3D-Druck-Tutorial, Teil 2: Konstruktion mit Blender, OpenSCAD und Co.

Aufgezeichnet

Klaus Knopper

Für eine 3D-Konstruktion kommen neben der Technik des maßgenauen Konstruierens auch künstlerische und ergonomische Aspekte zum Tragen. Freie Software kann dabei helfen, fehlendes zeichnerisches Geschick zu kompensieren.

Letztlich ist 3D-Design ein Thema, das aus mehreren Teilgebieten besteht: dem technischen für die Konstruktion der Teile gemäß den Maßvorgaben, dem künstlerischen – es soll gut aussehen, was für das Marketing wichtig ist – und für beide Richtungen relevanten Aspekten der Ergonomie. Hier gilt es, Gesichtspunkte wie leichtes Handling, das Reduzieren von Verletzungsgefahr oder Fehlbedienung zu berücksichtigen. Dieser zweite Tutorialteil konzentriert sich auf die technische Konstruktion, legt aber auch Wert auf Ergonomie und die Gewährleistung von Druckbarkeit auf den verfügbaren 3D-Drucker-Arten. Die künstlerisch-handwerkliche Komponente ist teils Übungssache, aber hierfür gibt es auch diverse Studiengänge, für die dieser Artikel natürlich kein Ersatz sein kann.

Die meisten hier vorgestellten Programme bieten Hilfen, die fehlende „Zielgenauigkeit“ oder mangelndes zeichnerisches Geschick durch die maßgenaue Eingabe von Daten kompensieren. OpenSCAD verzichtet sogar komplett auf das Zeichnen oder Positionieren mit Maus oder Grafiktablett. Doch dazu später mehr.

Kein(e) Zeichenkünstler(in), kein Problem!

Das wohl bekannteste Open-Source-Programm zum Erstellen von 3D-Objekten und -Szenen dürfte Blender sein. Es bietet neben dem Zeichnen beweglicher Modelle, 3D-Rendering und dem Editieren von 3D-Objekten auch die Option, animierte Filme zu generieren.

Zuerst wirkt Blender auf den 3D-Konstrukteur schockierend überladen: Es gibt viele Bedienelemente, die dazu mit oft nicht intuitiven Fachbegriffen beschriftet sind. Tatsächlich arbeitet man meist mit Tastaturkombinationen, die nicht immer ein grafisches Bedienelement als Äquivalent besitzen. Die Komplexität ist also noch höher, als sich aufgrund des GUI zunächst vermuten lässt. Es bedarf eines großen Monitors mit hoher Auflösung, um die benötigten Untermenüs und Reiter öffnen zu können. Für die erforderliche Bedienbarkeit empfiehlt sich auch ein Trackball oder Grafiktablett. Ähnlich wie bei anderen umfangreichen Programmsuiten verwenden Nutzer je nach Anwendungszweck aber nur einen Bruchteil der verfügbaren Funktionen.

Erste Konstruktionsschritte mit Blender

Auch wenn Blender für reine Konstruktionsaufgaben möglicherweise nicht das ideale Werkzeug ist, soll das Beispiel einer kugelförmigen Schale die Vorgehensweise beim Erzeugen einer für einen SLS-3D-Laser druckbaren Vorlage verdeutlichen. Blender zeigt zu Beginn als Standardobjekt einen Würfel, der sich durch Drücken der Taste X oder per „Entfernen“ entsorgen lässt. Anschließend wählt man als ersten Schritt im linken Menü unter „Create“ die Form „UV Sphere“ aus. Die Größe lässt sich bei Bedarf mit „Tools/Scale“ verändern, was für dieses Experiment aber nicht nötig ist.

Mit einem Zylinder lässt sich in die Kugel ein großes Loch bohren (Abb. 1).

Für das Generieren einer Hülle muss man das Objekt zunächst aushöhlen. Die Funktion, die sich nach Auswahl der Kugel (rechte Maustaste über der Kugel in Blender) im rechten Menü unter „Modifier/Solidify“ findet, arbeitet bei Blender, verglichen mit MeshLabs „Uniform Remeshing“-Filter aus dem ersten Tutorialteil [1], außerordentlich zuverlässig. Sie bietet mit dem Wert Clamp auch die Möglichkeit, Artefakte durch fehlende Eckpunkte zu reduzieren. Die in Abbildung 1 gezeigten Einstellungen mit Offset 1, Thickness 5 und Clamp 10 liefern ein brauchbares Ergebnis.