3D-Druck: Erstes eigenes Projekte: Raumreiniger

Wie vermutlich fast jeder Besitzer eines 3D-Druckers, habe ich Anfangs eigentlich nur fertige Objekte aus dem Internet gedruckt, vor allem von thingiverse.com.

Irgendwann wird das aber langweilig und eigentlich will man ja was Eigenes drucken. Vor dem Druck steht aber die größte Hürde: Die Konstruktion.

Für mein erstes Projekt habe ich ein ganze einfaches Objekt gefunden, das dennoch für mich sehr viel Nutzen bringt:

Einen Lüfter-Adapter für einen Raumluftfilter

Bevor man ein 3-D-Objekt drucken kann, muss man es erst einmal erstellen. Dazu benötigt man eine Software.
Zum Glück gibt es die Software recht günstig und teilweise sogar gratis.
Beispielsweise Fusion 360, Tinkercad oder ähnliche.

Ich bevorzuge aber lokale Anwendungen und habe gewisse Vorbehalte gegen CLOUD-Lösungen. Meine Wahl fiel daher auf FreeCAD.

Freecad ist eine kostenlose Software und läuft bei mir perfekt unter Linux Mint. Der Funktionsumfang erschlägt einen am Anfang.
Nachdem ich erst einmal nichts auf die Reihe gebracht habe, bin ich auf Empfehlung zu Tinkercad gewechselt. Damit kann man aber nur “malen”, richtiges Zeichnen funktioniert damit nicht. Daher bin ich schnell wieder zurück zu FreeCAD.
Nachdem ich einige Tutorials angeschaut habe, bin ich dann tiefer in das Programm eingestiegen.
Für den Anfang sollte man sich ein einfaches Objekt konstruieren.
Ich habe dafür ein Tutorial gewählt, das meinem Zielobjekt von den benötigten Arbeitsschritten recht nahe kam. Dann habe ich angefangen zu konstruieren. Nach 2 Stunden war ich fertig.
Als ich das Objekt spaßeshalber noch einmal konstruiert habe, war ich in 5 Minuten fertig. Aller Anfang ist schwer.

Mein erstes 3D-Objekt

Bei mir arbeiten mehrere Druckmaschinen, das gibt Papierstaub und auch Ausdünstungen von sogenannten VOC (das sind Lösemitteldämpfe, nicht unbedingt gesund).
Ich habe eine Belüftungsanlage und nebenbei mit einigen Raumlüftern experimentiert. Die Dinger sind alle laut und teuer. Am besten gefiel mit der Xioami Air Purifier. Davon habe ich mir auch gleich ein Modell gekauft. Den Rundfilter halte ich sehr praktisch. Das Gerät ist aber wie alle anderen Luftreiniger nicht ganz billig. App-Steuerung, WLAN-Anbindung und so einen Quatsch benötige ich nicht.
Die Alternative war ganz einfach:

Man nimmt diesen Rundfilter aus dem Xioami Air Purifer und bastelt sich einen Lüfter oben drauf. Fertig ist ein perfekter Raumluftfilter.

Passende Lüfter habe ich genug im Keller, zu Weihnachten gab es aber eine Aktion mit 5 Lüftern Arctic F14 – 140mm zum Preis von 11,- Euro.
Vielleicht ein Preisfehler? jedenfalls habe ich zugeschlagen.

Fehlt nur noch ein passender Adapter. Und damit mein erstes eigenes 3D-Objekt.

Konstruiert in FreeCAD

Für einfache Objekte reicht ein Meterstab oder Lineal, besser ist aber ein Meßschieber. Zuerst muss man nämlich die benötigten Maße bestimmen.
Der Luftfilter des Xioami Air Purifiers hat einen Durchmesser von 200mm. Daher habe ich einfach zuerst einen Kreis mit 204mm Durchmesser in FreeCAD gezeichnet, die 4mm Überstand sind wichtig!

Kurz überlegt und entschieden, dass der Deckel 15mm mit dem Filter überlappen soll. Daher die Dicke des Kreisobjekts auf 17mm gesetzt.

Damit habe ich einen Kreiskörper, der den Filter auf jeder Seite um 2mm überlappt. Nächster Schritt: einen weiteren Kreiskörper mit 200mm und 15mm als Vertiefung aus dem ersten Körper ausgespart.
2mm Rand bleiben stehen. Damit haben wir einen Deckel für den Lüfter.

Jetzt einfach noch den Lüfter abmessen – die Öffnung des Lüfters ist 135mm im Durchmesser. Also noch einen Körper erstellt mit 135mm x 17mm und wieder als “Vertiefung” eingesetzt. damit wird der erste Körper in der Mitte komplett entfernt. Es bleibt ein Körper mit 204mm Durchmesser stehen, mit 2 umlaufendem Rand und 2mm Bodenfläche, in der in der Mitte ein 135mm Loch ausgespart ist.

Letzter Schritt: Die 4 Bohrlöcher abmessen und einzeichnen, auch wieder als Vertiefungen und mit 5mm Durchmesser, passend zu den Lüfterschrauben.

Sieht doch ganz gut aus. Das ganze als STL exportiert und in Cura wieder importiert.
Cura ist ein sogenannter Slicer, eine Software, die aus meiner Konstruktionsdatei eine Druckdatei erstellt. Dabei wird das Objekt in Schichten (Slices) zerlegt, der 3D-Drucker druckt ja Schicht für Schicht übereinander.

Cura hat meine Datei ohne Beanstandung bearbeitet und für meinen 3D-Drucker aufbereitet. Jetzt kommt der spannende Teil: der Druck mit meinem Anycubic i3 Mega 3D-Drucker.

Unheimlich spannend ist das vor allem deshalb, weil der 3D-Druck so langsam ist. Mein erstes Objekt ging dann mit 204mm Durchmesser auch gleich an die Grenze des Machbaren, der Drucker kann bis 210x210mm drucken.

Nach 4 Stunden konnte ich dann das fertige Objekt entnehmen. Es hat auf Anhieb perfekt gepasst. Mit leichtem Druck ließ sich der Deckel auf den Filter stecken und die Passung war so genau, dass man den Filter am gedruckten Deckel anheben konnte. Das war besser, als erwartet.

Damit der Lüfter dicht anliegt, habe ich noch dünne Schaumstoffstreifen aufgeklebt. Danach den Lüfter mit den beiliegenden Schrauben vorsichtig angeschraubt.

Beim Anschrauben muss man auf die Blasrichtung des Lüfters achten, dafür sind auf dem Lüfter immer Pfeile angebracht, die sind aber oft schwer zu erkennen. Bei diesem Projekt soll die Luft unten seitlich in den Filter eingesaugt und nach oben ausgeblasen werden.

Für die Stromversorgung habe ich einfach ein altes 12V-Netzteil verwendet. Davon habe ich noch eine ganze Kiste voll im Keller.

Man kann alternativ natürlich auch 7V-Netzteile verwenden oder eine Lüftersteuerung, damit der Lüfter leiser läuft. Da kann man noch viel optimieren. Mir reicht ein einfacher Lüfter.
Gedruckt habe ich das Objekt mit PETG, das ist haltbarer und stabiler als PLA. Zwar ist es etwas schwieriger zu drucken, gefällt mir aber insgesamt einfach besser.

Materialkosten: 2,50 Euro für den Lüfter, 2,50 Euro für Druck und Druckmaterial, Netzteil gratis aus der Schrottkiste.
Gesamt also um die 5,- Euro. Da kann man nicht meckern.
Der Filter kostet natürlich extra. Die einfachen Modelle sind ab 20,- Euro erhältlich, die besseren mit Aktivkohle kosten um die 35,- Euro.

Serienproduktion


Mit 3 Filtern riecht man beim Betrieb meiner Maschinen nichts mehr.
So gefällt mir das.

Ich habe auch gleich einen Filter in den Vorratsraum im Keller gestellt.
Eigentlich wollte ich Staub und Pilzsporen einsammeln.
Das Haus ist alt, der Keller kämpft mit Luftfeuchte um 60%, da muss man aufpassen, dass nichts schimmelt.

Luftentfeuchter kosten Strom, Lüften ist aufwändig. Der Filter war als zusätzliche Maßnahme gedacht.
Interessanterweise ist die Luftfeuchte auf 50% gefallen, seit der Lüfter im Raum steht. Ich vermute, dass die Luftbewegung einen Luftaustausch mit dem Treppenhaus erzeugt und damit Feuchtigkeit abtransportiert wird.
Mittlerweile habe ich 4 Luftreiniger gedruckt, alle funktionieren perfekt.

Die Filter gibt es in Grün, Blau und Lila, je nachdem, welche Filterstufe man benötigt. Die Lila Filter haben sogar noch eine antibakterielle Beschichtung und töten Viren und Bakterien ab.
So einen stelle ich dann auch noch ins Schlafzimmer.
Die Lüfter haben weniger als 2W Leistungsaufnahme, das lässt sich verkraften.
Die verwendeten Arctic F14 140mm-Lüfer haben einen Luftstrom von 126m³/h. Mit dem vorgebauten Filter natürlich deutlich weniger. Aber wenn noch 50m³/h übrig bleiben, dann reicht das für viele Anwendungen. Ein Raum sollte min 1x pro Stunde umgewälzt werden. Für Produktionsräume habe ich im Internet Angaben von 5x gefunden.
Mein Produktionsraum hat knapp 30qm, bei 2,3m Höhe wären das ungefähr 70m³.
Die benötigte Mindest-Umwälzung wäre damit 70m³/h, optimal 350m³/h.
Mit 3 selbst gebauten Raum-Reinigern liege ich irgendwo zwischen 150m³ und 200m³, also ganz passabel. Zusätzlich arbeitet ja auch noch meine Absauganlage, die die Raumluft über einen Wärmetauscher durch Aussenluft ersetzt.
Wenn die Drucker gearbeitet haben, dann hat man das bisher nach einiger Zeit deutlich riechen können. Die Hersteller behaupten zwar, das sei alles ungiftig, aber so ganz vertraue ich dieser Aussage nicht. Seit die 3 Raumreiniger laufen, ist kein Geruch mehr feststellbar.

Der Lüfteradapter ist problemlos in FreeCAD konstruierbar.
Auf Wunsch stelle ich aber gerne die Dateien zur Verfügung, falls jemand selbst so einen Adapter drucken möchte.

Das erste Projekt ist damit erfolgreich abgeschlossen.
Weitere Projekte folgen natürlich bald.

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