Wie Hörner und Waveguides für Druck designen?

[Chlang]

Hallo Kollegen,

gerade versuche ich mich in FreeCAD einzuarbeiten, um meine ideen zu Waveguides konstruktiv umsetzen zu können. Das ist für mich eigentlich schon schwierig genug. 
Wenn man das Waveguide/Horn aber nicht mittels CNC-Fräse aus einem Block herausfräsen, sondern mit einem 3D-Drucker drucken will, gelten ja nochmal ganz andere Randbedingungen.
Was ist hier für einen Druck-Newbie schon beim Design zu beachten?

Fragen, die mir spontan einfallen sind:

• Wie dick sollte eine Fläche gestaltet werden?
  
• Oder lieber einen soliden Körper designen?
  
• Wie sieht es dann mit dem "Infill" hier aus (macht das das Druckerprogramm)?
  
• Mit wie viel Überhang kann man drucken (in die "Luft")?
  

Oder vielleicht sinnvoller gefagt: 

• Wie geht ihr vor?
  
• Wie sehen eure Beispiele aus?
  
• Welche Tipps und Kniffe habt ihr?
  

Wäre schön, wenn hier ein paar Beispiele von den "alten Hasen" gezeigt und beschrieben werden könnten und Newbies wie ich die Chance hätten, dumme Fragen zu stellen...

Freue mich auf eure Beiträge!

Grüße
Chöang

[NuSin]

Heute schaffe ich das nicht mehr. Aber morgen kann ich Dir dazu gerne ein paar Zeilen schreiben. Ich habe da in den letzten Jahren durchaus einiges an Erfahrung gesammelt.

Viele Grüße Sebastian

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Heute schaffe ich das nicht mehr. Aber morgen kann ich Dir dazu gerne ein paar Zeilen schreiben. Ich habe da in den letzten Jahren durchaus einiges an Erfahrung gesammelt. Sowohl im 3d Druck, als auch in der Konstruktion von Waveguides.

Viele Grüße Sebastian

[newmir]

Ein paar Fragen kann ich ja schon mal beantworten. Allerdings habe ich bisher fast nur mit OpenSCAD gearbeitet. In der Regel braucht man zwei Programme. Zunächst das eigentlich 3D Design Programm. (In meinem Fall OpenScad) . Eine OpenSCAD Datei enthält verschiedene Körper und Beschreibungen, wie die Körper zu einem ganzen zusammengesetzt werden.  Diese Darstellung übersetzt man z.B. in ein STL Format. Jetzt hat man nur noch das eigentliche 3D Objekt, aber es enthält keine Informationen, wie das Objekt zusammengesetzt wurde. Deswegen kann man den Körper im STL Format nicht mehr wirklicb frei verändern. Als dritten Schritt braucht man ein Slicer-Programm. Der plant den Druck und wie der Drucker das Objekte/den Körper herstellen soll. Dabei wird "die Haut" des Körpers quasi "massiv" gedruckt. Im inneren des Körpers wird in der Regel nur eine stüzende Struktur geplant. Der Körper wird gefüllt. Überhänge werden in der Regel mit Stützen versehen. Die lassen sich später leicht rausbrechen. Wie "massiv die Füllung und ob Stützen verwendet werden kann man im Slicer einstellen. Man kann also nach belieben einen "soliden Körper" designen, weil man dann im Slicer einfach einstellen kann, wie massiv der Körper (das Infill) gefüllt wird. Wenn man Stützen zulässt, dann kann man auch mit recht viel Überhang arbeiten. Der Slicer berechnet auch die Menge des Verbrauches an Fillament. Du wirst feststellen, dass wenn Du nur eine schwebende Fläche planst, dann verbraucht das nicht soviel weniger Filament wie ein massiver Körper. Der "massive" Körper (In wirklichkeit ja nur mehr oder weniger locker gefüllt)  wird aber schnell deutlich stabiler und weniger schwingfähig als eine "Schwebende" Fläche.

[Slaughthammer]

Überhänge bis 45° sind in der Regel unproblematisch. Im Notfall geht das auch bis 70° so einigermaßen, dann wird die Oberfläche aber irgendwann unschön. Support würde ich so weit es geht vermeiden, das braucht zusätzliches Material und Druckzeit und hinterlässt auch immer Spuren am Objekt. Und wie Michael schon schrieb, am besten einen vollen Block drucken, das verzieht sich beim Abkühlen am wenigsten. Am besten druckt man das auch auf dem Rücken liegend, dann braucht man je nach Design und Treiber nur da Support, wo der Treiber später angeschraubt wird.

Zum Transfer von FreeCAD zum Slicer würde ich .step Dateien nutzen, da bekommt man weniger Auflösungsprobleme. .stl macht ja ein Netz aus Dreiecken, Rund gibt es da folglich nicht. .step macht das eher wie eine Vektorgrafik, nur in 3D.

Gruß, Onno

Gruß, Onno

[newmir]

stl macht ja ein Netz aus Dreiecken, Rund gibt es da folglich nicht. .step macht das eher wie eine Vektorgrafik, nur in 3D.

..... war mir garnicht bewußt. Habe ich was gelernt. Klingt aber so dramatischer als es ist. Es gibt in OpenSCAD einen Parameter, mit dem man die "Auslösung" einstellen kann. Braucht dann natürlich mehr Rechenzeit. Auch die "Fäden" beimFDM haben ja eine gewisse Dicke. Deswegen kann man STL schon verwenden ohne dass man irgendwelche Dreiecke sieht. Ich habe aber auch schon STL Dateien in echt hochwertigem Druck fertigen lassen und auch da habe ich keine Dreiecke "gesehen". 

BTW: Es gibt eine Menge Möglichkeiten, Techniken und leider auch Probleme. Da kommt man aber dahinter. Einfach anfangen ....aus Fehlern lernt man und Erfolgserlebnisse gibt es auch zügig.

[NuSin]

So, jetzt mal ein paar Zeilen mehr zu meinem Vorgehen:

Die Vorgehensweise hängt für mich vom konkreten Konzept ab. Wird es ein Waveguide was in einen Schallwandausschnitt kommt? Ein Horn mit größerer Tiefe oder eventuell auch gleich eine Schallwand mit eingelassenem Waveguide?
Dein aktuelles Projekt ist ja relativ groß, muss geteilt werden und dann muss man sich die Orientierung für den Druck gut überlegen.

Wie Onno schon schrieb: bis 45° Winkel an Überhängen sind für typische Drucke (0,4er Düse, 0,2mm Schichtdicke) mit den meisten Materialien unproblematisch. Als Anfänger würde ich dringend zu PLA raten und da dann auch nicht billig einkaufen (meine Empfehlung: Extrudr NX2, das ist von den mechanischen Eigenschaften und der Dämpfung sehr gut für sowas geeignet). Da ich einen Materialwechsler habe, sind Überhänge für mich nicht mehr so problematisch. Man kann dann die Schnittstelle zum Bauteil aus anderem Material mit 100% Überdeckung drucken. Das sieht dann auch optisch sehr gut aus. Schräge Überhänge mit einem Materialwechsel pro Schicht vermeide ich aber, das ergibt zu viel Abfall.

Ob Du eher einen ganzen Block druckst oder eher nur Wände mit Verstärkung, hängt von der Geometrie ab. Ein Block lässt sich i.d.R. gut drucken (wenn das Material nicht zu stark schrumpft), allerdings sind die Eigenschaften bezüglich Eigenresonanzen nicht zwingend gut.

Stabilität bekommst Du durch viele Wandlinien (ich nehme da 5 bis 8) und Top und Bottom Layer (das können bei mir bis zu 10 sein). Das Infill bringt keine Stabilität, hat aber mitunter erheblichen Einfluss auf das Resonanzverhalten. 20% Infill als Rectangular oder Gyroidmuster dürfen es gerne sein. 

Die größere Herausforderung wird Dein Waveguide sinnvoll zu teilen, damit man es dann gut zusammenbauen kann. Die Orientierung auf der Druckplatte ist da auch nicht ganz unwichtig. 
Bei meinem letzten Projekt habe ich ein hybrides Horn gebaut. Hinten 3d Druck, vorne in die Schallwand eingefräst. Was die beste Lösung ist, hängt von der jeweiligen Problemstellung ab. 

Anbei mal ein paar Beispiele...

   

   

   

   

   

   

[Chlang]

Danke, Kollegen!

Das lasse ich mir jetzt mal durch den Kopf gehen und komme bestimmt mit konkreten Fragen zurück...
... in der Zwischenzeit dürfen hier gerne auch noch mehr Beispiele und Erfahrungen eingestellt werden 

Grüße
Chlang

[Chlang]

So Kollegen,

ich fasse mal zusammen, was ich bisher für mich mitgenommen habe:

1. Waveguide am besten als Block (mit ca. 20% Infill) drucken
   
2. Überhänge gehen bis 45 Grad gut; Support ist eher schwierig
   
3. große Waveguides (wie bei mir) sollten besser geteilt werden
   
4. am besten auf dem Rücken liegend drucken
   
5. Export als *.step (das geht in FreeCAD anscheinend problemlos  )
   

1. und 3. bedeutet dann, dass die einzelnen Teile zusammengefügt werden müssten. Das habe ich mir bisher wie folgt gedacht: Die aktuelle Idee für das Waveguide ist ca. 34 cm breit, 20 cm hoch und aktuell 4 cm tief und soll in die Schallwand eingebaut werden.

   
Waveguide 0601

Das würde ich zunächst aus jeweils 4 Teilen zusammensetzen die so (und zweimal spiegelbildlich dazu) aussehen.

   
1/4 Waveguide 0601

A) Passt das so oder nimmt man besser die Hälfte mit ca. 17 x 20 cm? Und klebt man die einzelnen Teile dann einfach zusammen? Und wenn ja, mit was?

B) Wenn man das Waveguide in die Schallwand einbauen will, braucht man auch einen Montagerand von ca. 2 cm Breite und ca 5 mm Stärke um das Ding außen herum. 2. und 4. bedeuten, dass man nicht so einfach einen solchen Montagerand an das Waveguide randrucken kann. Druckt man dann einen Montagewinkel, den man ebenfalls anklebt? Oder ist es besser, eine umlaufende Montageplatte zu drucken, die man in einen entsprechenden Falz im Werkstück ebenfalls einklebt?

C) Was würde das (Maße siehe oben) an Material (PLA ist oben gefallen) ungefähr kosten (und wie lange druckt da so ein Heimdrucker dran rum)? Und was würde wohl ein professioneller Anbieter für solch einen Auftrag nehmen?

D) Wie befestigt man in meinem Fall den AMT auf der Rückseite? Einfach Sacklöcher vorsehen und z.B. Blechschrauben eindrehen oder muss man Gewindehülsen verwenden, die ebenfalls eingeklebt werden?

Ich habe bestimmt noch vieles vergessen... 
Aber Danke schon mal für ein paar Antworten!

Ah, @NuSin: Das oben von dir gezeigte Waveguide für den AMT ist mit einer "Unterstützungsform" gedruck, habe ich das richtig gesehen? Wäre das auch was für meinen Entwurf oben für den Montageflansch? Ansonsten sehr chic was du hier zeigst! Wer hat bei deinem Hybridhorn die Form aus der Schallwand gefräst? Ggf. wäre ein gefräster Vollholz-Waveguide bei der Größe auch eine Alternative für mich...

Grüße
Chlang,

der sich über die Unterstützung hier freut!

[Slaughthammer]

A) Passt das so oder nimmt man besser die Hälfte mit ca. 17 x 20 cm? Und klebt man die einzelnen Teile dann einfach zusammen? Und wenn ja, mit was?

Bei den Abmessungen würde ich das in zwei Teilen drucken, 220 mm² oder mehr haben die allermeisten Drucker als Grundfläche. Einzelteile einfach verkleben, mit Sekundenkleber, Epoxi (Uhu plus), Uhu Hart Kunststoff, Pattex Stabilit... Am besten irgendwas spaltfüllendes, dann wirds auch Luftdicht. Ansonsten geht auch Sikaflex, Maleracryl, Badsilikon (wenn man garantiert nach dem kleben nicht mehr lackieren will) oder Montagekleber, wenn das Waveguide eh ins Gehäuse geschraubt wird hat die Klebung ja keine Kräfte aufzunehmen. PLA ist eigentlich mit allen Klebstoffen verträglich.

B) Wenn man das Waveguide in die Schallwand einbauen will, braucht man auch einen Montagerand von ca. 2 cm Breite und ca 5 mm Stärke um das Ding außen herum. 2. und 4. bedeuten, dass man nicht so einfach einen solchen Montagerand an das Waveguide randrucken kann. Druckt man dann einen Montagewinkel, den man ebenfalls anklebt? Oder ist es besser, eine umlaufende Montageplatte zu drucken, die man in einen entsprechenden Falz im Werkstück ebenfalls einklebt?

In dem Fall bleibt einem eigentlich nur Support unter den Montageflansch zu drucken. Ankleben kann man auch, würde ich aber vermeiden wollen.

C) Was würde das (Maße siehe oben) an Material (PLA ist oben gefallen) ungefähr kosten (und wie lange druckt da so ein Heimdrucker dran rum)? Und was würde wohl ein professioneller Anbieter für solch einen Auftrag nehmen?

Fürs prototyping würde ich immer PLA nehmen, ist am günstigten, am schnellsten und am einfachsten zu drucken. Nachteil ist das Kriechverhalten über längere Zeit und die geringe Temperaturbeständigeit. Da kann schon direkte Sommersonne ausreichen dass es sich verzieht. Daher würde ich PLA nicht für langfristig zu nutzende Teile empfehlen, andere sehen das aber anders.

D) Wie befestigt man in meinem Fall den AMT auf der Rückseite? Einfach Sacklöcher vorsehen und z.B. Blechschrauben eindrehen oder muss man Gewindehülsen verwenden, die ebenfalls eingeklebt werden?

Genau, am besten für die Schrauben Löcher ins Modell machen. Dann wird da automatisch eine Außenwand herum gedruckt, in der die Schrauben dann halten können. Wenn du die Schrauben einfach so eindrehst halten die nur in der Außenwand, in 20% Infill trifst du wahrscheinlich nichts mit der Schraube. Wenn man es besonders gut machen möchte, kann man da noch Einschmelzeinsätze einpressen, stabiler wird es dadurch aber nicht. Es lässt dich dann nur häufiger montieren ohne dass die Löcher ausnudeln. Normale Holzschrauben funktionieren ganz ok in dem Kunststoff. Größer 8 mm kann man auch metrische Gewinde einigermaßen drucken. Dazu gibt es aber auch viele Videos... Stefans CNC-Kitchen oder Thomas Sanladerers Made With Layers wären da meine Empfehlungen.

Gruß, Onno

[NuSin]

Ich gebe mal meinen Senf dazu ;-)

Da Du eh teilen musst, würde ich das sogar vierteln. Einfacher Grund: Dann kann man die Teile auf eine der schmalen Seiten stellen (Ober oder Unterseite), dann wird die Kontur der Schallführung schöner vom Druck her. Eher flache Steigungen lassen sonst die Treppenstufen der Layer sehr gut erkennen.

Geviertelt kannst Du dann auch den gewünschten umlaufenden Rahmen gleich mit Drucken, ohne dass es eine Orgie aus Supports dabei benötigt.
Und man könnte alle Viertel in einem Rutsch drucken (nicht wirklich wichtig, aber praktischer). Weiterhin würde ich auch gleich Verbinder im Rahmen und an den Stirnseiten konstruieren (beim Rahmen dann überlappend). Auf den Stirnseiten der Teile würde ich 6mm Sacklöcher machen, die dann mit einer Ahle nach dem Drucken auf Maß bringen und Dübel einkleben. Zum Kleben nehme ich fast nur noch moderne Polymerkleber (z.B. UHU Max Repair Power). Die sind dauerelastisch, hochfest, UV beständig.

Für die Montage des AMT ebenfalls Sacklöcher vorsehen, wo dann Einschmelzhülsen rein passen (M4 reicht). Das ist für mich die beste denkbare Lösung.

Wenn Du mir Muster als STEP oder (zur Not) STL schickst, kann ich mal Druckzeiten und Druckoptionen aufzeigen. Wenn es dann konkret wird, kann ich auch gerne einen Druck mal anstoßen. Bei den Abmessungen rechne ich (je nach Infill und Wandstärke) mit grob 500g Filament und 20-30h Druckzeit bei 0,4mm Düse. Material und Strom belaufen sich dann auf 10-15€ (Maschinenverschleiß nicht eingerechnet). Professionell gedruckt bist Du da locker dreistellig im Preis.

Wenn das Ergebnis dann optisch top werden soll: Spritzspachtel drauf, schleifen und lackieren.

Zu meinem Fräshybriden: Der Aufwand war erheblich (fast einen Tag Maschinenlaufzeit inkl. einrichten). Das lässt sich eigentlich nur darstellen wenn man das selber macht (für mich hat das ein guter Freund erledigt und auch ein wenig bereut...).

Viele Grüße
Sebastian

[Chlang]

Danke, Kollegen!

Ich habe mir jetzt gedacht, dass ich statt einen Einbaurahmen einzufalzen, gleich von hinten in die Schallwand einschrauben kann. Dazu habe ich einen umlaufenden Falz mit Löchern zum Festschrauben in der Schallwand dazugemalt. Zudem habe ich mich erstmal für eine hälftige Konstruktion entschieden. Die Kombination scheint mir am einfachsten und durch das direkte Einschrauben in die Schallwand am stabilsten. So sieht das jetzt im Ganzen aus (für den Druck in der Mitte von oben nach unten geteilt):

   
Waveguide 0602 schräg von oben

Jetzt muss ich wohl eh erstmal warten, bis Christoph (Gaga) Zeit und Lust findet, das mal zu simulieren oder bis meine bestellten AMTs endlich kommen und ich ein paar Prototypen untersuchen kann. Für das Prototyping spiele ich schon mit dem Gedanken, mir evtl. einen 3D-Drucker zuzulegen. Der im Thread "Nochmal 3D-Drucker: Bambu A1 oder P1S?" angesprochene Bambu A1scheint ja gleichermaßen anfängerfreundlich wie erschwinglich...
... ich meditiere noch ein bisschen drüber. 

Grüße
Chlang,

der nichts dagegen hat, wenn der Thread auch in andere Richtungen rund ums Thema weitergesponnen würde.

[NuSin]

Das sieht doch schon sehr gut aus!

Wenn Du daraus eine linke und eine rechte Hälfte machst, könnte man diese mit der Rückseite auf das Druckbett legen.

Kannst Du davon mal Step Dateien bereit stellen? Dann kann ich das mal durch den Slicer jagen.

Wenn man selber in der Lage ist zu zeichnen, dann ist ein eigener Drucker der nächste konsequente Schritt ;-)