DISPLAY-MODELL: FULL SCALE LUFT-LUFT-RAKETE R4M MIT HALTERUNG (TEIL 3)

Jetzt kann der full scale Nachbau der R4M dank des extra angefertigten Display-Ständers auch gut präsentiert bzw. ausgestellt werden.

Das full scale R4M-Modell thront auf dem extra angefertigten Display-Ständer.

So hat der Betrachter jetzt die Möglichkeit, sich die Details der Raketenkonstruktion bequem aus der Nähe anzusehen.

 

Die Konstruktion

Die Halterung habe ich aus einem passenden Holzsockel und zwei fünf Millimeter starken Plexiglas-Platten angefertigt. An der Oberseite sind die Platten entsprechend des jeweiligen Durchmessers der Rakete mit einem Halbkreis ausgesägt. In den Holzsockel habe ich zwei entsprechende Nuten eingefräst, in die die beiden Kunststoff-Platten einfach eingesteckt werden, ein Verkleben ist somit nicht nötig (damit ist der Sockel gut für den Transport zerlegbar).

Hier mal einige Bilder dazu:

An der Fräse entstehend die Nuten im Holzsockel, in den die Plexiglashalterungen später sitzen.

Die Plexiglas-Halterungen sitzen fest im Holz-Sockel. Ein Verkleben ist nicht nötig.

Die R4M-Modellrakete liegt gut in der Halterung aus Plexiglas.

 

Nun suche ich mal einen geeignetes Plätzchen für die R4M…;-)

 

Soweit für heute.

Horrido und stay tuned.

 

P.S.: Hier geht es zum 2. Teil der Baudokumentation der R4M.

 

Anycubic 4Max: DIY-Abdeckhaube hält die Wärme für den ABS-Druck

Seit einiger Zeit werkelt in meiner Bastelkammer der neue Anycubic 4Max, ein Ultimaker-Clone, der als Bausatz für knapp 300 Euro auf den deutschen Markt gekommen ist. Hier gibt es kurzes Video vom Hersteller zum Drucker.

PLA konnte ich mit dem Drucker bisher ohne Probleme und sehr zufriedenstellend drucken. Doch leider war der Druck von ABS-Teile nicht von Erfolg gekrönt. Die Teile verzogen sich stark (Warping). Hauptursache ist aus meiner Beobachtung heraus, die große Öffnung an der Oberseite des Drucker, die dazu führt, dass die im Druckraum durch Heizbett und Hotend entstehenden Wärme an die den Drucker umgebende Raumluft abgegeben wird.

Um die Wärme im Druckraum zu halten und so ein Warping zu vermeiden, müssen die Öffnungen am 4Max geschlossen werden.  Bei thingiverse bin ich glücklicherweise für das Verschließen der Grifföffnungen fündig geworden. Dort ist dieses Snap-In-Teil zu finden. Zwei aus PLA gedruckte Teile waren schnell angefertigt.

Die Griffabdeckungen gibt es bei thingiverse zum download. Ich habe diese Teile ebenfalls aus PLA gedruckt.

Etwas aufwändiger ist die Abdeckung auf der Oberseite, denn sie muss aus meiner Sicht vier Dinge erfüllen:

  1. Lichtdurchlässig sein, um genügend Licht im Inneren des Druckers zu haben.
  2. Von der Höhe so ausgelegt sein, dass große Druckteile in der vom Werk eingestellten Endposition des Druckbetts (oben) nicht mit der Abdeckung kollidieren.
  3. So ausgelegt sein, dass sich der Kabel- und Filament-Versorgungstrang hindernisfrei bewegen kann.
  4. Die Abdeckhaube muss leicht abnehmbar sein, um das Filament am Extruder wechseln zu können.

Mit diesem kleinen Pflichtenheft habe ich mich daran gemacht, ein entsprechende Abdeckhaube zu konstruieren und zu bauen.

CAD-Modell der Abdeckhaube für den Anycubic 4Max.

Meine Konstruktion besteht aus fünf Plexiglas-Platte mit einer Stärke von 5 Millimetern. Für den seitlichen Durchbruch in der Haube, durch die der Versorgungsstrang zum Druckkopf verläuft, habe ich einen passenden Kantenschutz entworfen. Der Kantenschutz ist an der Ober – und Unterseite so konstruiert, dass er 11 Millimeter hohe Steigner Bürstendichtungen aufnimmt, um den Durchbruch flexibel zu verschließen, damit so wenig Wärme wir möglich entweichen kann.

Beim ersten Druck, bei dem ein Bauteil mit knapp 5h Fertigungszeit entstand, habe ich die Temperatur im Inneren des Druckers auf Höhe des Durchbruchs in der Abdeckhaube gemessen. Dort liegt die Temperatur nach ca. 2,5h Druckzeit bei 38 ° Celsius (Druckeinstellung: Druckbett 80°C, Hotend 235°C; Raumtemperatur in dem der Drucker steht liegt bei 21°). Die Temperatur wird innerhalb des Druckers sicherlich in Richtung Druckbett höher liegen – insofern macht die Abdeckhaube das was sie soll: Sie hält die warme Umgebungstemperatur, die beim ABS-Druck nötig ist, im Inneren.

Um die Effizienz und damit die Haftungsfähigkeit von ABS-Druckteilen auf dem Druckbett zu erhöhen, habe ich das Heizelement unter dem Druckbett von der Unterseite mit einer Aluminium-kaschierten Keramikfaser-Matte (Abmessungen 218x218x10) isoliert. Dadurch wird die Wärme des Heizbetts nicht nach unten sondern nach oben zum Druckbett abgegeben. Ein 3,5 Stunden dauernder Testdruck (0,2mm Layerhöhe, 235 °C Hotend, 95° C Heatbed, 30 Prozent Infill) eines Motorblockmodells (auf 30% in der Größe verkleinert) mit Verbatim ABS verlief problemlos – es zeigte sich kein Warping oder eine Ablösung vom Heatbed.

Aus ABS gedrucktes „Testobjekt“ – 0,2mm Lagerhöhe, 30 % Infill.

Ein Drucktest eines weiteren „Testteils“ (Schrittmotor-Motorhalterung) aus ABS mit einem Infill von 75 Prozent klappte leider nicht. Denn das Druckteil löste sich bereits nach knapp einer Stunden vom Druckbett. Dieses Ergebnis legt den Schluss nahe, dass die inneren Spannungen im ABS-Bauteil während des Abkühlens erheblich größer sind, wenn der Infill hoch ist. Die Anycubic Ultrabase-Folie bringt trotz knapp 100 °C Heizbetttemperatur in solch einem Fall nicht ausreichend Haltekraft auf, um Warping und das anschließende Ablösen vom Druckbett zu verhindern.

Ein Vergleich mit meinem Prusa i3, bei dem ich auf einem beheizten Glasdruckbett mit ABS-Slurry als Haftvermittler ABS drucke, zeigt hingegen keine Haftungs- oder Warping-Probleme – selbst bei 100 Prozent Infill!

Mein Fazit dazu

ABS auf dem Anycubic 4 Max zu drucken ist möglich, aber mit der Anycubic Ultrabase-Beschichtung auf dem Druckbett ist das nur zuverlässig bis rund 30 Prozent Infill möglich. Eine Lösung kann sein, das Ultrabase zu entfernen und auf einer glatten Glasplatte mit ABS-Slurry zu drucken. Eine Andere ist, sich beim 4 Max auf ABS-Drucke mit maximal 30 Prozent Infill zu beschränken.

 

Folgend nun einige Bilder, die dieses Mod-Projekt zeigen:

Mit einer Laubsäge wird der Durchbruch in der Acrylglas-Platte angefertigt.

Die Öffnung für den Versorgungsrang ist fertig montiert. Gut zu erkennen sind die beiden Bürstendichtungen.

Die Acrylglac-Platten werden mit Plastikkleber von Uhu verklebt.

Die Öffnung an der rechten Seite der Abdeckhaube.

Fertig gebaute Abdeckhaube.

Die Eckhalter sind aus PLA gedruckt.

Mit Kleber sind die Eckhalter auf die obere Gehäuseplatte des 4Max geklebt.

Die Abdeckhaube ist auf dem 4Max aufgesetzt – es kann gedruckt werden.

Durch abkippen der Haube kommt man gut von oben an den Druckbereich und den Extruder heran.

Eine zugeschnittene Aluminium-kaschierte Keramikfließmatte isoliert das Heatbed nach unten.

Die unkaschierte Seite der Hitzeschutzmatte.

Die Matte passt ohne Probleme zwischen Heatbed und Z-Achsen-Trägerplatte – es muss noch nicht einmal Kleber verwendet werden.

 

Wer die Abdeckhaube nachbauen möchte, der findet bei thingiverse die entsprechenden Files.

 

Horrido und stay tuned.

Full Scale Ausstellungsmodell: Deutsche Rauchzylinder-Rakete RZ-73

Nach der Rakete ist vor der Rakete, so oder so ähnlich war mein Gedanke zu dem nun vorzustellenden Projekt.

Beim Durchstöbern meiner Bücher zum Thema Raketen bin ich auf die ebenfalls von der Reichsluftwaffe in den 1940 Jahren entwickelten und getesteten Bordrakete namens Rauchzylinder RZ-73 gestoßen. Interessant an diesem Raketentyp ist dessen Auslegung hinsichtlich der Flugstabilisierung. Denn die Stabilität wurde mittels Drall angestrebt und nicht wie bei der R4M, über Leitwerk-Flügel. Um dem Rauchzylinder RZ-73 die nötige Drehung um die Längsachse zu geben, haben die Ingenieure am Heck der Rakete die äußeren Düsen tangential angestellt, um so die nötige Drehbewegung zu erreichen. Die inneren Düsen sind hingegen gerade ausrichtet und geben somit ihren kompletten Schub zum Vortrieb der Rakete ab. Schon alleine diese Antriebsanordnung machte mich neugierig. Und so setzte ich mich an den Rechner und entwarf zunächst ein maßstabsgetreues CAD-Modell mit den einzelnen Raketen-Komponenten.

CAD-Modell der RZ-73.

RZ-73-Bodenstück: Ein Blick auf die unterschiedlich ausgerichteten Düsen.

Eine andere Ansicht des CAD-Modells.

Im zweiten Schritt überlegte ich mir, dass es für den Betrachter eines solchen Modells wesentlich interessanter ist, auch das Innenleben und dessen konstruktive Auslegung ansehen zu können. Also entwickelte ich das CAD-Modell der RZ-73 dahin gehend weiter, dass die Treibladungshülle aus transparentem Acrylrohr bestehen kann und so den Blick ins Innere der RZ-73 freigibt. Einen Treibsatzbestandteil habe ich zum besseren Verständnis der inneren Geometrie in seiner Länge als Schnittmodell ausgelegt. Das Kopfteil und auch das Bodenstück (Turbine genannt) der RZ-73 sind ebenfalls als Schnittmodell ausgelegt. So sind am Raketen-Kopf die verschiedenen Zünderteile im Inneren und an der Turbine die verschiedenartig angelegten Düsen gut sichtbar.

So sieht das Schnittmodell mit der transparenten Antriebshülle aus. Hier als CAD-Modell.

Schnitt durch das CAD-Modell des teiltransparenten Schnittmodells der RZ-73. Gut zu erkennen sind die Treibsatzstränge (schwarz).

Alle 3D-Druck-Teile habe ich mittlerweile im FDM-Verfahren auf meinem Kossel und 4Max hergestellt. Die Abstandshalter für die Zündladehalterung habe ich ebenfalls mit Hilfe einer Biegevorrichtung angefertigt.

Ein passendes Acrylrohr beschaffe ich nun noch.

Hier mal einige Bilder aus der Bastelkammer zu diesem Projekt:

Druck des Kopfteils.

Druck des geschnitten ausgeführten Treibsatzmodells.

Mit 0,2mm Lagerhöhe gedrucktes Kopf- und Bodenteile der RZ-73-Rakete. Beide Teile sind als Schnittmuster ausgeführt.

Bodenstück der RZ-73 mit eingebrachtem Schnitt.

Das geschnittene Bodenstück – frisch aus dem Drucker.

Um die Abstandshalter aus Blech in die richtige Form zu bringen, habe ich eine entsprechende Biegevorrichtung für das Alu-Blech gedruckt.

Die 0,8mm Alu-Blechstreifen bringe ich mit Hilfe der Biegevorrichtung in die richtige Form.

Frisch gebogen: Der Abstandshalter für den Zündladungsträger.

Alle Teile für den Zündsatz-Träger sind fertig für die weitere Bearbeitung.

Alle Druckteil für die Modell RZ-73 sind fertig gedruckt.

Fast komplett: Es fehlt nun noch das durchsichtige Acryl-Körperrohr .

Testaufbau: Die vier Treibsätze sind probehalber mit einem Gummiband zusammengestellt. Gut zu erkennen ist das Zündröhrchen, welches durch den geschnittenen Treibsatz zu erkennen ist.

 

 

In den kommenden Tagen geht es ans Schleifen, Spachteln und Grundieren der Druckteile…

Also, horrido und stay tuned!