• Tjenester
  • PC
  • Server
  • Nettverk
  • Programmering
• Kontakt
• Om
  • Om psdigital
  • Referanser
  • Priser
• Annet
  • Datatips
  • Blog
  • bits & bytes
  • Artikler >
    • Telnet
    • Dualboot
    • Remote Desktop

Du er her: Hjem --> Annet --> bits & bytes --> 3d-print armaturhåndtak

3d-printe armaturhåndtak

Det begynte med et ødelagt håndtak til armaturet i dusjen. Det endte opp med en kode som kan produsere egne torx-trekkere.

Håndtaket som knakk

Armaturet (blandebatteriet) til badekaret er gammelt (70-tallet?), og badet enda eldre (1930?). En dag røk plasthåndtaket som regulerer vanntrykket.

Fig. 1 Armaturet til badekaret før og etter at håndtaket som regulerer vanntrykket ble ødelagt.

Armaturet er av merket Osy, som ble overtatt av Oras i 1983. Jeg hørte med flere rørleggere, samt grossisten Brødrene Dahl A/S på Bryn - det var umulig å skaffe reservedeler. Eneste de kunne anbefalle var å kjøpe et nytt armatur og få det montert av en rørlegger. Det kostet omtrent 5000 kroner. Det må være en billigere og bedre måte. 3d-printing to the rescue!

Fig. 2 Det ødelagte plasthåndtaket. Det er den indre sylinderen som har sporene (gjengene) som dreier torx-skruen på armaturet. Sylinderen har fått et brudd og en del er brukket av.

Fig. 3 På armaturet står det igjen en hankjønn torx skrue, laget i metall.

På armaturet sto det igjen en torx-skrue med 20 punkter (20 topper og 20 bunner). Skruen var 8mm i ytre diameter. Vinkelen på hver topp var godt under 90 grader - nærmere 45 grader.

For å kunne bruke dusjen nå må man bruke en tang på skruen for å regulere vanntrykket.

Oppgaven

Utfordringen var å designe et håndtak som passer til torx-skruen og gjør det mulig å rotere denne med hånden, uten bruk av tang. For så å printe ut håndtaket på en 3d-printer.

Arbeidsgangen

1. Kom frem til en håndtak-design og modeller håndtaket i et 3d-program.
2. Eksporter modellen til en .stl fil.
3. Importer modellen inn i et 3d-slicer program. Her settes printer-parametre.
4. Eksporter modellen til en .gcode fil. gcode-filen inneholder kommandoer som 3d-printeren forstår.
5. Kopier .gcode filen til et SD-kort (eller et SDHC-kort - avhengig av kompatibilitet med printeren).
6. Sett SD-kortet inn i 3d-printeren. Husk å mate i filament. Trykk Play. Da er printeren igang. Det tar rundt en time å printe ferdig.
7. Test det ferdige håndtaket på badet.

Designet

Jeg bestemte meg for et så enkelt design som mulig til å begynne med. Bare noe som får jobben gjort. Slik at jeg får dusjet. En rektangulær kube med et 8mm diameter hull med 20 takker, hver takk på 90 grader, bør gjøre jobben.

Program for 3d-modellering

Vi behøver et program som kan modellere i 3 dimensjoner, og som kan eksportere til en .stl fil. Mine viktigste kriterier var:

• Jeg ønsker et gratis eller billig program. Fordi jeg har ikke gjort 3d-printing før. Alltid lurt å prøve seg litt frem før man investerer.
• Programmet må være stabilt og ikke krasje. På min Windows 10 maskin.
• Det må være egnet til å modellere armaturhåndtaket. Det bør altså være rettet mer mot ingeniøren enn kunstneren.

Jeg endte opp med følgende to finale-kandidater:

• OpenSCAD. Her fremstilles modellen ved å skrive kode.
• DesignSpark Mechanical. Her modelleres det på "vanlig måte" - grafisk og interaktivt.

Begge programmene er passe størrelse - dvs det er ikke gigantiske programmer som tar masse harddiskplass og som jeg bare vil bruke en brøkdel av funksjonaliteten i. Ingen av programmene er Cloud-basert, noe jeg ser på som en fordel da det gir bedre sikkerhet samt mulighet til å modellere uten å være tilknyttet internett. DSM er basert på SpaceClaim, et kommersielt program. OpenSCAD har ikke noen slik kommersiell "mor", er vedlikeholdt av kun en person (?), men er inspirasjon til andre liknende prosjekter - summasumarum så er OpenSCAD mer utsatt for å gå konkurs. På den annen side - det virker som OpenSCAD har klart å designe et program som ikke gaper over for mye - et program for design av enklere ingeniørmessige komponenter. En fordel med OpenSCAD er at programmet kjører både på Windows, Mac og Linux. DSM er bare for Windows. Jeg leser på nettet at det har vært en feil i DSM - programmet slutter plutselig å starte. Den største forskjellen mellom programmene - nemlig at man skriver kode i OpenSCAD - virker som en fordel for mitt prosjekt - jeg skal lage en enkel komponent, men med sjanser for at modellen må endres mange ganger før det blir riktig.

Jeg ender opp med OpenSCAD.

Standardprogrammet for seriøs modellering av maskindeler er SolidWorks. Men dette er *ikke* gratis. Andre kandidater for mitt vedkommende var: Autodesk Fusion 360 (gratis 30-dagers trial, deretter 40 dollar/måned eller 300 dollar/år), OnShape (laget av tidligere SolidWorks ingeniører, sky-basert, alle modeller laget på gratisversjonen er fritt tilgjengelige for alle), Tinkercad (sky-basert, likner ellers på OpenSCAD bare litt dårligere på alle kriteriene), SketchUp (ikke laget for 3d-printing, fungerer for noen mens andre har trøbbel), Blender (et gratis, stort program først og fremst for 3d-kunstneren), 3d-builder (følger med Windows 10, kan lastes ned for Windows 8, ville muligens gjort jobben for meg - men usikker på om det er bra nok på nøyaktig målsetting av komponenter), Autodesk 123Design.

3d-slicer program

Dette er et program der man spesifiserer parametre til 3d-printeren. Eksempelvis: hva slags materiale man vil printe i, hvor høye temperaturer dette materialet skal varmes til under printingen, hva slags struktur skal det være inne i modellen (tomrom? solid? kube-struktur? honeycomb?) etc.

Det finnes flere alternativer. Cura er det mest brukte og det jeg ender med. Det er gratis, og laget av Ultimaker - som er de som også har laget printeren jeg skal bruke.

Filament

Filamentet er materialet 3d-printeren bruker for å fremstille modellen. Det finnes mange typer materialer, men de to mest brukte er:

• ABS-plast
• PLA-plast

Generelt er jeg ikke noen stor fan av overdreven plast-bruk. Uansett: ABS er et sterkere materiale og noe mer komplisert å printe med. PLA er mer miljøvennlig - både i forhold til helse for den som printer (innånding av avgasser), og i forhold til nedbrytning på søppelfyllingen. PLA blir mitt foretrukne materiale.

Jeg har forhørt meg litt angående toksisiteten til filamenter. I email fra den seriøse 3d-printer produsenten Prusa fikk jeg følgende informasjon: "I just got a confirmation from our supplier (Plasty Mladec - http://www.filament-pm.cz/) that both the PLA and ABS filaments are BPA-free."

Jeg ble også tipset om at ROKIT Inc. selger to ikke-toksiske filamenter, ROKIT Inc. Announces the Release of Two New Non-Toxic 3D Printer Filaments.

3d-printer

Jeg eier foreløpig ikke noen egen printer (kan ha endret seg når dette leses). Litt søk på nettet åpenbarte at Deichmanske bibliotek har en Ultimaker 2+ printer man kan komme innom og bruke. De har også PLA plast-filament. Folkeverkstedet på Deichmanske. Alt var gratis å bruke. Takk til Deichmanske for et fint tilbud.

Fig. 4 På Deichmanske hadde de en Ultimaker 2+ 3d-printer og PLA filament.

Her står det litt rundt dette filamentet - egenskaper, toksisitet etc: 3DNet PLA 2.85 (0.75kg)

3d-modellen i OpenSCAD

Fig. 5 Modell av en enkel armaturkran i OpenSCAD (den tredje og endelige versjonen).

Ferdig printet modell

Det var enkelt å komme frem til en fungerende design. Det jeg trodde ville være vanskelig - nemlig å finne et hull som passet og var sterkt nok til å dreie torx-skruen, viste seg å være enkelt. Det spilte ingen rolle at hakkene var 90 grader på håndtaket og 45 grader på armatur-skruen. Første printede utkast passet. Jeg måtte noen turer innom biblioteket allikevel for å finne passe lengde på håndtaket.

Fig. 6 Første og andre versjon av håndtaket. Hullet fungerte fint. Første versjon hadde for kort håndtak - det ble veldig tungt å rotere torx skruen. I andre versjon er håndtaket noe lengre, men fortsatt for kort. Her har printeren også gjort en feil - en overflate er ikke lagt på. Man ser dermed det indre av håndtaket og at det består av en kube-struktur. For økt styrke kan dette settes til "solid" i slicer-programmet. For vår anvendelse var kube-strukturen mer enn sterk nok.

Fig. 7 Tredje og endelig versjon.

Fig. 8 Armaturet med det nye håndtaket.

Fig. 9 En annen versjon.

Fig. 10 Denne versjonen har hull så det kan skrus fast. Slik det opprinnelige håndtaket var.

Fig. 11 Ultimaker 2+ på Folkeverkstedet.

Konklusjon

Materialet PLA var overraskende solid og hardt. Dette gir mulighet for anvendelser.

Man kan få en bra 3d-printer for mellom 5000 og 10 000 kroner. Eksempelvis en Prusa.

Et interessant prosjekt, som inspirerer til gjentakelse.

Referanser

1. OpenSCAD hjemmeside
   http://www.openscad.org
2. Ultimaker hjemmeside
   https://ultimaker.com