrenzten Platz ein Thema ist. Und weil die Befestigung am Hauptrahmen und Dinge wie Ausfallenden und Canti-Sockel exakt stimmen müssen, bietet sich eine Konstruktion am Computer an. Die Außenmaße schätze ich grob auf 50x40x20 cm. Und ich muss mir noch überlegen, wie viele Formteile ich brauche – ob ich evtl. mit einer einteiligen Form auskomme.

Das Ganze ist bei weitem noch nicht konkret; und da ich wie gesagt keine Ahnung von 3D-Druck + Fräsen habe, wollte ich erst einmal Informationen sammeln, was denn überhaupt realistisch ist und von welchen Vorstellungen ich mich verabschieden sollte.

Mein bisheriges Fazit (bitte korrigieren, falls unzutreffend):
  • Sowohl 3D-Druck als auch Fräsen kommt in Frage.
  • 3D-Druck:
    • man muss sich Gedanken über Stützstrukturen machen
    • mit Kunststoff-Filament: man die Oberfläche zumindest grob nachbearbeiten (z.B. mit Epoxid lackieren)
    • dafür kann man recht grob drucken, und Richtung der Schichten dürfte dann auch nicht so relevant sein
  • Fräsen:
    • man muss sich Gedanken darüber machen, wo der Fräser hinkommt
    • man erhält u.U. eine bereits ausreichend glatte Oberfläche
    • Es empfiehlt sich ein entsprechend weiches aber glattes Material, was die Fräskosten niedrig hält und trotzdem eine gute Oberfläche liefert.
  • In beiden Fällen muss man sich Gedanken über Inlays machen; vermutlich ist das beim Fräsen leichter, weil damit gleich die passenden Bohrungen gemacht werden können. Beim 3D-Druck muss man wohl nachträglich bohren.
 
Ich hab mal eine Form für den Akkuhalter gedruckt, die Oberfläche war mir egal, das hat super geklappt...
 
Z.B. bei xometrie kann man sowohl fräsen als auch drucken lassen und sich ein Sofortangebot erstellen lassen. Ich hab mich mal zu den Kosten (nicht nur bei Xometrie) für das Drucken größerer Formen erkundigt. Nicht selten war das im vierstelligen Bereich.
Dann hab ich mal jemanden, der Fräsarbeiten anbietet, gefragt, was die Form für eine Rennhaube etwa kosten würde. Und er sagte, schnell sind 5000 € dafür verbraucht.
Ist mir alles noch zu teuer, zumal für mich im Moment nicht die grobe Form das Problem ist, sondern die perfekte Oberfläche. Und die muss man zumindest beim 3dDruck auch noch per Hand schaffen.
 
I would have thought that a cheap, homemade CNC machine would be the best solution.

Divide your shape into 20 mm slices then carve each layer out of MDF, assemble the slices when you are done and apply surface protection and over that a release agent.
 
Stimmt, Plexiglas ist ein nettes Material.
Ist allerdings vom Materialpreis deutlich teurer als Ureol oder Necuron und hat einen recht hohen Wärmeausdehnungskoeffizient.
Das Plexi GS ist gut zu bearbeiten, das XT wäre billiger, ist aber durch seinen Hang zum schmelzen deutlich kritischer zu fräsen.
Plexi kann auch gut von Hand poliert werden, dann hat man eine Perfekte Oberfläche ohne Lackierung.
Das geht allerdings auch bei sehr dichten Urmodellblöcken.
 
Aber worüber ich nachdenke, ist Hinterbau + Radverkleidung für ein Faltrad.
Das steckt schon eine aufwändigere Planung dahinter, bei der ich die Laminierform so gestalten würde,
dass alle Anschlussteile, die einlaminiert werden sollen, wie z.B die Ausfallenden,
schon an der Form positionsgenau befestigt werden können.
 
Die Form in PLA drucken, dann schleifen, fillern, schleifen und Lackieren, so macht es ein Kollege von mir für Flugzeugmodellbau. Einfaches PLA lässt sich relativ problemlos mit normalen Mitteln lackieren, ist sehr hart und Formstabil. Also ideal für den Formenbau
 
Lass es aber nicht in der Werkstatt in der Mittagssonne liegen... Sonst wars das mit Maßhaltig ;)
 
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