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3D-Druck für die Modellbahn

Seit die 3D-Drucker erschwinglich wurden, haben sie immmer mehr Einzug in den Modellbau gefunden, nicht nur für die Modellbahn. Es lassen sich damit prima Zuhause Modelle im 3D-Druck herstellen. Portale wie Tingiverse bieten nahzu grenzenlose Vielfalt an teilweise kostenlosen Modellen in wechselnden Qualitätsstufen. Bei anderen Portalen wie Cults ist die Qualität manchmal besser, aber die Modelle sind auch öfter kostenpflichtig. Gerade Kleinzubehör kann so überhaupt erst selbst gebaut werden.

Druckverfahren

Dabei gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Drucksysteme. Natürlich gibt es noch mehr Verfahren, aber das sind dann derzeit teuere Profigeräte. Ein FDM-Drucker bringt aus einer Düse geschmolzenen Kunststoff, ein sogenanntes Filament, auf einer Platte auf und baut dadurch das Modell auf der Platte stehend auf. Dabei fährt der Kopf mit der Düse ständig die zu druckende Fläche ab. So entsteht Schicht für Schicht das Modell. An den so so gedruckten Modellen erkennt man deutlich die einzelnen Schichten. Die Auflösung ist gröber als bei einem DLP-Drucker, dafür ist das Handling nicht ganz so eine Sauerei.

Ein DLP-Drucker arbeitet anders. In einer Schale, die unten mit einer durchsichtigen und haftungsarmen Folie verschlossen ist, taucht eine Bauplatte in flüssiges Resin. Unter der Folie ist ein Display, darunter eine UV-Lichtquelle. Das Display lässt nur an den zu belichtenden Stellen das Licht durch. Dort härtet das Resin aus und klebt an der Bauplatte fest. Nachdem die Schicht ausgehärtet ist, fährt die Bauplatte wieder hoch, dass neues Resin unter die Platte fließen kann, und dann wieder runter, wo die nächste Schicht ausgehärtet wird. Auch hier entsteht so Schicht für Schicht das Modell. Quasi zieht die Bauplatte das Modell aus dem Resin. Auch hier erkennt man die einzelnen Schichten, aber die sind deutlich dünner und damit nicht so auffallend. Die Auflösung ist aber je nach Drucker schon beeindruckend, teilweise kann man bei N-Figuren einzelne Finger erkennen. Für Spielzeug für Kinder eignet sich solch ein Drucker jedoch nicht.

Dieses Verfahren ist für die kleinen Modelle, wie wir sie bei der Modellbahn brauchen, besonders gut geeignet, hat aber so seine Probleme. Deshalb gehe ich auf das DLP-Verfahren hier besonders ein.

 

Gesundheitsgefahren und Schutzausstattung beim 3D-Druck

Zuerstmal ist festzustellen, dass das flüssige Resin nicht besonders gesundheitsfördernd ist. Es sollte auf keinen Fall auf die Haut kommen, denn das ist noch gefährlicher als die Dämpfe0. Einen guten Überblick bietet die Broschüre des Umweltbundesamtes und eine Abhandlung von The3DPrinterBee. Resin wird am ehesten über die Haut oder über die Dämpfe aufgenommen. Deshalb sind besonders Handschuhe wichtig. Ideal sind natürlich chemikalienbeständige Handschuhe aus Nitril nach der EN 374. Eine Atemmaske ist empfehlenswert. Natürlich gibt es neben den Klassischen Resinsorten auch pflanzenbasiertes Resin und Wasserwaschbares Resin. Die sind aber nur wenig unproblematischer, denn unausgehärtet sind auch sie giftig, wassergefährdend und können die genannten gesundheitlichen Schäden verursachen. Alles in allem kein unproblematisches Zeug. Damit muss man halt nur vorsichtig umgehen und der Verantwortung für sich und der Umwelt gerecht werden.

Welcher Raum eignet sich für den 3D-Druck?

Aufgrund des vorherigen Absatzes sollte klar sein: Die Küche ist es nicht und das Schlaf-, Wohn- und Kinderzimmer auch nicht. Ideal ist ein Raum, der nur für den 3D-Druck verwendet wird. Der Raum sollte sich gut lüften lassen, das ist wichtig. Ich habe mir in einem früher mal als Bad geplantem Eck einen kleinen Raum eingerichtet. Hier drucke ich, lagere halbfertige Produkte und verpacke meine Bausätze. Das Fenster ist zwar nicht so groß, dafür ist der Raum aber auch klein.

Solch ein Raum steht aber nicht jedem zur Verfügung, da muss man dann vielleicht auch mit nicht so optimalen Lösungen, wie z.B. der Garage klarkommen. Klar ist, dass Dämpfe entstehen, auch wenn man sie nicht riecht – sie sind da. Und halt auch nicht unbedenklich. Hat man keinen geeigneten Raum zur Verfügung, sollte man überlegen, ob man nicht auf den 3D-Druck verzichtet. Kein Modell ist die eigene Gesundheit wert. Oder man greift auf einen Druckservice zurück.

Reinigung

Nach dem Druck muss der 3D-Druck gereinigt werden. Hier ist besondere Sorgfalt notwendig. Dass Rauchen hier gefährlich ist, versteht sich aufgrund der verwendeten Materialien von selbst. Ich verwende einen mehrstufigen Reinigungsprozess. Zuerst wird mit etwas Brennspiritus die abgelöste Basisplatte mit dem 3D-Druck grob abgespült. Der Spiritus kann mehrfach verwendet werden, aber er enthält Resin. Dann kommt die Grundplatte in einen Behälter mit Isopropylalkohol und wird dort geschwenkt. Das ist die Vorreinigung. In diesem Behälter reichert sich das meiste Resin an, der IPA wird trüb. Danach kommt das Teil in die Hauptreinigung, ein identischer Behälter, ebenfalls mit IPA gefüllt. Hier reichert sich nur wenig Resin ab. Dort bleibt der komplette 3D-Druck dann auch ein paar Stunden. Danach kommt das Bauteil in den dritten Behälter mit IPA, die Nachreinigung. Auch hier bleibt das Teil eine ganze Weile.

Zuletzt wird der Druck in ein Bad mit Seifenwasser gelegt, um die letzten Rückstände, auch die vom IPA wegzuspülen, denn das gibt unschöne weiße Ablagerungen. Dann muss Alles erst mal trocknen. Auch das Seifenwasser wird trüb, aber vom IPA. Trüben IPA kann man durch einen Kaffeefilter wieder klar filtrieren. Wenn IPA ersetzt werden muss, üblicherweise das in der Vorreinigung, verwende ich dafür das IPA aus der Hauptreinigung, dort kommt das aus der Nachreinigung hin und in die Nachreinigung kommt frisches IPA.

Vorsicht, weder das IPA noch das Seifenwasser darf in die Kanalisation geschüttet werden. Man kann das IPA in die Sonne stellen und danach filtern, damit kann man dann immer noch die erste Spülung machen. Oder man lässt es verdunsten, bis nur noch feste ausgehärtete Bestandteile übrig sind. Die sind ungefährlich. Genauso verfährt man mit der Seifenlösung. Wasserwaschbares Resin braucht zwar kein IPA, aber das Wasser darf trotzdem nicht in die Kanalisation gelangen.

Nachhärten

Fertig ist unser 3D-Druck jetzt aber immer noch nicht. Die Supports müssen noch entfernt werden und richtig unbedenklich wird unser Bauteil erst, wenn es unter UV-Licht nachgehärtet wurde. Ich habe mir dafür aus einer Metallbox und einem UV-LED-Band eine Nachhärtebox gebaut, das ist recht kostengünstig. Dort verbleiben die Teile 10 bis 15 Minuten und härten so nach. Das nennt sich Curing. Manche Supports an besonders emfindlichen Stellen sollte man schon vorher entfernen, weil das nachgehärtete Resin natürlich härter und damit auch spröder wird. Besonders empfindliche Teile sollte man daher vor dem Nachhärten bereits von den Supports befreien – natürlich mit Handschuhen. Entfernt man die Supports nach dem Aushärten, muss man aufpassen, das das Modell nicht beschädigt wird. Eine Brille ist dabei dringend zu empfehlen, weil Stücke der Supports oder der Grundplatte gerne wegfliegen, und das kann buchstäblich ins Auge gehen.