Konstruktion, Fertigung
und Software

Haus für Igeltanreks

Mein erstes eigenes Teil. Bei uns leben zwei Igeltanreks im Terrarium — kleine Insektenfresser aus Madagaskar, die tagsüber ein dunkles Versteck brauchen. Gekauftes passte weder in der Grösse noch beim Einstieg.

Gelöst mit einer Steckverbindung ohne Kleber: Wände und Boden greifen ineinander, das Dach liegt lose auf. Das war die eigentliche Bedingung — zum Reinigen muss sich alles wieder zerlegen lassen, ohne dass etwas bricht. Gedruckt in Holzfilament, damit es im Terrarium natürlich wirkt.

Sandbad

Für dieselben Tiere: eine offene Schale zum Sandbaden. Die Herausforderung war der Rand — hoch genug, damit der Sand drin bleibt, niedrig genug zum Einsteigen.

Die Bambusoptik der Kanten ist bewusst gewählt: Sie fügt sich in die Einrichtung ein, statt nach Kunststoff auszusehen. Der Dachüberstand hält Einstreu von oben ab.

Hinterleuchtete Bilder

Zwei gerahmte Motive, gedruckt statt graviert. Das Bild entsteht durch unterschiedliche Wandstärken: Wo das Material dünn ist, kommt viel Licht durch, wo es dick ist, wenig. Erst mit der Beleuchtung dahinter wird das Motiv sichtbar.

Das ist anspruchsvoller als eine Gravur — die Stärkeabstufung muss zum Filament und zur Lichtquelle passen, sonst wird das Bild flau oder säuft in den dunklen Partien ab. Die Abstufung findet man nur über Probedrucke.

Erinnerungstafel zur Geburt

Eine Tafel in Herzform, die eine ganze Familie zeigt: die Hände aller Familienmitglieder ineinandergelegt, dazu die Namen der Kinder und die Eckdaten der Geburt — Datum, Uhrzeit, Gewicht und Grösse.

Der Rand trägt ein umlaufendes Herzmuster, das der Kontur folgt — parametrisch angelegt, damit es sich mitzieht, wenn die Grundform sich ändert.

Änderungen ohne Neuzeichnen

Der entscheidende Unterschied zur einfachen Modellierung: Jeder Arbeitsschritt bleibt in der Historie erhalten und lässt sich nachträglich anpassen.

Kommt später ein anderer Name oder ein anderes Mass dazu, ändere ich den betreffenden Schritt — der Rest baut sich neu auf. Das ist der Unterschied zwischen zehn Minuten und einem neuen Nachmittag.

Flaschenschneider für ein Filament-Recycling

Entstanden im Arbeitstraining bei FocusWork. Die Idee der Gruppe: aus leeren PET-Flaschen 3D-Druck-Filament herstellen. Dafür muss die Flasche zuerst in einen gleichmässig breiten Endlosstreifen geschnitten werden — je genauer der Streifen, desto gleichmässiger später der Filamentdurchmesser.

Mein Teil war dieser Schneider — fertig nach 21 Konstruktionsständen. Jede Version brachte eine Erkenntnis: wie die Flasche geführt wird, wie die Klinge sitzt, wie sich die Streifenbreite einstellen lässt, ohne dass es klemmt. Im Team habe ich ausserdem für andere Teilnehmende Bauteile konstruiert und gedruckt.

Druckluftmotor

Eine vorgegebene Übung nach Anleitung: zwölf bemasste Zeichnungsblätter, zehn Einzelteile plus Schrauben — die aufwendigste Baugruppe, die ich bisher gezeichnet habe.

Der Lohn zeigt sich am Schluss: Die Teile müssen sich gegeneinander bewegen können, ohne zu klemmen. Montage und Lauf habe ich als Animation ausgegeben.

V8-Motor

Schulaufgabe; die Vorlage habe ich mir selbst gesucht — ein bemasster Zeichnungssatz einer Hochschule. Nachgezeichnet sind Zylinderblock, Zylinderkopf, Kurbelwelle, Ventile und Riemenscheibe.

Schnitte, Gewinde und Fasen sind vorgegeben: Liegt eine Bohrung unbequem, kann man ihr nicht ausweichen — sonst passt das nächste Teil nicht mehr.

Wenn es passen muss

Die Duplo-Schienen ergänzen eine vorhandene Bahn — Kupplung und Spurmass sind vorgegeben, ein Zehntel daneben und sie halten nicht.

Bei der Grossmutter hing der Schubladenboden durch — dafür die Verstärkungsleiste. Das Kühlschrankteil ersetzt den Auslaufnippel der Wasserentnahme: oben die am Original abgenommene Passung, unten eine Schlauchtülle, damit niemand mehr mit dem vollen Glas durch die Küche muss.

Varianten statt Neuzeichnen

Die Fidget-Platten gibt es in vier Rastern — 6+6, 10+10, 12+6+6 und in Herzform — dazu passende Deckel. Der Grundkörper bleibt, geändert wird nur die Anordnung.

Auf der Ausgabe zum Valentinstag steht „ich liebe dich" in sieben Sprachen. Die Stücke sind Geschenke für Familie und Freunde.

Digitaler Bilderrahmen mit eigener Verwaltungssoftware

Angefangen hat es mit einer Handskizze: Magnete, Seitenteil, Frontplatte. Heute ist es ein fertiges Gerät — ein gravierter Holzrahmen um ein 7-Zoll-Touchdisplay, darin ein ESP32-S3 mit selbst geschriebener Firmware.

Dazu gehört FrameManager, eine Windows-Anwendung, die den Rahmen einrichtet, Fotos überträgt, Alben verwaltet und die Firmware aktualisiert. Sie liegt in Version 0.2.4 vor, ist digital signiert und wird über drei Kanäle ausgeliefert. Zum Gerät gibt es ein 16-seitiges Handbuch in Alltagssprache.

Auf dem Rahmen laufen dreizehn kleine Anwendungen — Sonnenstand, Planetenbahnen, Mondphase, Sternenhimmel, das Bild des Tages der NASA. Der Startbildschirm fasst fünfzehn Kacheln, die Auswahl lässt sich am Rechner zusammenstellen und aufs Gerät schicken.

Musikbox Tonuino

Ein Gehäuse für eine RFID-Musikbox, 158 mm Kantenlänge, gedruckt und in Betrieb. Der Deckel trägt das Lesefeld und die beschrifteten Tasten, seitlich sitzt der Lautsprecher, der hintere Deckel hält über Magnete.

Das Gehäuse muss sich um vorhandene Hardware legen: Platine, Lautsprecher, Taster und Kartenleser geben Masse und Lage vor, die Konstruktion hat sich danach zu richten. Die Baugruppe steht bei rund 200 Konstruktionsschritten.

„Lieber Papa"

Ein Aufsteller mit graviertem Gedicht, ausgeschnittenem Bildfeld, aufgesetztem Motiv und steckbarem Standfuss. Mein meistbeachtetes Stück.

Was man dem fertigen Teil nicht ansieht: In der Arbeitsdatei liegen drei Fassungen nebeneinander — Deutsch, Englisch und Italienisch. Das Gedicht ist für jede Sprache eigens gesetzt, denn die Zeilen werden unterschiedlich lang und müssen trotzdem in dieselbe Kontur passen. Wer eine Vorlage nur übersetzt, bekommt ein unruhiges Schriftbild.

Wanduhr mit Katzenmotiv

Ein Geburtstagsgeschenk. Links die Arbeitsdatei aus der Lasersoftware, rechts das fertige Stück an der Wand.

An der Zeichnung sieht man, wie so ein Auftrag vorbereitet wird: Schwarz die Aussenkontur zum Durchschneiden, Magenta die Innenausschnitte der Ornamente, Cyan die Herzen — verschiedene Farben für verschiedene Bearbeitungen, damit die Maschine jede Linie richtig abarbeitet. Dazu die Bohrung für das Uhrwerk.

Die feinen Ranken sind das Anspruchsvolle daran: Zwischen den Ausschnitten bleiben schmale Stege stehen. Ist die Leistung zu hoch oder der Vorschub zu langsam, brechen sie heraus — deshalb kommt vor solchen Stücken das Leistungsraster.

Vor dem Werkstück kommt der Test

Jedes neue Material bekommt zuerst ein Leistungsraster: Ein Brett wird in einem Gitter aus Leistungs- und Geschwindigkeitswerten abgefahren, damit die richtige Einstellung feststeht, bevor das eigentliche Werkstück eingelegt wird. Das kostet ein Probestück und rettet im Zweifel ein Werkstück, das nicht zu ersetzen ist.

Vom Papier auf den Laser: Für das Brett mit den Namen haben die Kinder ihre Namen von Hand geschrieben. Ich habe die Blätter abfotografiert, die Züge in Inkscape zu sauberen Vektoren nachgezeichnet und die Kontur an die Lasersoftware übergeben. So steht am Ende die echte Handschrift im Holz und nicht eine Schriftart, die so ähnlich aussieht. Dasselbe Verfahren funktioniert für eine Skizze, ein altes Typenschild oder eine Dichtungskontur.

FabCost

Eine Anwendung, die Material, Maschinenzeit und Arbeitsschritte eines Werkstücks erfasst und daraus den Aufwand berechnet. Modular aufgebaut: Ein Kern verwaltet die Stammdaten, die Module docken darüber an.

Enthalten sind unter anderem Stücklisten, Lagerverwaltung, Chargenverfolgung, Belegerfassung per Texterkennung und Berichte. Das Modul für den 3D-Druck ist eines von vielen.

Technisch reizvoll war die Modulverwaltung: signierte Schlüssel, geprüft gegen einen eigenen Server, mit Bindung an das Gerät.