Filamentextruder
Dieses Projekt wurde als Projektarbeit im Laufe der 12. Klasse des Beruflichen Gymnasiums Technik der gewerblichen BBS Lingen von zwei Schülern, die mittlerweile ebenfalls im Verein eingetreten sind, durchgeführt. Bei diesem Projekt handelt es sich um einen Kunststoffextruder, welcher es ermöglicht den Faden, der zum 3D-Druck benötigt wird selbst herzustellen.
Dabei ist es erst einmal wichtig zu wissen warum ein solches Gerät sinnvoll ist. Erst einmal ist der Hauptgrund für ein solches Projekt der, dass der Faden (auch Filament genannt) für den 3D-Druck (Fused Deposition Modeling Fertigungstechnik) relativ teuer ist mit einem Preis von ca. 25€ pro kg. Zudem wird bei diesem 3D-Druckverfahren häufig kritisiert, dass z.B. Fehldrucke relativ viel Abfall erzeugen was behoben werden könnte indem aus den fehlerhaften Teile einfach ein neuer Faden hergestellt wird.
Im Anschluss wird erst einmal grob der Aufbau des Filamentextruders erläutert.
Konstruktion
Die folgende Konstruktion baut auf die im folgenden Link gezeigten Anleitung auf:
http://www.instructables.com/id/Build-your-own-3d-printing-filament-factory-Filame/all/?lang=de
Zunächst werden auf die Grundplatte zwei Holzbretter, in denen sich Bohrung befinden, mit Winkeln befestigt. Durch die Bohrungen sind Schrauben gesteckt, die die Flansche am Holz zusammenhalten. Im vorderen Flansch ist ein ½ Zoll Rohr eingeschraubt, indessen sich die 16mm Förderschnecke befindet. Vor dem zweiten Flansch ist ein Axiallager. Es soll, wie in der ersten Version, die Axialkräfte aufnehmen. Am Anfang des Rohrers (Innendurchmesser = 16,3mm) befindet sich ein Einlass, über dem ein Trichter befestigt ist. Am Ende des Rohrers ist ein Bandheizer, der durch Steinwolle und Aluminiumfolie isoliert ist und eine Endkappe, in die eine Stromdüse, eine 2,7mm Bohrung aufweist, eingeschraubt, vorhanden. Die Förderschnecke wird durch einen 12-24V DC Motor angetrieben, der am zweiten Brett durch Schrauben befestigt ist. Verbunden sind Motor und Schnecke mit Hilfe einer kraftschlüssigen Verbindung, d.h.es wurden auf die Schnecke eine 9mm Nuss und auf den Motor eine 17mm Nuss gesteckt, die anschließend mit einem 12x12mm Vierkantstahl verbunden werden. Der folgende Textausschnitt beantwortet, die von uns im Laufe der Projektarbeit bearbeiteten Frage.
„Lässt sich ein Filamentextruder selbst herstellen und damit kostengünstig brauchbarer Faden für 3D-Drucker anfertigen?“
„Zu Beginn des Fazits lässt sich bereits ein der Teil der Frage bejahen, denn es ist ,wie die 3D-gedruckten Teile beweisen, möglich mit einem selbst gebauten Filamentextruder brauchbaren ABS-Kunststofffaden herzustellen. Allerdings müssen auch weitere Aspekte näher betrachtet werden. Zum einen ist die Konstruktion sehr aufwendig, denn es müssen viele Gesichtspunkte z.B. die Kraft, die die Schnecke aus den Rohr zum Motor schiebt, bedacht und mit eingeplant werden. Außerdem ist auch der Zusammenbau der Teile für handwerklich weniger Begabte schwierig, weil es z.B. sehr wichtig ist, das der Bohrer so am Motor angebracht ist, dass er sich relativ genau in der Mitte des Rohres befindet. Durch die gerade genannten Punkte wird das Projekt zudem sehr Zeitintensiv, was auch noch dadurch verstärkt wird, dass vor allem die Einstellung der „richtigen“ Temperatur und Geschwindigkeit für den erzielten Durchmesser und die bestmögliche Qualität des Filaments sehr aufwendig ist.
Der Bau lohnt sich am meisten für Personen, die Spaß an Projekten haben, die noch nicht voll ausgereift sind, viel handwerkliches Geschick sowie Experimentierfreundlichkeit voraussetzten oder für Personen die einen großen Verbrauch an Filament für 3D-Drucker haben bzw. dieses Verkaufen wollen.
Ein weiterer Vorteil des selbstgebauten Filamentextruders ist, dass man nicht mehr auf PLA- oder ABS-Kunststoff angewiesen ist (weil dies die hauptsächlich Verkauften Filamente sind) sondern auch andere Thermoplasten wie z.B. PET in einen Faden für den 3D-Drucker umwandeln kann. Außerdem kann sich jeder etwas Individualität schaffen, indem etwas Kunststoff in Aceton auflöst und dieses dann mit Pigmentfarben mischt um somit eigene Farbkreationen zu entwickeln.
Wie die Break-Even-Analyse zeigt, ist das selbst angefertigte Filament nach einer geringen Menge günstiger, als das gekaufte. Dagegen müsste mit dem „Filastruder“ mehr als die doppelte Menge hergestellt werden, um eine Ersparnis zu haben. Folglich rentiert sich der Bau eines Filamentextruders nach ca. 12kg, die in ca. 73 Stunden produziert werden. Dagegen würde der „Filastruder“ die doppelte Zeit benötigen um überhaupt 12kg herzustellen. „
Projektmitglieder: