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Werkstatt-Ausstattung und Software – die Maschinen und Programme, mit denen die Projekte entstehen
19 Einträge
Ein Überblick über die wichtigsten Maschinen, Eigenbauten und Programme in der Werkstatt, mit denen die Projekte auf dieser Seite entworfen, gefertigt und zusammengebaut werden.
Proficenter – Bohr-, Dreh- und Fräsmaschine
Eine kleine, aber feine Kombimaschine für Bohren, Drehen und Fräsen.
3D-Drucker – Bambu Lab X1 Carbon
Bambu Lab X1 Carbon Combo mit AMS
Filament-Trockner – Sunlu FilaDryer S2
Eine beheizte Box für eine Filamentrolle, mit Zeitschaltung und einer Durchführung für den Filamentstrang. Der zweite Punkt ist der entscheidende: Die Rolle bleibt während des Drucks in der Box und wird weiter beheizt, statt nur vorher getrocknet zu werden.
Für Nylon und PA6 halte ich ein solches Gerät für zwingend. Diese Materialien ziehen so schnell Feuchtigkeit, dass eine vorab getrocknete Rolle bei einem langen Druck schon während des Auftrags wieder feucht wird – mit Blasen in der Oberfläche, Fadenzug und spürbarem Festigkeitsverlust im fertigen Teil. Trocknen vorab nützt also wenig, wenn danach die offene Rolle daneben liegt.
Das Display zeigt neben der Soll- und Ist-Temperatur auch die relative Feuchte im Innenraum. Man sieht daran, ob das Trocknen überhaupt wirkt und wann es fertig ist, statt sich auf eine feste Zeitangabe zu verlassen. Dazu kommen Materialvorgaben und ein Timer.
Wie ich die einzelnen Materialien vorbereite, steht unter Know-How: Filamente.
3-Achsen-CNC-Fräse (Eigenbau)
Die selbstgebaute 3-Achsen-CNC – siehe das ausführliche CNC-Platform-Projekt für Details, Versionen und Downloads.
AC-Rundtisch für 5-Achsen-Bearbeitung (Eigenbau)
Rundtisch mit zwei Drehachsen, der die CNC-Fräse auf 4- und 5-Achsen-Betrieb erweitert. Wahlweise als einzelne Drehachse oder als AC-/BC-Einheit. Details, Konstruktion und CAD-Modelle im Projekt zum AC-Rundtisch.
4. CNC-Achse (Eigenbau)
Dreh- und Teilapparat mit 80-mm-Vierbackenfutter, der sich als A- oder B-Achse an die Fräse anbauen lässt. Angetrieben von einem NEMA-23-Schrittmotor. Details im Projekt zur 4. CNC-Achse.
6-Achsen-CNC-Steuerung (Eigenbau)
Schaltschrank mit UC300ETH-Motion-Controller und UB1-Mainboard für bis zu sechs Schrittmotoren. Sie steuert Fräse, Rundtisch und 4. Achse. Details in der Projektbeschreibung der Steuerung.
Teilapparat (Eigenbau)
Stufenloser Teilapparat mit Schneckengetriebe 1:60 und ER11-Spannzange für Winkelteilungen am Fräs- oder Bohrtisch. Mit vollständiger Teilungstabelle im Projekt zum Teilapparat.
Laserkopf Opt Lasers PLH3D-15W
Ein Diodenlaser-Kopf, der an der Frässpindel an der selbstgebauten CNC-Fräse montiert wird. Damit lässt sich dieselbe Maschine für Gravuren und Schnitte in dünnen Materialien nutzen, ohne dass eine zweite Anlage nötig wäre – die Achsen, die Steuerung und die vorhandenen Werkzeugwege bleiben dieselben.
Dünne, biegsame oder empfindliche Werkstücke, die sich unter dem Fräser verschieben würden, lassen sich so bearbeiten.
Sicherheit: Bei Lasern dieser Leistungsklasse ist eine auf die Wellenlänge abgestimmte Schutzbrille zwingend, ebenso eine Abschirmung des Arbeitsbereichs und eine Absaugung. Reflexionen an blanken Metallflächen sind dabei genauso gefährlich wie der direkte Strahl.
Bandsäge
Kompakte Proxxon-Bandsäge für Zuschnitte von Profilen und Material in der Werkstatt.
Oszilloskop Voltcraft DSO-1062D
Ein digitales Speicheroszilloskop mit zwei Kanälen, 100 MHz Bandbreite und 500 MS/s Abtastrate. Es zeigt Spannungsverläufe über der Zeit.
Anwendungen: ob ein Schrittmotortreiber die Impulse tatsächlich so ausgibt wie programmiert, ob ein Taster prellt oder ob auf einer Signalleitung Störungen von der Leistungsseite einstreuen. Beispielsweise bei Magnetuhr und der 6-Achsen-CNC-Steuerung.
Aufgezeichnete Verläufe lassen sich über USB sichern, was den Vergleich vorher und nachher erlaubt.
Software
Die Projekte durchlaufen je nach Art unterschiedliche Programme. Für die Konstruktion nutze ich zwei CAD-Systeme nebeneinander, Solidworks und Fusion 360 – welches zum Zug kommt, entscheidet die Aufgabe, nicht eine Rangfolge. Fusion übernimmt zusätzlich CAM und die Elektronikentwicklung. Auf der Maschine läuft UCCNC, für den 3D-Drucker Bambu Studio. Die Software-Projekte entstehen in Visual Studio.
Fusion 360 – Konstruktion, CAM und Elektronik
Fusion 360 deckt bei mir drei Bereiche ab: Konstruktion, Fertigung und Elektronik. Dass alles in einer Umgebung liegt, ist der eigentliche Grund für den Einsatz – Änderungen wirken sich durch, statt zwischen Programmen übergeben werden zu müssen.
Konstruktion. Das erste Bild zeigt die Baugruppe meiner CNC-Fräse in der Version V4 – Basisgestell, die beiden Y-Achsen, X- und Z-Achse, Frässpindel und Gravier-Laserkopf als eigene Komponenten im Modellbaum. So lassen sich Änderungen an einer Achse durchspielen, ohne die übrigen Baugruppen anzufassen. Diesen Weg wähle ich vor allem dann, wenn die Fertigung auf der CNC-Fräse eine grössere Rolle spielt.
CAM. Das zweite Bild zeigt die Werkzeugwege für ein zweiteiliges Holzgehäuse: 2D-Taschen und Konturen mit drei verschiedenen Werkzeugen, jede Operation einzeln im Setup aufgeführt. Die farbigen Linien sind die berechneten Bahnen. Was hier stimmt, muss auf der Maschine nicht korrigiert werden. Am Ende erzeugt der Postprozessor daraus den GCode für UCCNC.
Elektronik. Fusion 360 bringt ausserdem eine Elektronikumgebung mit, in der ich Schaltpläne zeichne und daraus die Leiterplatten entflechte. Für kritische Teilschaltungen nutze ich die SPICE-Simulation: Das Verhalten lässt sich am Rechner durchrechnen, bevor Bauteile bestellt und Leiterbahnen gefräst werden – bei selbstgefertigten Platinen ein spürbarer Unterschied, weil jede Korrekturschleife sonst eine neue Platine bedeutet.
Dass Elektronik und Mechanik im selben Programm liegen, hilft besonders dort, wo beides zusammenpassen muss – die Platine der Magnetuhr etwa sitzt in einem Gehäuse mit wenigen Millimetern Luft, und ihre Umrisse und Bohrungen mussten zur Konstruktion passen.
Solidworks for Makers – Konstruktion
Ich arbeite mit der Maker-Version von Solidworks („SOLIDWORKS for Makers“), der Lizenz für private, nicht-kommerzielle Nutzung. Sie bietet den vollen Funktionsumfang der Konstruktionsumgebung und ist damit für Hobbyprojekte eine ernstzunehmende Alternative zur Vollversion.
Solidworks steht bei mir gleichwertig neben Fusion 360 – es ist nicht das abgelöste Altsystem. Ausgewählt wird nach Aufgabe:
- Grosse Baugruppen – bei vielen Komponenten und tief verschachtelten Strukturen spielt Solidworks seine Stärken aus
- Teile, die gedruckt werden – hier führt der Weg direkt zum Slicer, CAM spielt keine Rolle
- Bemasste Zeichnungen – etwa das Massblatt zum Teilapparat
Das Bild zeigt einen solchen Fall: die Gesamtbaugruppe des Marmötli, des Elektrofahrzeugs für Kinder. Holzkarosserie, Rahmen, Lenkung, Räder mit Scheibenbremsen und Bremssattelhaltern – im Modellbaum links stehen Dutzende Einzelteile und Unterbaugruppen. Bei dieser Grössenordnung überwiegt der Vorteil von Solidworks in der Baugruppenverwaltung.
Steht dagegen die CNC-Fertigung im Vordergrund, greife ich zu Fusion 360.
UCCNC – Maschinensteuerung
UCCNC fährt den GCode auf der Maschine ab. Die Software ist auf den UC300ETH-Motion-Controller abgestimmt, der in meiner selbstgebauten Steuerung sitzt, und übernimmt Referenzfahrten, Nullpunkte, Vorschub- und Drehzahlvorgaben sowie den Programmablauf. Sichtbar sind auch die Achsen A, B und C – über sie laufen AC-Rundtisch und 4. Achse.
Vor dem Start auf der Maschine prüfe ich den GCode zusätzlich mit MasViewer, einem eigenen Programm zur 3D-Simulation der Werkzeugwege.
Bambu Studio – 3D-Druck
Bambu Studio ist der Slicer für den Bambu Lab X1 Carbon: Aus dem CAD-Modell werden die Schichten, Bahnen und Stützstrukturen berechnet, die der Drucker anschliessend abfährt.
Das Bild zeigt ein Bremsenbauteil in der Vorschau. Interessant sind weniger die Einstellungen selbst als das, was die Vorschau vorab beantwortet: Der Slicer rechnet Materialbedarf, Kosten und Druckdauer aus – hier 73 g Filament und 1 Stunde 41 Minuten. Und er zeigt, wo Stützstrukturen nötig werden. Beides fliesst zurück in die Konstruktion: Ein Bauteil, das sich um 30 Grad gedreht ohne Stützen drucken lässt, wird schneller fertig und an den Überhängen sauberer.
Meistgenutzte Materialien: PLA, PAHT-CF, TPU, PA6/66, Nylon FX256, GreenTEC. Der Drucker selbst ist weiter oben auf dieser Seite aufgeführt.
Visual Studio und Visual Studio Code – Programmierung
Neben den Maker-Projekten entstehen auch eigene Programme. Dafür nutze ich zwei Werkzeuge aus derselben Familie, mit unterschiedlichem Zuschnitt.
Visual Studio für die grösseren .NET-Projekte in C#. Darin entstanden MasViewer, die 3D-Simulation für GCode – eine WinForms-Anwendung auf .NET Framework 4.8 – und MyCMS2026, das CMS mit internem Arbeitsbereich auf Basis von ASP.NET Core 8. Bei Projekten dieser Grösse zahlen sich Debugger, Projektverwaltung und die Werkzeuge für Refactoring aus.
Visual Studio Code für alles Leichtere: PHP, HTML und CSS, JSON-Dateien, Skripte und Dokumentation. Es startet in Sekunden und eignet sich für die vielen kleinen Änderungen, bei denen eine vollständige Entwicklungsumgebung mehr Aufwand als Nutzen bedeutet.
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