Nuragica

[SUI 12]

Hallo zusammen,

Ich möchte etwas zum 3D-Druck der Nuragica berichten. Nachdem ich nun einige Kleinteile für die RG65 gedruckt habe (Segelservohalterung, ...) und seit ein paar Monaten einen Prusa i3 MK3 3D-Drucker besitze, wurde es Zeit, das RG65-Rümpfe ausdrucken auszuprobieren. Zudem erhoffen wir uns im Nuragica-Projekt frühes Feedback zum Boot und Design, welches dann in den Formenbau einfliessen kann.

Prusa i3 MK3 in der selbstgebauten "Hülle"

Erste Probedrucke mit PLA

Ein Boot zu zeichnen, welches "druckbar" ist, unterliegt einigen Anforderungen:

• Die erste Beschränkung ist in meinem Fall (und vermutlich für die meisten anderen Drucker auch) der Bauraum des 3D-Druckers (25 cm X 21 cm X 21 cm). Daher wurde das Boot in 4 Segmente aufgeteilt. Dabei lohnt es sich, das komplexeste Teil mit den Anformungen für Kielmasttasche so klein wie möglich zu gestalten - dieses Teil muss nämlich allenfalls mehrmals ausgedruckt werden.
• Weiter kann man sich zu Materialwahl Gedanken machen. Eine gute Materialübersicht findet man zum Beispiel hier. ABS fällt aus der Auswahl, da es bei so grossen Teilen schwierig zu drucken sei und stark verzieht ("Warp"). PLA ist nicht wirklich UV-beständig. So war die Wahl klar für mich auf PETG gefallen - es ist einfach zu drucken und recht "flexibel".
• Ein anderere Punkt ist auch die Druckart, welches einen Einfluss auf das Design hat. Ich habe die Rumpfteile im sogenannten Spiralmodus gedruckt. Das bedeutet, man hat minimale Wandstärke (es wird nur ein "Faden" spiralförmig Schicht für Schicht ohne Unterbruch aufeiander aufgebaut). Daher ist das Gewicht gering. Man kann dann aber nicht beliebige Überhänge konstruieren, sonst baut man sich ein Loch ein... Für den Rumpf ansich kein Problem, nur bei Decks-Anformungen hatte ich kleine Schwierigkeiten. Ob die Wandstärke (ca. 0,5 mm gemessen) im Spiralmodus genügend robust ist für den Alltagsbetrieb des Bootes wird sich herausstellen.
• Zu guter letzt muss man natürlich ein 3D-Modell im CAD haben, damit man sich etwas Drucken kann. Dafür habe ich Fusion360 verwendet. Wenn man schonmal mit einem CAD gearbeitet hat, ist die Lernkurve mit Fusion steil. Und als "Hobbyist" erst noch gratis.

Im folgenden ein paar Eindrücke aus dem CAD:

Seitenansicht aus dem CAD - Rumpf ist in vier Segmente unterteilt

Ansicht Unterseite - Anformung Kieltasche sichtbar

Schnitt durch den Rumpf mit Bugspant, Kiel-Masttasche und Ruderkokerhalterung

Die gedruckten Teile habe ich als Volumenkörper modelliert - das war ein Tipp von Andreas. So hat die slicer-Software (Prusa Slic3r in meinem Fall) weniger Probleme die richtigen Bahnen zu berechnen. Die Spanten, Kielmasttasche und die Ruderkokerhalterung sind im "konventionellen" Druckmodus gedruckt. Teilweise habe ich Stützstruktur aus PETG generiert, damit die Überhänge gut wurden.

Im nächsten Beitrag werde ich euch ein paar Bilder vom allerersten Druck zeigen und was ich dabei gelernt habe. Bin auf euer Feedback gespannt.

Gruss
Kaspar

[Torti]

Schöne Erklärung, Kaspar.
PETG ist leider etwas flexibler als PLA und vor allem gefährdet bei kurzer, harter Belastung. Platzt dann einfach. Daher halte ich 0,5mm für sportlich. Für ein Testboot sollte es gehen, wenn ihr jegliches Anecken vermeidet.
Ich drucke ja auch nur im Spiralmodus. Bei mir haben alle Vertiefungen, oder Absätze Schrägen von mindestens 50 Grad in Richtung Druckaufbau. Sonst gibt es Fehlstellen, oder richtig große Löcher.
Ich bin jetzt auch an einem Punkt, wo der komplette Innenausbau Geschichte ist und nur noch die Mast-Kieltasche, sowie der Ruderkoker getrennte Teile sind, alle anderen Halterungen für die Servos werden gleich in die Rumpfform integriert und dienen gleichzeitig der Rumpfversteifung.

Hier der Heckbereich. Servomount und Schotführung sind versenkt und dienen der Verstärkung. Der Ruderkoker wird entweder durch den Bauch (Trennung der Rumpfteile), oder durch den Arsch eingeklebt. Markierung für die Ruderachse ist mitgedruckt und dient gleichzeitig als Körnung für den 3mm-Bohrer...die Achse sitzt also im Winkel wenn man nicht ganz blöd ist.

Hier der Bugbereich mit der Vertiefung für die Winde. Wird auch nur von oben eingesetzt und verschraubt. Die Röhrchen werden dann nach Bedarf gebogen und eingeklebt.

Vielleicht hilft es ja...

[SUI 12]

Hallo miteinander

@Torti: sehr schönes Teil was du da zeigst - alle Funktionen in möglichst wenigen Teilen zu integrieren ist genau die Stärke des 3D-Drucks. Gehe ich richtig in der Annahme, dass du eine Segelwinde einbaust? Und wurde das Rumpfteil auf dem Bild schon lackiert?

Seit dem letzten Beitrag ist einige Zeit vergangen - die Arbeit an der Nuragica ging unterdessen auch weiter. Gerne berichte ich davon in diesem Beitrag.

Die vier verschiedenen Rumpfteile wurden im schon erwähnten Spiralmodus gedruckt. Hier ein paar Bilder davon:

Von links nach rechts: Bug- und Hecksektionen

Kielmasttasche - wurde "stehend wie eingebaut" mit Stützstruktur gedruckt

Das Gewicht ist folgendermassen: Bugsektion 14 g, Mittlere Bugsektion 24 g, Mittlere Hecksektion 32 g und Hecksektion 21 g. Dann noch Kielmassttasche, welche 22 g wiegt. Gibt ein Gewicht von 113 g, ohne Klebstoff.

Wie Torti schon agetönt hat, ist das PETG recht flexibel - das kann ich bestätigen. Beim Zusammenbau und Handling ist mir dann auch an einigen Stellen beim Übergang vom Deck zum Rumpf der Rumpf entlang den gedruckten "Fäden"/Layern aufgeplatzt. Ausserdem habe ich festgestellt, dass es auf den planen Flächen zu relativ starken Beulen kommt. Ein weiteres "Problem" handelt man sich ein, wenn man die Flächen zu wenig steil macht. Das gibt dann undichte Stellen.

Gebrochene Stelle am Rumpf - Bruch zwischen den "Fäden"/Layern

Leichte Beulen in der mittleren Bugsektion

Undichte Stelle bei der Vertiefung auf dem Deck für die Kieltasche

Beim Drucken des nächsten Modells möchte ich die hier beschriebenen Probleme versuchen zu minimieren. Mit einer grösseren Düse (0.6 mm anstelle den Standard 0.4 mm) sollte die Wandstärke grösser werden. Die Layerhaftung kann wohl auch noch etwas verbessert werden, wenn man mit den Einstellungen für Lüftung und Temperatur spielt. Die undichten Stellen kann man, so wie Torti schon beschrieben hat, mit genügend Schräge vermeiden.

Das Zusammenkleben der gedruckten Teile hat sich etwas schwieriger gestaltet als agenommen. Ich habe die Rumpfteile mit CA oder UHU Hart geklebt. Manchmal hat's gehalten, manchmal nicht... Ich konnte nicht genau herausfinden wieso. Da wären systematische Versuche notwendig, um da eine gute Lösung zu finden. Die Kielmasttasche habe ich mit Epoxy eingeharzt und ein bisschen Gewebe. Auch die geplatzten Stellen am Rumpf habe ich so verstärkt. Das Deck um die Kielmasttasche habe ich auch noch mit Airexplatten versteift, da mir das zu weich vorkam. Im folgenden noch ein paar Bilder im Direktvergleich mit der Nuraghe.

Deckansicht der beiden Modelle Nuraghe (weiss) und Nuragica (rot)

Ansicht des Buges - deutlich grösseres Volumen bei der Nuragica und ein breiter Bugspant

Rumpfunterseite - auch hier ist das grössere Volumen im Bugbereich der Nuragica zu erkennen. Ausserdem hat die Nuragica teilweise einen leichten V-Spant

Heckansicht - Rundes Heck ohne Knick bei der Nuragica

Freue mich auf euer Feedback. Der nächste Beitrag wird vom Einbau der RC-Komponenten und der Jungfernfahrt handeln.

Gruss
Kaspar

[Torti]

Das Wellen bekommst du bei PETG nicht in den Griff.
Bauteilkühlung ist bei PETG nicht so gut...daher die Probleme mit der Layerhaftung.
...und ja, ich nutze das kleinste Hacker-Ditex als Winde. Nur 25g und mit einer 40er Trommel schnell und stark.
Die Teile auf dem Bild sind unbehandelt! Auf dem ersten Bild siehst du noch den Auflagerand vom Drucken.
Ich drucke nur noch in Nylon-Carbon. Ok, IOM natürlich nicht!
Das Eumakers Nylon-Carbon lässt sich gut verarbeiten (270 Grad) und hat ne unglaubliche Layerhaftung!
Dazu hat es gedruckt ein spez. Gewicht von ca.1...damit schwimmt es sogar. Rumpfgewicht von unter 90g machbar-natürlich verklebt. Verklebung mit ganz normalen Klebeharzen problemlos möglich.
Du solltest alle Möglichkeiten nutzen, um dem Rumpf Stabilität zu geben, also keine Ausschnitte, sondern Vertiefungen. Senkt die Druckzeit, senkt das Gewicht durch weniger Klebestellen und erhöht die Stabilität.
Meine RG hat genau 7 zu verklebende Teile:
Zwei Rumpfteile, Bugspant, Heckspant, Masttasche, Ruderkoker und Lukenring(Gewinde).
Ich könnte den Rumpf auch einteilig mit Heckspiegel drucken, aber dann wird der Einbau der Schotführung und des Ruderkokers nervig.

[Newnip]

Hallo liebe RG65 Segler!

Vor einiger Zeit haben Andreas, Kaspar und Ich das Projekt Nuragica gestartet, dem Nachfolger Modell der Nuraghe (viewtopic.php?f=24&t=1374). Nach Segeltests mit einem 3D gedruckten Prototypen haben wir nun die Rumpflinien der Nuragica überarbeitet. Die Hauptmerkmale des Bootes sind dieselben wie im ersten Beitrag bereits erwähnt: Das Boot hat eine ausgeprägte Kante im Bugbereich, während der “Chine” am Heck im Vergleich zur Nuraghe verschwunden ist. Die Kante im Bug ermöglicht zusätzliches Volumen: Dies sollte einerseits die Vorwindeigenschaften bei Starkwind verbessern (weniger Stecker) und gewährleistet einen positiven Trim (Bug hoch bei zunehmender Krängung). Letztere Eigenschaft hatte auch die Nuraghe, nur wurde der positive Trim bei Krängung mit einer bezüglich des Widerstands ungünstigen Heckform erzwungen. Ein Vergleich zwischen Nuraghe und Nuragica ist angehängt.

In der Folge haben wir Urmodell und Negativformen für die Nuragica entworfen. Dabei wollten wir neue Wege beschreiten und ausprobieren. Insbesondere wollten wir den Nachteil einer klassischen zweiteiligen Form vermeiden, bei der die beiden Rumpfhälften entlang der Mittellinie zusammengefügt werden müssen. Daher haben wir uns für eine drei teilige Form entschieden, bei der eine separate Form für die Bug Haube vorgesehen ist.

Nuragica

Nuraghe vs Nuragica

In den kommenden Beiträgen wird Kaspar vom Formendesign und Andreas vom Formenbau berichten.

Mit besten Grüßen,
Tobi

[SUI 12]

Hallo miteinander,

Eigentlich schulde ich noch ein Beitrag zur 3D-gedruckten Nuragica und deren Jungfernfahrt... Kommt später...

Zuerst zum Thema Formenbau und CAD was Tobi angesprochen hat. Nach den Versuchen mit der 3D-gedruckten Vorab-Nuragica sind wir an die Konstruktion der Formen gegangen. Dabei hatten wir folgende Ziele:

• 3-teilige Form bestehend aus zwei Rumpfhälften und einer Bughaubenform - wir wollten hauptsächlich eine neues Konzept im Vergleich zur verbreiteten zweiteiligen Form ausprobieren und mit diesem Konzept kann die spezielle Bughaube gut umgesetzt werden.
• Eine Herstellung der Rümpfe im Vakuum und mit Infusion muss möglich sein.
• Einfacher Ausbau der Form mit Kiel- und Masttasche muss möglich sein, ohne aufwändiges Ausrichten beim Zusammenbau der laminierten Teile. Ausserdem sollen individuelle Lösungen für Kiel-Masttasche möglich sein um z.B. unterschiedlich dicke Schwerter aufnehemn zu können.
• Wir wollten die Formteile drucken, da der 3D-Drucker ohne Überwachung durch jemanden laufen gelassen werden kann und da das Nachbearbeiten der Oberfläche (Spachteln, Schleifen, Lackieren) in etwa gleich aufwändig wäre wie beim Fräsen mit der verfügbaren Fräse.

Die Konstruktion der Formen beginnt beim Rumpf und der Trennung Rumpf-Bughaube. Die Rumpfhälften (Negativformen) entstehen dann aus dem Positiv (3D-gedruckt in fünf Teilen) und aus einem Trennbrett zur Herstellung der Form. Hier ein paar Details illustriert mit Bildern zur Form für die Rumpfhälften.

Positivform mit Grundplatte - links und rechts Anformung für Vakuum und Infusion.

Kleiner Einschnitt an Bug und Heck - dient zur Markierung für das spätere Abschneiden

Kiel angeformt - für die saubere Positionierung der Kiel-Masttasche

Verbindung zur Rumpfhaube mit Überlappung an der Rumpfhälfte

Urform (positiv) - daraus entsteht dann die erste Formhälfte (rechts)

Linke Formhälfte - mit Kanal für Dichtschnur, da beim Vakuum die Formhälften dicht verschlossen sein müssen

Ansicht Negativform der Rumpfhälften

Die Positivform der Bughaube ist ebenfalls gedruckt (einteilig) und daraus wird die Negativform hergestellt. Auch hier noch ein paar Bilder zur Illustration.

Positivform Bughaube

Negativform Bughaube - Absatz für späteres trimmen des laminierten Teiles integriert

Wie aus den Formen dann ein Rumpf entsteht, folgt im nächsten Beitrag. Danach wird Andreas berichten, wie die Form in der Praxis gebaut wird.

Gruss,
Kaspar

[SUI 12]

Guten Abend,

Nun der Folgebeitrag zum Formenbau der Nuragica im CAD. Gerne möchte ich etwas erläutern wie die Formen für die Fertigung der Teile aussehen - das erklärt vielleicht die eine oder andere Gestalt der Form.

Die beiden Rumpfhälften werden wie im Bild unten gezeichnet verwendet. Am Bug und am Heck hat es Anformungen für den Anschluss für das Vakuum und/oder Harzinfusion. Die Rumpfhälften müssen "dicht" sein bei dieser Technik, daher die Rille für eine Dichtschnur entlang der Rumpfunterseite. Das Gewebe wird eingelegt, Vakuum und Infusion eingerichtet mit den Schläuchen, Sack, Anschlüssen und Tape. Danach kann der Rumpf entformt werden, indem man die Formhälften öffnet.

Rumpfhälfte und "Laminierkonzept"

Ähnlich soll das bei der Bughaube funktionieren, da wäre dann die Infusionsrichtung nicht längs sondern quer.

Bughaube Laminierkonzept

Um ein fertiges Boot zu bauen sind dann mehrere Teile benötigt, so wie im Bild unten zu sehen: Rumpf (der Einfachheit halber gezeichnet ohne Anformung für Bughaube), Bughaube, Hecksteil und ein Decksteil. Hecksteil und Bugteil können dann in der gehärteten Rumpfschale, welche sich noch in der Form befindet, eingebaut werden. Danach wird das fast fertige Boot aus der Form genommen und das Bugteil angeklebt - entweder in einer Art Lehre (3D-gedruckt) oder "freihand".

Verschiedene Teile bilden das fertige Boot

Soviel zur Theorie wie wir uns das gedacht haben - Andreas zeigt euch nun die Umsetzung im Formenbau.

Gruss,
Kaspar

[andyhoff]

Tolle Mannschaft und tolles Projekt .. ganz großes Kino

Verfolge begeistert jeden Beitrag von euch und bin sehr gespannt auf das Ergebnis.
Aber den Aufwand mit der extra Bughaube hatte ich so nicht betrieben. Wenigstens den Verlauf der Naht hätte ich etwas einfacher (am Deckradius) gestaltet. Andreas hat es damit sicher nicht so leicht .. aber der macht das schon

Viel Erfolg!

[Newnip]

Hi Andy,

Danke fuer die Blumen und gleichfalls!

Ja, Andreas wirds schon richten falls wir was am Computer ueberdacht haben

Zur Trennline Bughaube/Rumpf: 1. Wollte ich die verklebung grad als Aussteiffung der Bug Seiten nutzen. Die Deckskante ist ja schon steiff genug und braucht nicht noch doppeltes material das fuer die Ueberlappung gebraucht wird. 2. Ist die Oeffnung am bug von oben grosser wen die deckskante in der Bughaube integriert ist. Das macht das laminieren, grad wenn wir mit Vakuum ran wollen, einfacher. Hoffe das erklaert das Design und zeigt dass die Wahl der Trennline nicht nur optisch ist.

Tobi

[Donk]

Hallo zusammen!

Da es keine Fragen mehr an Tobi oder Kasper gibt, möchte ich Euch ganz langsam und möglichst ausführlich über den Formenbau informieren und werde dies in mehreren Steps machen um Euch die Möglichkeit für Fragen etc. zu geben.

Wir nutzen für die Erstellung des Urmodells die Technik des 3D-Drucks

Drucker ist in diesem Fall ein modifizierter CR10 mit einem Druckbereich von 300mm x 300mm x 400mm! Modifiziert deshalb, weil er ein MKS GEN 1.4 Board und ein weiteres Touchdisplay erhalten hat mit Firmwareänderung.
Als Slicer wurde hier Simplify 3D in der aktuellen Version 4.1.2 genutzt. Ich möchte ja keine Werbung machen, aber für mich ist es eines der besten Slicer im 3D Druck Bereich! Ja kostet etwas, lohnt sich aber!
Ein Nachteil dabei... man hat nur 2 Lizenzen. Ich habe 3 Rechner und muss immer wieder mal switchen.

Druckeinstellungen waren glaube 0,2mm Schichthöhe bei 60mm/s Druckgeschwindigkeit und Dauer pro Segment lag bei etwa 16h.
Insgesamt haben wir das Urmodell in 4 Segmenten gedruckt.

Das Urmodell für die Haube wird separat gedruckt und wird aktuell noch nicht berücksichtigt.

Man sieht bei dem Material (PLA) noch schön das "Infill" durch.

und dann wurde alles zusammengesetzt. Ohne Probleme! Wenn man seinen Drucker im Griff hat, dann klappt alles
Nach dem zusammensetzen und verkleben kam das fillern und schleifen dran...

Fortsetzung folgt....