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3D-Druck mit Archicad

Gebäude 1:1 drucken mag zukünftig normal sein, im Kleinen aber auch heute schon eine gute Ergänzung beim Modellbau. Wie das Modell in Archicad vorbereitet werden kann, Welche Druckverfahren und Software es gib und was man beachten sollte...

Inhaltsverzeichnis

Um Modelle für den 3D Druck zu erzeugen, stehen in Archicad verschiedenste Optionen zur Verfügung. Massenmodelle können schnell und einfach mit den Morphwerkzeug modelliert werden, aber auch anhand des BIM-Modells lassen sich dank intelligenter Filter und Darstellungsmöglichkeiten Druckdaten erzeugen.

In unserem Webinar #006 Archicad + 3D-Druck haben wir uns intensiv mit dem Thema auseinander gesetzt und zeigen, wie Modelle in Archicad erstellt und aufbereitet werden, welche Druckverfahren es gibt und worauf man achten sollte.

Übrigens, in unserer Modellieren mit Archicad Schulung lernen Sie alle wichtigen Werkzeuge und Funktionen kennen, die es Ihnen ermöglichen Ihre Projekte 3D so aufzubauen, dass Sie diese nicht nur für Ihre BIM-Planungsprozesse sondern auch den Druck bestens verwenden können.

Welche 3D-Druck-Verfahren gibt es?

Zunächst ist wichtig zu wissen, mit welchen unterschiedlichen Verfahren wir ans Ziel kommen können.

FDM – Fused Deposition Molding

FDM-Druck ist die am weitesten verbreitete und günstigste Option, um Modelle in 3D zu drucken. Diese Variante haben wir auch in unserem Webinar gezeigt. Wie der Name “Fused Deposition Molding” schon vermuten lässt, werden dabei die Modelle in der Regel Schicht für Schicht aus geschmolzenem Material (Filament) aufgebaut, das üblicherweise auf Rollen in den Stärken 1,75 mm oder 3 mm dem Drucker zugeführt wird. Dabei werden für gewöhnlich nur die Oberflächen massiv gedruckt, im Innern der Modelle wird lediglich eine Stützstruktur erzeugt. Durch diese Art des Druckverfahrens ergeben sich einige Vor- und Nachteile:

+ Die Drucker sind verhältnismäßig günstig
+ Das Material ist verhältnismäßig günstig
+ Große Auswahl an Materialien, Holz, Carbon, PLA, Nylon, …
+ Gesundheitlich unbedenklich (je nach Filament)

– Die Druckgeschwindigkeit ist relativ langsam
– Nicht alle Formen einfach druckbar, ggf. müssen Modelle aufgeteilt oder Stützstrukturen ergänzt werden.

Die Auswahl an Druckern ist mittlerweile sehr groß – in unserem Webinar verwenden wir den Creatilty Ender 3 pro und den Makerbot Replicator 2. In der Zwischenzeit haben wir auch gute Erfahrungen mit einem Prusa i3 MK3S+ machen können.

SLA – Stereolithografie

Bei der Stereolithografie wird das Modell aus einem Flüssigkunststoff (Resin) erzeugt, der mittels Licht, UV-Stahlen oder Laser aushärtet. Dadurch ergibt sich eine extreme Detailgenauigkeit sowie die Möglichkeit sehr komplexe Formen zu drucken. Durch das lösungsmittelhaltige Resin, sollte auf jeden Fall auf eine gute Belüftung geachtet werden, außerdem ist in der Regel eine Nachbehandlung der Drucke zum vollständigen Aushärten notwendig.

+ Sehr hohe Genauigkeit
+ Die Drucker sind mittlerweile verhältnismäßig günstig

– Das Resin ist relativ teuer
– Die Druckfläche ist vergleichsweise klein
– Die Druckgeschwindigkeit ist relativ langsam
– Gesundheitsschädliche Lösungsmittel im Resin

Sintern

Sinter-Druckverfahren gibt es viele: Kunststoff wird Schicht für Schicht verklebt oder geschmolzen, Ton befeuchtet und später gebrannt, selbst Metall lässt sich mittlerweile verarbeiten. Was die Sinterverfahren in der Regel gemeinsam haben ist, dass die Modelle schichtweise aus einem Granulat oder Puder aufgebaut werden und die Drucker sehr teuer sind. Durch die verschiedenen Möglichkeiten haben die gedruckten Modelle die unterschiedlichsten Eigenschaften, auch Druckzeit und erforderliche Nachbehandlung variieren stark. Anwendung finden Sie aufgrund der hohen Kosten hauptsächlich in der Industrie z.B. beim Prototyping. Durch die wachsende Zahl an Dienstleistern in diesem Bereich, werden die Verfahren aber zunehmend auch für die breite Masse interessant.

+ Hohe Genauigkeit
+ Hohe Geschwindigkeiten möglich
+ Die Auswahl an zu verarbeitenden Materialien ist groß: Kunststoff, Metall, Ton, Glas, …

– Sehr hohe Anschaffungskosten

Modelle aus Archicad exportieren

Für den Export der Modelle stehen unterschiedliche Dateitypen in Archicad zur Verfügung. Wählen Sie dazu im 3D Fenster den Befehl “Ablage” – “Sichern als…” aus dem Menü. Die gängigsten Dateiformate für das 3D-Printing sind STL und OBJ.

Um aus dem digitalen Modell ein echtes werden zulassen, muss eine Software, ein sog. Slicer, diese in für den Drucker verständliche Befehle übersetzen. Darüber hinaus müssen verschiedene Dinge wie Drucktemperatur, Geschwindigkeit, Kühlung oder Stützstrukturen (Supports) festgelegt werden. Viele Hersteller liefern dazu eine entsprechende Software mit. Den benötigten G-Code können Sie allerdings auch mit weiteren Tools erzeugen, einige der Beliebtesten sind:

In unserem kostenfreien Webinar #006 Archicad + 3D-Druck zeigen wir Ihnen den Weg vom Archicad Modell über den Export, die Vorbereitung im Slicer bis hin zum fertigen Druck.

Modell in Archicad für den Druck vorbereiten

Massenmodell

Mit dem Morph gibt es in Archicad ein Werkzeug, nicht nur um den Brutto-Rauminhalt gemäß DIN277 zu bestimmen oder Sonderbauteile zu modellieren, es eignet sich auch hervorragend um in einer frühen Planungsphase ein Massenmodell sowie die Umgebung zu erstellen. Die Detailtiefe haben Sie beim Modellieren selbst in der Hand und können diese dem Maßstab entsprechend anpassen. 

Da das Drucken sehr großer Modelle mitunter sehr lange dauern kann und die Größe des Druckbereichs begrenzt ist, bietet es sich an, den 3D-Druck mit klassischen Modellbaumethoden zu kombinieren z.B. für das Gelände, sodass dort die gedruckten Gebäude platziert werden können.

Detailmodell

Auch das klassische BIM-Modell aus Archicad kann mit wenigen Schritten für den 3D-Printer vorbereitet werden. Die Gefahr dabei ist, dass zu kleine Bestandteile die Qualität des Drucks negativ beeinflussen und die Druckzeit in die Höhe treiben oder Auskragungen und Überhänge zu Fehlern führen, die im schlimmsten Fall den Druck unbrauchbar machen.

  1. Ebenenkombination einstellen
    Blenden Sie alle unnötigen Modellbestandteile wie Möbel aus.
  2. Detaillierungsgrad anpassen
    Mit der Modelldarstellung können Sie gegebenen Falls die Detailtiefe der verbliebenen Objekte anpassen.
  3. Modell filtern
    Mit der Funktion “Elemente in 3D filtern und schneiden…” können Sie Bauteile wie Fenster und Türen, die sehr kleinteilig sein können und keine eigene Ebene haben ausschalten.
  4. Modell zuschneiden
    Dank 3D-Schnitt und Markierungsrahmen können Sie das Modell in Archicad so aufteilen, dass die Größe des Druckbetts berücksichtigt und Auskragungen und Überhänge vermieden werden. Im Zweifel müssen später im sog. Slicer zusätzliche Stützstrukturen erzeugt werden.

Was gibt es zu beachten?

Allen 3D-Druck-Einsteigern wollen wir zum Schluss noch einige Tipps aus unserem Webinar mitgeben, die auch wir lernen mussten, wenn es darum geht den Druckprozess dann tatsächlich zu starten:

  1. Level
    Das Druckbett muss bei den meisten 3D-Printern exakt ausgerichtet werden, dieser erste Schritt ist für das gelingen des Drucks essenziell.
  2. Ausreichen Filament
    Es gibt nichts ärgerliches, als wenn kurz vor Ende eines langen Druckvorgangs die Rolle leer ist.
  3. Angezeigte Einstellungen überprüfen
    Beim Start kann ein kurzer Blick auf das Display des Druckers nicht schaden, stimmen Temperatur und Kühlung?
  4. Erster Layer
    Zumindest die erste Schicht sollte man genauestens beobachten, haftet diese z.B. nicht richtig auf dem Druckbett ist häufig der gesamte Druck zum Scheitern verurteilt.
  5. Level
    Dieser Punkt ist so wichtig, dass man ihn ruhig zwei mal erwähnen kann.

In unserem Webinar zu 3D-Druck gehen wir auf diese Punkte und mehr noch einmal ausführlich ein.

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