Design und Urmodellbau mit DELFTship und 3D Druck

[Shark]

Hallo Raceboatgemeinde,

da es in dieser Rubrik und von meiner Seite ehr ruhig geworden ist dachte ich mir ich stelle mal die Methode vor wie ich in letzter Zeit Teile meiner Modelle designt und die Urmodelle für den Formenbau hergestellt habe.

Als Beispiel habe ich hier mal den Mittelrumpf für meinen neuen Mini Rigger. Auf ähnliche Weise sind so auch schon Decks als auch ein Rumpf für die RG65 Segelbootklasse entstanden.

Die Geometrie ist mit Hilfe der Software DELFTship entstanden, welches zum Entwerfen von Schiffsrümpfen gedacht ist. Davon kann man eine Basisversion, welche ich benutze, free herunterladen. Mit Hilfe von Knotenpunkten lassen sich so beliebige Freiformflächen und 3D Körper erzeugen. Das schöne dabei ist man kann auch gleich das Volumen, Verdängungsschwerpunkt und benetzte Oberflächen berechnen lassen.

Wenn der Körper soweit fertig ist dann kann man ihn als STL-Datei exportieren, welche man benötigt um es 3D drucken zu können. Ich selbst habe keinen 3D-Drucker aber Bekannte die einen haben und dieses freundlicherweise übernommen haben. Da die Geometrie meist größer ist als das was der Drucker kann werden entsprechen Teilstücke gedruckt und danach zusammen gefügt. Für den Rigger Rumpf waren es zwei Teile gedruckt aus PLA, welche sich sehr gut mit Sekundenkleber verbinden lassen.

Die Oberfläche ist natürlich zum Abformen nicht der Hit durch den schichtweisen Lagenaufbau beim 3D drucken. Um ein entsprechendes Finish herzustellen hat sich bei mir folgende Methode bewährt:



einmal mit groben Schleifpapier überschleifen
dann einmal spachteln und wieder überschleifen
danach kommen 2 Lagen 50er Glas drauf um eine ausreichend feste Oberfläche zu bekommen, den je nach Temperaturwechsel können sonst die Nahtstellen wieder sichtbar werden.
abschließend wird solange Spritzspachtel aufgetragen und mit immer feiner werdender Körnung geschliffen bis das gewünschte Oberflächenfinish erreicht ist.


Danach kann man ganz normal die Form bauen …

Anbei ein paar Bilder zur Illustration.

Besten Gruß,
Patrick

[Shark]

Weitere Bilder ...

[Nico]

Hallo Patrick

Das sieht sehr interessant aus! Ich habe seit kurzem einen 3D Drucker und mir auch schon Gedanken gemacht, was man für Teile für Boote herstellen könnte. Zb Schwimmer für einen Minirigger wären von der Grösse her gut machbar, oder ggf. Ruderanlagen oder Struts. Allerdings habe ich mich noch nicht mit den entsprechenden Filamenten beschäftigt, die für so etwas geeignet wären.

Grüsse
Nico

[rc-racer]

Hallo,

falls du planst etwas zu Drucken, bietet sich immer die vorgehensweise von Patrick an. Da du für ein glattes Unterschiff eh schleifen und spachteln müssen wirst. Als Material ist bei einer glatteren Form (Ohne viel scharfen Kanten und Stufen) ABS zu empfehlen, was du dann mit Aceton schon mal vorglätten könntest. PLA oder Nylon musst du aber immer lackieren, da die Wasser nicht allzu gut vertragen auf dauer.
Wenn du das Modell teilst würde ich mehr eine Nut am Rand ein bauen anstatt die Teile auf Stoß zu verkleben.

[eric_laermans]

Sehr schön, Patrick!

[Shark]

Hallo zusammen,

nach dem oben beschriebenen Weg ist vor kurzen ein neuer Deckel für einen Cat entstanden. Hier nachzulesen (https://www.rc-raceboats.de/forum/showthread.php?44168-Corona-Langeweile-oder-die-Performancesteigerung-einer-Micro-Maritimo&p=306084&viewfull=1#post306084) ...

Gruß,
Patrick

[Shark]

Moin zusammen,

es gibt wieder was neues zu dem Thema. Auf dem letztjährigen SAW war ich so begeistert von dem neuen Mono Rekord vom Ralf und die Fahrlage von seinem Boot, so dass ich auch die Idee kam die Geometrie auch mal als Mini probieren zu wollen. Kurzerhand kam ich ins Gespräch mit Ralf und er war auch nicht abgeneigt mir eine kleine Version seiner Corvus zu drucken um daraus dann auf die bewährte Art ein Urmodell zu machen.
Als ich ihm während eines Telefonats erzählte wie ich bisher die gedruckten Modelle aus PLA nachbearbeite (schleifen, spachteln, mit Matte belegen etc. (siehe oben)) um zu einem guten Finish zu kommen meinte ehr er würde mir was aus PETG drucken welches mit Karbonfasern versetzt ist (namentlich Formfutura CarbonFil). Das würde sich gut schleifen lassen und auch Harz sehr gut drauf halten, war bei normalem PETG Filament wohl nicht der Fall ist.
Ende November war es dann soweit und das Paket mit den beiden Teilen traf bei mir ein. Ich war von der Druckqualität sehr überrascht, da hat der Ralf seinen Drucker sehr gut unter Kontrolle. Beide Teile passten sehr gut und exakt zusammen und schleifen ließ es sich auch sehr gut wie Ralf vorhergesagt hatte. Leichter war es auch da mit weniger Infill gedruckt als das was ich sonst von meinem Bekannten gedruckt bekommen habe. Und trotzdem war es sehr stabil.
Schnell war dann auch das erste mal drüber geschliffen und drüber gespachtelt. Da die Oberfläche schon jetzt sehr gut war habe ich es gleich gewagt mit Spritzspachtel ans werk zu gehen. Nach zwei maligen auftragen und anschließendem schleifen war die Oberflache für mich soweit eigentlich abformfertig. Nach Fertigstellung der Trennebene wurde dann trotzdem noch mal mit 1200er Papier nass drüber geschliffen bevor es dann endgültig in die Trennebene eingesetzt wurde.
Auch das Abformen hat das Urmodell gut überstanden. Ohne das sich irgendwelche Layer oder Trennstellen vom Druck im nachhinein wieder durchgedrückt haben. Wenn man von der Druckzeit mal absieht (macht der Drucker ja auch ohne Aufsicht) hatte ich so schnell, weniger Aufwand und mit solch einer Präzision und Oberflächengüte noch nie fertig. Binnen eines Wochenendes war das Urmodell fertig wobei die längste Zeit dabei das trocknen des Spritzspachtels dauert.

Kann das PETG Filament und den Druck eines Urmodells damit nur empfehlen. Wird Zeit das ich mir auch endlich einen entsprechenden 3D Drucker zulege ...

Zum Schluss noch ein paar Bilder.

Gruß,
Patrick

[Shark]

Weitere Bilder ...

Und das Endresultat in bewegten Bildern


https://youtu.be/_MKc9xckMTs

[anim]

Respekt,Respekt -die Unterschiff Geometrie ist super gelungen

[Shark]

Respekt,Respekt -die Unterschiff Geometrie ist super gelungen

Danke Achim! Bin noch in der Abstimmungsphase soll noch etwas schneller zumindest dreistellig werden. Das kleine verhält sich soweit ich das beurteilen kann wie die große Corvus vom Ralf. Da ist ihm ein sehr gutes U-Schiff gelungen. Erstaunt mich auch immer wieder ...

[PSYCHO]

Hallo Patrick,

das ist super schön in fahrt zu sehen !

Gut geworden !

Gruß Ralf

[Jo-nny]

Guten Morgen,

adaptiv zu Patrick´s Vorgehensweise habe ich mich auch mal daran Versucht, Urmodelle zu Drucken.
Allerdings hatte ich aus Faulheitsgründen die Idee, dass man sich die Trennebene doch auch gleich mitdrucken kann. Grade bei geschwungenen oder abgesetzten Formteilungen ist das deutlich entspannter.
Und da der Rumpf sowieso im CAD existiert, ist das im selbigen auch schnell erledigt. Auch wenn ich das nicht in DELFTship gezeichnet habe, hat der TE hoffentlich nichts dagegen, dass ich hier was poste.

Für den Druck habe ich in der X-Achse 0,2% und in Y 0,3% Luft gegeben, damit das Modell Platz zum atmen hat. Das ergibt dann theoretisch ein Spaltmaß von 0,4mm rings um die Naht, was durch Lack oder kleine Ungleichheiten natürlich wieder verschwindet.
Einziger Nachteil ist, dass der Spaß auch mit wenig Infill ziemlich viel Filament kostet, mindestens genauso viel wie für das Urmodell selbst. Für ein Mini geht das aber noch.
Der nächste Versuch ist dann nur einen schmalen Rahmen zu drucken, der die Kontur des Modells rund um die Trennnaht hat und diesen dann in eine Formplatte einzusetzen. Damit erhoffe ich mir, zumindest die "Spaltüberbrückung" mit Spachtel oder Plastiline vom Urmodell wegzubekommen und somit die Nachbearbeitung einfacher zu haben.

Mit meinen Teilen werde ich jetzt so weiter verfahren wie bereits geschrieben, bis auf das überziehen mit GFK. Da werde ich alternativ was anderes probieren.

VG,
Johannes

[Shark]

Moin Johannes,

immer her damit was mit CAD und 3D-Drucken zu tun hat, egal welches Programm für die Konstruktion benutzt. Man kann nur voneinander lernen.

Die Idee mit der Trennebene finde ich super ! Bin gespannt ab das alles so klappt. Und bitte weiter hier darüber berichten !

Gruß,
Patrick

[speedboats]

Habt ihr eine Empfehlung für Anfänger freundliches CAD-Zeichnen?

Google ich Delftship tutorial gibt es nur Anleitungen Pläne in 3D um zu wandeln

Was gibt es da noch um z.B. ein Mono zu zeichnen?

[Jo-nny]

Guten Morgen,

So ein CAD-Programm hängt stark von den persönlichen Präferenzen und Erfahrungen ab. Jeder kommt mit was anderem klar und es gibt mittlerweile einige Freeware CAD-Programme. Einfach mal googeln und in den Auswahllisten schauen, was einem so gefällt bzw. was genau man machen möchte.
Ich bspw. komme mit DELFTship so garnicht zurecht, daher verwende ich FreeCAD. Da bin ich sehr schnell mit warm geworden, weil ich früher viel mit Missler TopSolid und Siemens SolidEdge gearbeitet habe.
Kann man FreeCAD als Einsteigerfreundlich bezeichnen? Auf jeden Fall gibt es zum Umgang mit dem Programm zahlreiche (Video)Tutorials und Foren, die einem den Einstieg erleichtern. Natürlich hat auch FC seine Grenzen bzw. Macken, aber die erfährt man dann im laufe der Zeit...

VG,
Johannes

[Shark]

Moin,

naja, DelfShip und FreeCad verfolgen schon unterschiedliche Konstruktions- bzw. Design Philosophien. Während FC mehr ein maschinenbauliches CAD Konstruktionssystem ist, ist DS rein für den Entwurf von "normalen" Schiffsgeometrien gedacht und der Ermittlung der für einen Schiffsentwurf üblichen hydrostatischen Daten und Eigenschaften. Von daher ist die Art der Oberflächenerzeugung auch anders. Einen Motorhalter oder Servoträger würde ich nie mit DS konstruieren, weil es einfach nicht dafür gedacht ist.
In alle Programme muss man sich irgendwie einfuchsen. Dabei liegt dem einen die eine und dem anderen eine andere Vorgehensweise mehr. Ich als studierter Schiffbauingenieur kam mit DS sofort klar, weil mir das Designprinzip bekannt war.

Aber wie Johannes schon sagt, Googlen und ausprobieren ... Für eine grobe Ideenskizze ist man mit Zettel und Stift meist schneller und hilft (mir zumindest) später die Idee auch in den PC zu übertragen.

Gruß,
Patrick

[speedboats]

Danke

über FreeCAD bin ich beim Googeln auch gestolpert ... und habe auch gute Tutorials auf Yutube gefunden
ich werde damit mal ein bisschen rum spielen

Gruß
Maik

[Ralf Moser]

Hi,

das ist schon cool, wenn man jetzt die Große und die Kleine vergleichen kann.
Und es ist schon verblüffend, dass die mit dem Aufbau so gut läuft.
1-motorig mit der 1m war eine Totgeburt :laugh:

Bin mal gespannt, wie sich das Leistungstechnisch entwickelt in Relation zum Speed und deinen aktuellen Rekordbooten.
Führen sie bitte Buch und immer den Logger an Bord :prost:

Grüße

[Shark]

Moin zusammen,

was mir noch eingefallen ist bzgl. CAD Programm ist Fusion 360. Ist free für die privaten Benutzung soweit ich weiß. Ein Bekannter hat das schon intensive genutzt und ist begeistert. Ich will mir das demnächst ach mal anschauen.

Ferner bin ich zufällig über dieses Video gestoßen:


https://www.youtube.com/watch?v=KpJdwryFj6k&t

Gibt auch ein längeres detaillierteres Video unter dem Betrag verlinkt. Allgemein sind die Videos von denen zum Thema laminieren und Formenbau sehr informativ ...

Gruß,
Patrick

[eric_laermans]

Das ist ja fabelhaft.. 3D - Mould - Carbon-Teile. Man braucht aber manche Materiale, usw.

[Jo-nny]

Tag zusammen,

wie oben bereits erwähnt, war mein nächster Test, einen schmalen Rahmen zu drucken, den man in die Formebene einpassen kann. Leider hat das nicht so recht funktioniert, da das Gedruckte dann sehr (zu) dünn und wabbelig wurde.
Daraufhin bin ich einen anderen Weg gegangen. Ziel war es ja, die Trennebene nicht aus Vollmaterial zu drucken, um Filament zu sparen.
Daher ist der Einlegerahmen jetzt ein Auflagerahmen geworden. Das ganze setzt man auf eine sehr grob ausgeschnittene Platte, ermittelt die Höhe für das Urmodell Vorne sowie Hinten und schon passte das zu meiner Zufriedenheit.
Statt etwa 400g Filament braucht diese Verwahrensweise jetzt insgesamt 104g Filament für ein 450mm langes Modell. Einfacher wirds nicht.


Für das abgebildete Projekt bin ich jetzt von PLA auf ASA gegangen. Das lässt sich mit meinem Drucker noch bewältigen und zieht keine Feuchtigkeit. ASA hat glücklicherweise auch selbsttrennende Eigenschaften. Nach ersten Tests brauche ich die Trennebene somit nicht schleifen/spachteln/lackieren. Es kann direkt eingewachst und laminiert werden. Die Form ziehen ist demnächst der finale Test.

Arbeitsaufwand inkl. CAD ohne Druckzeit: knapp 1,5 Std.
Für eine ordentliche Trennebene dieser Größe brauche ich sonst das drei- vierfache.

[R/B]

Das klingt doch schon mal gut. Da wird es in absehbarer Zeit wohl eine Menge neuer Boote geben. Ich drück dir die Daumen das die Finalen Tests zu deiner Zufriedenheit verlaufen

[tobi75]

Hallo Johannes,

schön, wieder von Dir zu lesen!
Für das Einlassen könntest Du Dir auch 2 - 3 Spanten konstruieren/drucken, die, unter Berücksichtigung des notwendigen Offsets, von unten an die Trennebene geklebt werden und damit die Auflage für das Urmodell bilden. Damit sollte alles exakt auf Höhe zu bringen sein und es kippelt nix...

Bei nem Vereinskollegen habe ich schon gedruckte Formen gesehen (aus PLA, meine ich). Allerdings nur für ein Spassprojekt im Seglerbereich - etwas wabbelig waren die Formen schon. Und die waren gespachtelt und lackiert, weil die Oberflächengüte aus dem Drucker nicht ausreichend war. Falls Interesse besteht, kann ich probieren, einen Kontakt herzustellen - der Kollege ist hier m.W. nicht angemeldet...

LG
Tobias

[Jo-nny]

Hallo Tobi,

so viel Aufwand will ich schon garnicht mehr betreiben. Es ist immerhin ein Einwegteil, was nach verwendung in den Müll kommt. Daher auch mein Ansatz, dafür möglichst wenig Filament zu verbrauchen.
Ausserdem hat auch der Rahmen nicht sehr viel Steifigkeit. Es braucht eine durchgehende Fläche zum Aufliegen, damit dieser nicht durchhängt. Oder verstehe ich deinen Ansatz mit den Spanten nicht korrekt?

Das ausrichten des Urmodells ging eigentlich sehr zügig mit 4 Auflagepunkte aus Plastiline. Erst das Urmodell etwas zu hoch ansetzen und dann langsam über diese 4 Punkte bis zur Formteilung drücken. Dauert 2 Minuten.

Ich stelle mir das nacharbeiten einer gedruckten Form wesentlich schwieriger vor als mit einem Urmodell anzufangen. Bei sehr einfachen, runden Rumpfkonturen möglich. Wenn aber scharfe Kanten und grade Flächen ins Spiel kommen, ist der Zeitvorteil schnell dahin.
Erhaben schleifen ist immer leichter als vertieft...

VG,
Johannes

[Jo-nny]

Der "Test" mit dem abformen lief absolut reibungslos. Wie beschrieben wurde die Trennebene nur mit Carnaubawachs und PVA beschichtet. Es gab keine Probleme beim entformen.

Die Layerstufen vom Druck sieht man an der Trennnaht am Modell später überhaupt nicht mehr, was ich zuvor vermutet hatte. In der Zukunft werde ich das nurnoch so machen, zumindest für gedruckte Urmodelle oder welche, die im CAD existieren.

So viel von meiner Seite hier...

VG,
Johannes

[eric_laermans]

Sehr schön und zukunft-reif!

[speedboats]

Johannes,
So wie ich dich kenne arbeitest gewiss sauberer als ich ...
aber stören die Riffel in der Trennebenenicht? entweder bem "verputzen des Laminates mit dem Cutter vor dem verkleben der Schalen und setzt sich kein Schmoidder in den Riffeln fest, dass die passgenauigkeit leidet wenn die Hälften aufeinander kommen?

Gruß
Maik

[Jo-nny]

Hi Maik,

naja, im Formenbau bin ich auch nicht der Allerpenibelste. Da gibt es deutlich anspruchsvollere Kollegen.

Da ich das Gewebe mit einer gebogenen Schere schneide, stören mich die 0.2mm hohen Stufen nicht.

Die Harzreste in den kleinen Rillen waren bis jetzt kein Problem. Es kann aber durchaus sein, dass auf lange Sicht das Spaltmaß leidet. Dagegen hilft wohl nur: immer ordentlich eintrennen.
Normalerweise fallen aus meinen Formen nicht mehr wie 1-3 Rümpfe, daher sehe ich das für mich als unkritisch.

VG,
Johannes

[Shark]

Hallo zusammen,

wollte mal kurz ein kleines Erfahrungsupdate von meiner Seite aus geben:

Ich habe mir in der Zwischenzeit einen eigenen 3D-Drucker (FDM) zugelegt um nicht mehr bekannte fragen zu müssen, ob die mal wieder was für mich drucken. Eigentlich wollte ich damit hauptsachlich Urmodelle drucken aber wenn man einen hat fängt man an damit rum zu experimentieren und es ergeben sich plötzlich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Sei es um den Bau bzw. Einstellarbeiten zu erleichtern oder die Teile direkt am Modell zu verwenden ( wie z.B. hier (https://www.rc-rennboote.de/forum/showthread.php?44729-Experimental-EDF-Rigger-(Canard)&p=309700&viewfull=1#post309700)). Je nach Anwendungszweck kann man die Teile dann direkt verwenden oder man schleift sie leicht an und verpasst ihnen etwas Farbe, wie für die Teile die ich für meinen EDF-Rigger gedruckt habe (siehe Link oben). Wenn ein besseres Oberflächenfinish haben möchte dem kann ich auch nur die aus dem in Post #19 verlinkten Video empfehlen. Verwendet habe ich dafür ein Mehrzweckharz von HP (HP-E25L (https://shop.hp-textiles.com/shop/de/epoxidharz-mehrzwecksystem-niedrigviskos-e25l.html)). Eine dünne Schicht reicht dafür meist schon aus um die Oberfläche vernünftig glatt zu bekommen. mit zwei Schichten ist man auf jeden Fall auf der sicheren Seite und hat mehr Fleisch zum schleifen. Man sollte auf jeden Fall die Teile vor dem einsteichen mit Harz ordentlich mit groben Schleifpapier (100-120er) glätten bzw. anschleifen, sonst kann es je nach Druckmaterial sein, dass der Harz nicht haften bleibt. Unten habe ich mal ein paar Bilder angehängt von zwei Teilen die ich so behandelt habe. Den Harz hatte ich rot eingefärbt um besser den Schleiffortschritt zu erkennen. Man erkennt auch gut durch den Unterschied glänzend / matt wo man noch schleifen muss.

Mit dem 3D-Drucker kam dann auch die Notwendigkeit auf sich mit einen 3D Konstruktionsprogramm zu beschäftigen. Mit DelftShip lassen sich super Rümpfe bzw. Freiformflächen erzeugen und ich möchte auch nicht die Berechnungsmöglichkeiten der Hydrostatik missen, aber für alles andere gibt es da bessere / geeignetere Konstruktionsprogramme. Daher habe ich mich entschlossen Fusion 360 zu nutzen und habe mich damit vertraut gemacht. Wie schon geschrieben ist das für den Privatgebrauch kostenlos und bei YouTube gibt es eine Menge Tutorials, die die Funktionen gut erklären. Ein paar Stündchen muss man aber schon investieren bis man mit dem Umgang vertraut ist, denn es gibt 1000 und 1 Möglichkeit das gleiche Teil zu konstruieren. Ferner gibt es gleich die Möglichkeit die Konstruktion gleich als STL-Datei zu exportieren und das jeweilig genutzte Slicing Programm zu exportieren. Ich kann Fusion 360 nur empfehlen, falls jemand auf der Suche nach einen vernünftigen Konstruktionsprogramm ist.

Abschließen noch mal ein weiteres Video wie man gleich gedruckte Formen zum laminieren nutzen kann, habs aber selber noch nicht probiert ...


https://www.youtube.com/watch?v=4ND2WtEZatY

Gruß, Patrick

[Shark]

Moin zusammen,

ich habe es endlich mal geschafft die Methode aus dem im vorherigen Post verlinktem Video mal auszuprobieren und eine 3D gedruckte Form gleich zum Laminieren zu benutzen. Hier (https://www.rc-rennboote.de/forum/showthread.php?44729-Experimental-EDF-Rigger-(Canard)&p=312299&viewfull=1#post312299) habe ich etwas genauer darüber berichtet in den Posts #46 + #47.

Kann es nur empfehlen das mal aus zu probieren ...

Gruß,
Patrick