Kurs:Blendertutorium Dresden/Tutorials/3D-Drucksupport selbstgemacht
3D-Drucksupport selbsterstellen
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Je nach verwendetem 3D-Druckverfahren kann eine Stützstruktur (sogenannter "support") nötig sein. Wie ein solches Baugerüst zur Abstützung des eigentlich zu druckenden Objektes in Blender erstellt werden kann und worauf dabei geachtet werden sollte, soll Thema dieses Tutorials sein.
Hilfreiche Links:
- Youtubevideo:
- Beispieldateien: https://github.com/Blendertutorial/DIY-3D-PrintSupport
- Blender-Addon 3D Print Toolbox
Fragen und Anregungen können gern wieder auf der zugehörigen Diskussionsseite hinterlassen werden.
Fürs 3D-Drucken (genauer gesagt beim Fused Deposition Modeling) werden häufig Stützstrukturen benötigt um z.B.: den 3D-Druck von Überhängen zu ermöglichen. Diese Stützstrukturen können sich ähnlich wie ein Baugerüst beim Hausbau vorgestellt werden. Zwar bieten einige Slicer (das ist eine Art Vorbereitungsprogramm für den 3D-Druck von 3D Modellen) auch die Funktion sich selbst darum zu kümmern, doch dies klappt mal mehr mal weniger gut.
Hier ein paar Kriterien, mit denen ich mich näher beschäftigen möchte:
- gute Stützfunktion
- minimaler Materialverbrauch (und Druckzeit)
- Vibrationsreduzierung beim Druck von filigranen Strukturen wie z.B. dünne Säulen
Naiver Ansatz eines einfachen 3D-Drucksupports für eine Kugel mittels Kegel
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- Kugel markieren (Rechtsklick) und in den Editmodus (Tab) wechseln
- Kegel zum Stützen der Kugel unter dieser erstellen
- vom Kegel die Kugel mittels Boolean-Modifier abziehen ('Difference')
Das Ergebnis ist wenig überzeugend. Liegt die Kugel nur auf der Spitze des Kegels hat sie keinen Halt. Andernfalls liegt sie eher im Kegel als darauf und ist vielleicht sogar schwer von diesem zu trennen. Auf jeden Fall wird unnötig viel Material (und somit auch Druckzeit) für Stützstruktur verschwendet und dies ohne besonderen Nutzen.
Etwas besserer Ansatz
[Bearbeiten]- Kugel markieren und in den Editmodus wechseln
- in der '3D Print Toolbox' die 'überhängende Flächen selektieren' lassen
- diese mit Shift+d 'duplizieren' und mit p + 'seperate selected' in ein extra Objekt packen
- zum neu erstellten Objekt mit den Gegenstücken der überhängenden Flächen wechseln
- diese mittels 'Extrude individual Faces' (gefolgt von g) bis zur Bodenplatte extudieren
- den 'Wireframe-Modifier' auf die soeben erstellte Stützstruktur anwenden um den Materialverbrauch zu minimieren
- Export (z.B.: als STL-Datei) über die '3D-Print Toolbox' oder die blendereigene Exportfunktion - am besten für Objekt und Support getrennt
So, nun werden nur noch alljene Bereiche gestützt, die dies auch brauchen. Zudem wird durch die Verwendung des 'Wireframe-Modifiers' eine Art Baugerüst erstellt, was den Materialverbrauch reduziert.
Ich habe das ganze noch ein wenig optimiert und durch Querverstrebungen für mehr Stabilität und Vibrationsdämpfung gesorgt. Das Resultat sieht zwar gut aus und ist auch überraschend stabil. Im Vergleich zum automatisch, vom bereits anfangs erwähnten Slicer, generierten Support ist mir die Druckzeit doch etwas zu lange. Deshalb möchte ich lieber auf das 3D-Drucken von schmalen hohen Objekten wie z.B. Türme oder Säulen eingehen und überspringe deshalb den nächsten Unterabschnitt.
Erstellung eines anspruchsvolleren 3D-Drucksupports
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Nach dem Vorbild eines Baugerüstes soll eine Stützstruktur erstellt werden, die zum einen möglichst stabil, aber auch minimal im Materialverbrauch ist. Durch Verstrebungen sollen Vibrationen gedämpft werden.
- in der '3D Print Toolbox' die 'überhängende Flächen selektieren' lassen
- diese mit Shift+d 'duplizieren' und mit p 'seperate selected' in ein extra Objekt packen
- zum neu erstellten Objekt mit den Gegenstücken der überhängenden Flächen wechseln und mittels 'Subdivide' unterteilen. (Vor dem Unterteilen kann ggf. auch noch eine Unterteilung in Dreiecke ('Split Non-planar Faces') erfolgen)
- diese mittels 'Extrude individual Faces' (gefolgt von g) ein Stück Richtung Bodenplatte extudieren (und anschließend ggf. mit Skalierung entlang der z-Achse auf etwa eine Höhe bringen: s z 0.5). Achtung: tiefer liegende Teile werden ignoriert.
- (die noch markierte Bodenflächen für mehr Stabilität mit s etwas skalieren (größer=stabiles Gerüst, kleiner=baumstammartig))
- Entweder mittels 'Un-Subdivide' die einzelnen Faces zu Punkten zusammenführen oder per 'Remove Doubles' (Merge Distance z.B. 0.1 zunehmend) benachbarte Punkte zusammenführen
- (Nach 'Un-Subdivide': Mittels 'fill' (Taste f) die nun alleinstehenden Punkte wieder mit ihren jeweiligen Nachbarpunkten zu einer Fläche verbinden)
- Die Schritte 4 bis 7 nach Bedarf wiederholen (zum Schluss sollte der Support auf der Bodenplatte aufsetzen)
- (die Einzelteile der bis hierhin erstellten Stützstruktur verschmelzen/ bereinigen (z.B. per 'seperate loose parts' und dann mittels Boolean 'Union'))
- Mittels "Decimate-Modifier" (Einstellung: Triangulate und Ratio) das Mesh vereinfachen, in Dreiecke umwandeln und etwas bereinigen.
- mittels des 'Wireframe-Modifiers' nur noch die Kanten des Mesh (also das Gerüst) verwenden
- zum Schluss nochmal mit dem 'Subdiv-Surface-Modifier' (Einstellung: Catmull-Clark) verrunden (und die Grundfläche wieder abflachen - entweder vorher per 'Mean Crease' oder hinterher im Editmode), damit es sich besser 3D-Drucken lässt
- Export (z.B.: als STL-Datei) über die '3D-Print Toolbox' oder die blendereigene Exportfunktion - am besten für Objekt und Support getrennt
Die verwendeten Modifier können gern nachträglich vorübergehend (de-)aktiviert werden (Linksklick auf Augensymbol des Modifiers) oder modifiziert werden. So lässt sich etwa im 'Wireframe-Modifier' die Dicke der Verstrebungen einstellen und durch Deaktivierung des 'Subdivision-Surface-Modifiers' die organisch anmutenden Verrundungen, die hier für den 3D-Druck nötig sind, abschalten.
Es gibt viele künstlerische aber auch weitere pragmatische Verwendungsmöglichkeiten wie z.B. als stylische Schutzverpackung, die ja auch mit einem Spezialfilament aus pflanzlichen Rohstoffen gedruckt werden könnten.
3D-Drucksupport für Türme oder Säulen
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Stützstrukturen für Objekte mit Überhängen sind das eine. Doch was ist mit Objekten, die keine Überhänge haben aber dennoch recht wacklig zu drucken wären wie z.B. dünne Säulen oder Türmchen? Nach etlichen Fehldrucken und vergeblichen Versuchen mit verschiedenen Einstellungen des Slicers für die Vorbereitung des 3D-Druckes für Abhilfe zu sorgen, passte ich das oben vorgestellte Vorgehen zur Erstellung einer gerüstartigen Stützstruktur an.
- Das gewünschte Objekt - hier ein einfacher hoher schmaler Zylinder - einfügen
- Kegel an gewünschter Stelle einfügen (5 Segmente sollten genügen, er sollte möglichst höher als breit sein)
- Kegel im Editmode skalieren, sodas er den zu stützenden Bereich umschließt
- mit dem 'Subdivision-Surface-Modifier' (Einstellung: 'simple') für zusätzliche Verstrebungen sorgen (Einstellung: Sudivisions etwas erhöhen)
- Alles speichern und den 'Subdivision-Surface-Modifier' aus dem vorigen Schritt anwenden ('Apply')
- im Editmode des Kegels per 'Extrudieren' zusätzliche Verstrebungen vom Kegel zum zu stützenden Objekt erstellen (idealerweise sollten diese zum Objekt hin ansteigend verlaufen)
- mittels 'Subdivision-Surface-Modifier' (Einstellung: 'Catmull-Clark') allzu horizontale Verstrebungen nach dem Vorbild einer Brücke verrunden
- Mean-Crease für Bodenkante auf 1 stellen um Bodenauflage nicht zu reduzieren
- optional 'Wireframe-Modifier' auf Kegel anwenden
- optional 'Subdivision-Surface-Modifier' auf Kegel anwenden
- optional Ergebnis in '3D-Print Toolbox' kontrollieren (Überhänge, Auflage auf Grundfläche)
- etwaige Überschneidungen können per 'Boolean-Modifier' entfernt werden
- Export (z.B.: als STL-Datei) über die blendereigene Exportfunktion oder die '3D-Print Toolbox' des gleichnamigen Addons - am besten für Objekt und Support getrennt
So, das wars. Viel Erfolg beim Ausprobieren.
Fazit
[Bearbeiten]Es gibt viele verschiedene Wege zum Ziel und manchmal wird einem erst bewusst, was man eigentlich möchte, wenn man einen ungünstigen Weg gewählt hat. Aber wie heißt es so schön, das Reisen bilden würde, in diesem Sinne eine lehrreiche Reise durch die Welt des 3D-Druckes und viel Spaß dabei.