Gedankenexperiment: Rapid Prototyping mit Sonne oder Lampe

[Steinigtmich]

Guten Morgen!

Mir ist da letztens ein Gedanke gekommen der einer Überprüfung lohnen würde, deshalb schmeiss ich das jetzt hier mal in die Runde:

Rapid Prototyping mit Sonne oder Lampe (prinzip selektives Lasersintern)

Ich hatte es mir so gedacht, es wird durch einen Schieber oder sowas eine sehr dünne (und relativ glatte) Schicht eines Kunststoffpulvers im Arbeitsbereich der Maschine aufgebracht. Als Kunststoffpulver könnte man ev. Recyclingmaterial in Form von zermahlenen CDs oder anderem Kunststoffkrempel nehmen.

Über der Arbeitsfläche befindet sich ein Spiegel (ev. Hohlspiegel?) der mittels geeigneter Aktuatoren (Idee hierzu: Lautsprecherspulen, Piezo-Elemente) einen sehr starken Lichtpunkt fokussiert über das Pulver lenkt. An der Stelle wo der Lichtstrahl auftrifft verschmilzt das Pulver. Sowie eine Schicht fertig gesintert ist, senkt sich das Konstrukt ein wenig ab und der Schieber bringt die nächste Pulverschicht auf, dann gehts von vorne los mit der nächsten Lage.
Ein "Abschalten" des Lichtstrahls für auszulassende Bereiche könnte durch eine Blende erfolgen.

Also was ich meine ist ein "ganz gewöhnliches" selektives Lasersintern, nur halt ohne teuren Laser sondern mit billiger Lichtquelle wie z.B. Sonnenenergie, ansonsten auch mit nem billigen Baustrahler oder sowas.

Ich meine, Papier kann man ja auch im Fokus einer Linse durch Sonnenlicht anzünden... und das schon mit ner recht kleinen und lichtschwachen Lupe und bei relativ wenig Sonne - da sollte es doch (so mein Gedanke) auch zum Schmelzen von Plastik reichen?

Was meint Ihr, brotloser Gedanke oder könnte das echt funzen?


MfG Steinigtmich

[Felix G]

Die Sonnenvariante könnte evtl. funktioniere, sofern der Spiegel groß genug ist (=> teuer)

Das Licht einer normalen Lampe (Baustrahler) hingegen lässt sich nicht gut genug fokussieren. (versuch mal das Licht eines Baustrahlers mit einer Lupe oder einem Spiegel auf einen Punkt mit z.B. 1mm Durchmesser zu bündeln, es wird nicht funktionieren)

[Borki90]

wass ist wenn man mehrere Linsen-Spiegelmodule baut, die sich der Sonne ausrichten und den gebündelten Strahl an die "Zenrale" weiterleiten?

Zur Simuation der Sonne werden Lichtbogenlampen verwendet... dürfte mehr kosten als eine komplette Sinteranlage ^^

[goara]

hmm mit sonne koennte es gehn.. da hast du dann nur das problem, das der spiegel nicht nur die richtigen punkte anfahren muss, sondern noch die sonnebewegung ausgleichen... is regelungstechnishc sicher nicht ganz einfach.. aber waere mal nen interessantes projekt wuerd ich sgaen..

[JaPa]

Eventuell verstehe ich das Prinzip auch nicht richtig, aber warum wollt ihr die Sonne benutzen? Glaubt ihr an die Parallele-Strahlen-Theorie aus dem Physikunterricht?

[Felix G]

Ich verstehe nicht ganz worauf du hinaus willst...

Das Sonnenlicht ist jedenfalls "parallel genug" um es auf einen recht kleinen Punkt zu bündeln, falls du das meinst

[JaPa]

Das Sonnenlicht in genau so parallel wie das Licht einer Glühbirne, wenn die Birne den richtigen Abstand hat.
Generell wird die Meinung vertreten, dass das Sonnenlicht parallel sein müsse, weil sie so weit weg ist. Allerdings ist die Sonne auch verdammt groß. Soll heißen: Wenn ihr eine Glühbirne in einer Entfernung von dem Experiment aufbaut, die der Entfernung der Sonne von der Erde entspricht, habt ihr ziemlich paralleles Licht. Wenn ihr eine gigantische Wasserstofflamme nehmt, werdet ihr bei der gleichen Entfernung kein paralleles Licht bekommen!
Es kommt auf den Winkel an, nicht auf die Entfernung!

[Steinigtmich]

Ich habe nicht die geringste Ahnung von Optik - daher weiss ich halt nicht ob es durchführbar ist. Gedankenexperiment halt.

Ich hab schnell mal ne Skizze gemalt wie ich mir das vorgestellt hatte und per Anhang zugefügt.

Das mit den 2 Spiegeln war jetzt nur meine Idee einer Steuerung und fokussierung falls man die Sonne nehmen würde. Der grosse Spiegel könnte z.B. aus einer alten Satellitenschüssel bestehen die man mit Spiegelfolie o.ä. beklebt. Den so entstehenden Lichtkegel sollte man sicherlich irgendwie auf den kleineren "Arbeitsspiegel" gelenkt bekommen, so schwierig wird das schon nicht sein.

Der kleine Spiegel hat nun die Aufgabe den Lichtpunkt über das Werkstück zu lenken. Wie das akkurat funktionieren könnte weiss ich noch nicht genau... eventuell das Werkstück von oben mit ner Kamera beobachten, nachschauen ob der hellste Punkt im Bild an den vorgesehenen Koordinaten ist und ggf. nachjustieren.

ALLERDINGS: Das mit der Sonne war nur ne ganz fixe Idee, lässt sich so schön einfach mit sogar einer Lupe auf einen kleinen Punkt fokussieren.
Ich möchte am liebsten schon mit einer künstlichen Lichtquelle arbeiten.
Dann entfiele auch der rechte Spiegel, der soll ja nur die Lichtquelle schonmal vorab-ausrichten um sie vom Arbeitsspiegel einfacher verarbeiten zu können.

Es muss doch irgendwie möglich sein, mittels billiger Mittel eine starke Lampe auf kleinen Raum strahlen zu lassen...?

Wie ist das mit Spotscheinwerfern, die lassen sich doch auch recht scharf bündeln?
Die arbeiten mit nem Hohlspiegel hinter der Lampe, oder?
Es gibt ja auch Handscheinwerfer die einen relativ kleinen aber dafür sehr starken Lichtkegel erzeugen.


Ziel des Ganzen ist halt, ohne teueres Equipment, ohne sehr viele Linsen und dergleichen am liebsten nur mit Bastelkistenzubehör und was der örtliche Schrottdealer so hergibt, eine einfache Rapid-Prototyping-Anlage zu bauen.
Muss nicht hochpräzise sein, sollte aber einfache Kunststoffteile herstellen können.

MfG Steinigtmich

[zumgwadrad]

Hi,
um die teure Optik wirst du kaum herumkommen, du musst des Licht ja auf möglichst kleinen Raum bündeln, um die erforderliche Leistung hinzukriegen!
Weiterhin muss dein System geschlossen sein damit es keine Verwirbelungen durch wind oder so gibt, dann musst du noch den Fall Sonne vor Wolke usw. abdecken!
Is ne sehr interresante Idee, und eine funktionierende Umsetzung hätte wahrscheinlich einen Forschungspreis verdient,
Viel Glück beim basteln!!

[JaPa]

Auf welche Auflösung möchtest du denn eigentlich kommen?

[BugHunter28]

Servus,

ich bin ja nicht gerne der Spielverderber, aber das wird so nicht gehen.

Ich bin mit den Verfahren vertraut und CD-Schnipsel und Sonnenlicht zum schmelzen, das wird nix!

Es gibt viele RP-Verfahren. Hier ein paar meistverwendete zum nachdenken/grübeln.

1. UV-Laser abgelenkt in Epoxidharzbad
2. Wachs im spritzverfahren (wie beim Tintenstrahldrucker)
3. Papier Laserschneidverfahren
4. Stärke Klebverfahren
5. Kunstoffdraht heißklebeverfahren

Dies sind natürlich nicht die richtigen Produktionsnamen, sie spiegeln eher das angewande Verfahren wieder.

Für den Selbstbau würde ich dem Verfahren Nr. 5 die größten Erfolgsaussichten zutrauen.
Dabei wird ein Kunstoffdraht erhitzt und heiß schichtweise aufgebracht. Dies könnte man mit einem x/y-Tisch und einer Heißklebepistole mit genauer Temperaturregelung realisieren. Die Düse müsste natürlich anders gestaltet sein. Besser wäre es natürlich menn man sich das original Material besorgt, da durch dich Dicke der handelsüblichen Klebesticks der Vorschub schwierig zu gestalten ist. Ist nämlich der nicht konstant zur Bewegung leidet darunter die Maßhaltigkeit des RP-Teiles.

Weiter ist zu bedenken, das dies ja nur ein "Prototyp" ist. Im nachfolgenden Verfahren, z.B. Vakuumgießverfahren wird ja dann erstmal das richtige Teil gegossen. Dazu muss im Vorfeld eine Negativform angefertigt werden. 1 Liter 2-Komponenten Silikon kostet ca. 30-60€. Das z.B. PU-Material zum Gießen liegt ungefähr im gleichen Preissegment von dem Vakuumschrank mal ganz abgesehen.

Aus diesen Gründen ist dies ein Schritt, den man sich gut überlegen sollte (wegen den Kosten). Nicht desto trotz, wenn jemand diesen Weg beschreiten möchte bin ich an den Ergebnissen/Erkenntnissen gerne interessiert.

Happy times
BugHunter28

[Sleepyguy]

Hab mal was angenehmes gefunden ;D
http://www.evilmadscientist.com/article.php/3printerpreview

[Felix G]

Naja, man müsste halt erstmal ausrechnen wie groß der Spiegel sein muss um auf die nötige Leistung zu kommen...

ich vermute mal: so groß, daß der Spiegel allein schon teurer sein dürfte als ein geeigneter Laser.


Eine normale Lampe auf einen ausreichend kleinen Punkt zu fokussieren wirst du nicht schaffen, da spielt die Optik nicht mit (Mal davon abgesehen dürften "normale" Lampen eh viel zu schwach sein).

Letztendlich ist die günstigste Variante wahrscheinlich ein CO2-Laser, wie sie in der Industrie gern zum Schweißen eingesetzt werden. Diese Laser sind relativ "günstig", und arbeiten sehr effizient (sind also auch stromsparender als andere Lasertypen).