Ich gehe mal in die Initiative:
Tips(*) zum Anlegen von Objekten für den 3d-Druck
Die verschiedenen 3d-Druckverfahren haben unterschiedliche Anforderungen an 3d-Modelle, es hilft daher, wenn man sich beim Entwickeln eines Modells Gedanken darüber macht, wie die Technik aussieht, mit der gedruckt wird. Ich gehe hier von der „Billigtechnik“ Extrusion/Schmelzdruck aus, bei der Kunststoff erhitzt und damit (zäh-)flüssige gemacht wird. Damit wird, wie bei einem Tintenstrahler, durch eine feine Düse ein Modell von unten nach oben aufgebaut.
Wie beim Hausbau sollte also klar sein, dass freischwebende Flächen entweder ganz unmöglich sind (es sei denn, die Schwerkraft ist gerade ausgefallen) oder nur mit (eventuell komplexen) Hilfskonstruktionen erreichbar sind. Dieselbe Überlegung gilt für konkave Bereiche, also „Aushöhlungen“ (meine Eselsbrücke für Konvex/Konkav: „Cave“ ist die englische „Höhle“, also ist con-cave „mit Höhle“). Für Löcher, Bohrungen etc. muss man oft Stützkonstruktionen einbauen (oder beim Druck automatisch erzeugen lassen), die später dann manuell entfernt werden.
„Feinste“ Strukturen sind kaum zu erreichen, zwar werben manche 3d-Drucker mit 0,2mm Genauigkeit und Lagendichten von weit unter einem halben Millimeter, in der Praxis ist das aber wie so manche Werbeaussage „mit Vorsicht zu genießen“.
Aus beiden Vorüberlegungen folgt: Objekte sollten dort geschlossen sein, wo das finale Druckobjekt tatsächlich auch „fest“ oder „zu“ sein soll. Kleine Löcher, die man durch Pfusch beim Spiele-Charakter-Basteln ignorieren kann, können beim Drucken dazu führen, dass eine Konstruktion „zusammenfällt“ (im heißen Zustand heißt das, dass nach dem Abkühlen zwar moderne Kunst, aber keine brauchbare Schelle übrigbleibt).
Einfach „offene Röhren“ führen im Druck zu „einfach offenen Röhren, die nach dem Abkühlen 2-dimensional flach sind“, also zu Matsch. Röhren müssen geschlossen sein. An beiden Enden. Wenn eine Röhre eine Bohrung enthalten soll, muss die Bohrung durch zwei geschlossene Flächen führen und in ihrer Mitte offen sein. Alles andere ist schon konstruktionsbedingt Matsch.
Etwas technischer ist der Punkt „Normalenausrichtung“: Viele Programme erlauben es, „einseitige“ Flächen zu bauen. Für einen Computer ist das kein Problem, für den vor dem Gerät sitzenden Ottonormalverdurster aber schon. Man SIEHT doch eine blickdichte Fläche, warum, verdammt lässt die sich nicht drucken? Weil eine Fläche, die nur eine Seite hat, von der anderen „durchgängig“ ist (Wormhole-Oneway, so to say). Eine „Wand“ besteht also, wie in der wirklichen Realität, aus mindestens zwei Seiten (vorne und hinten) – und noch genauer aus sechs (oben, unten, links, rechts, vorne, hinten).
Die notwendige Mindestdicke einer Wand hängt von der Drucktechnik und der gewünschten Stabilität ab, alles unter 1mm ist erfahrungsgemäß nicht wirklich stabil (schon gar nicht „tragend“).
Ein Beispiel, das den Zusammenhang zwischen Normalenausrichtung und Wanddicke zeigen soll:
Man baue am Bildschirm einen Würfel. Dieser besteht im Normalfall aus sechs (Außen-)Seiten. Während ein Mensch nur darüber raten kann, ob der Würfel hohl ist oder mit Material gefüllt, ist dieser Würfel für den Computer (hier: den 3d-Drucker) EINDEUTIG gefüllt, denn er besteht aus SECHS (Außen-)Flächen. Die Außenflächen (die „Normalen“ stehen davon nach außen „ab“) umschließen einen (gefüllten) Innenraum. Dieser Würfel ist teuer im Druck, weil er viel Material enthält. Er ist außerdem schwer. Aber er ist richtig stabil.
Soll der Würfel hohl werden, braucht man für den 3d-Drucker einen zweiten „umgedrehten“ Würfel innerhalb des ersten. Warum „umgedreht“? Weil die AUSSENWÄNDE des inneren Würfels nach INNEN zeigen müssen – das führt dazu, dass der 3d-Drucker keinen „Würfel“ (gefüllt) mehr sieht, sondern sechs miteinander verbundene WÄNDE mit einer gewissen Dicke, in deren Mitte sich nichts befindet. Dieser Würfel ist BILLIG im Druck. Aber er fällt beim Drucken eventuell zusammen (weil in der Mitte nichts ist, das die Decke beim Drucken abstützt). Er ist, abhängig von der Wanddicke, nicht so stabil.
Beim Sintern müsste der hohle Würfel zudem noch Löcher durch die Wände erhalten, damit das Pulvermaterial abfließen kann. Sonst hat man einen hohlen Würfel, der komlett mit Pulver gefüllt ist – teuer und nicht so stabil wie ein echter Vollwürfel.
Soviel erstmal, jetzt zerreißt’s mich halt für den Schmarrn ...
(*) Ich unterscheide zwischen „Tips“ (mit einem „p“), die hilfreiche Anregungen und Vorschläge – also „Hinweise“ geben, und „Tipps“ (mit zwei „p“), die Mutmaßungen, Vermutungen oder Lottoscheine beschreiben. Sch+++ auf die behördliche Rechtschreibung.
