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3D-Druck Werkstatt

Modellbahnwerkstatt 4.0

Für die Modellbahnwerkstatt sind viele ehemals kompliziert zu beherrschende Maschinen nutzbar geworden. Neben dem Hype um den 3D-Druck ist das das CNC-Fräsen und die Laserbearbeitung. Aber zum Erfolg führt erst das Zusammenspiel aus Hardware und Software.

Nachfolgend möchte ich die wichtigsten Verfahren mit ihren Vor- und Nachteilen aus meiner Praxis vorstellen. Zu den Kosten schreibe ich auch etwas.

CNC-Fräsen in der Modellbahnwerkstatt

Am längsten verfügbar für die Modellbahnwerkstatt ist das spanabhebende Fräsen. Für viele Werkstücke ist die manuelle Bearbeitung, neben dem Drehen, vollkommen ausreichend. Allerdings ist die Fertigung mehrerer gleicher oder komplexer Teile zeitaufwendig und fehleranfällig.

Schruppen XPS
Schruppen von XPS mit einem Einscheider

Dies wird durch die Ansteuerung der Fräse mit einem Rechner deutlich vereinfacht. Musste man vor einigen Jahren noch die Fräsbahnen mühsam per Hand programmieren, so kann man mittlerweile das Fräsprogramm aus einer Zeichnung im Computer per Mausklick erzeugen.

Vorteile CNC-Fräsen

  • Breite Materialauswahl: Holz, Kunststoff, Metall (außer Stahl)
  • Genau: 5/100 mm sind erreichbar
  • Großer Bearbeitungsraum
  • Breites Spektrum an Werkzeugen und Erweiterungen
  • Hohe Fertigungsgeschwindigkeit
  • Für einfach Teile reicht oft eine 2D-Zeichnung
  • Nur wenig Nachbearbeitung der Werkstücke

Nachteile CNC-Fräsen

  • Gute Maschine und Zubehör sind teuer
  • Kräfte beim Bearbeiten, Werkstücke müssen gespannt werden
  • Bedienung ist komplex, Einarbeitung aufwendig
  • Hinterschneidungen mit mit hohem Aufwand
  • Lautstärke, Staub – Werkstattsauger zu empfehlen
  • Gefahr rotierender Werkzeuge, Quetschgefahr beim Verfahren

Kosten CNC-Fräsen

Eine brauchbare Fräsmaschine für einfach Arbeiten kostet ab 1500€, bei höheren Anforderung muss man ab 3000€ kalkulieren. Für Werkzeuge und Zubehör sollte man nochmal den gleichen Preis rechnen.

3D-Druck in der Modellbahnwerkstatt

Das additive Fertigungsverfahren 3D-Druck hat in den letzten Jahren einen ziemlichen Hype erfahren. Das FDM-Verfahren „Würstchenleger“ eignet sich bestenfalls für funktionale Teile, da die Oberflächenqualität nicht ausreichend ist.

Damit werden die Kleineisen gedruckt
Anycubic Photon 3D-Drucker

Für gute Oberflächenqualität ist der Resindruck oder DLP die richtige Wahl, nur dieses Verfahren ist für den Heimgebrauch erschwinglich. Es ist immer ein Volumenmodell notwendig, das mit einer zum Drucker gehörenden Software aufbereitet wird.

Vorteile 3D-Druck DLP

  • Nahezu beliebige Formen mit Hinterschneidungen möglich
  • Drucker günstig

Nachteile 3D-Druck DLP

  • Geringe Materialauswahl, teures Material, oft spröde
  • Genauigkeit 1-2/10 mm
  • Geringer Bauraum
  • Umgang mit Chemikalien, Entsorgung
  • Immer 3D-Vorlage notwendig
  • Nachbearbeitung aufwendig: Waschen, Stützen entfernen, Härten, Schleifen

Kosten 3D-Druck DLP

Für Drucker und Zubehör sollte man 200-500€ ausgeben. Das flüssige Druckmaterial ist teuer, ab 40€ pro 500 ml. Dazu kommen Reinigungsmittel und weiteres Verbrauchsmaterial.

Ein Lasercutter für die Modellbahnwerkstatt?

Durch Laserschnitt und Gravur entstehen sehr viele Gebäude und Zubehör. Das Material wird durch einen gebündelten Laserstrahl verdampft oder verbrannt. Als Vorlage dient eine 2D-Zeichung oder ein gerastertes Bild. Die Vorbereitung für den Lasercutter ist sehr einfach.

Lasercut in der Modellbahnwerkstatt
Lasercut von Mauerwerk

Es gibt billige Lasercutter aus China, deren Sicherheit zweifelhaft ist und die in Europa nicht verkauft werden dürfen.

Vorteile Lasercutter

  • Berührungslose Bearbeitung, kein aufwendiges Spannen
  • Feiner Schnitt mit etwa 0,2 mm Breite
  • Viele preiswerte Werkstoffe können bearbeitet werden (Holz, Papier, Pappe, einige Kunststoffe)
  • Große Bearbeitungsfläche
  • 2D-Zeichung ausreichend
  • Kaum Nachbearbeitung

Nachteile Lasercutter

  • Keine Hinterscheidungen
  • Begrenzte Dicken beim Schneiden durch Fokuspunkt
  • Genauigkeit materialabhängig 1-4/10 mm
  • Gravurtiefe und Schnittbreite materialabhängig
  • Staub, Geruch – Abluft oder Filter zwingend notwendig
  • Laserstrahl kann zu Erblindung, Brandwunden oder Feuer bei unsicheren Maschinen führen

Kosten Lasercutter

Lasercutter mit den notwendigen Sicherheitseinrichtungen und einer Klassifizierung für den Betrieb durch Laien gibt es nur wenige. Ein solches Gerät ist der Mr Beam II für rund 3500 €, der auch mit einem passenden Abluftsystem erhältlich ist. Dafür ist das meiste Material sehr günstig, Papier, Fotokarton oder MDF hält die Folgekosten niedrig.

Und was ist mit Kombigeräten für die Modellbahnwerkstatt?

Könnte man nicht mit einem 3D-Drucker auch Fräsen und Lasergravieren? So würde man statt drei Maschinen nur eine in der Modellwerkstatt stehen haben! Bei genauer Betrachtung ist das keine gute Idee, denn die Anforderungen sind zu unterschiedlich. Es treten beim Fräsen Kräfte und Momente auf, die Maschine muss stabil sein. Beim Lasern ist eine schnelle Bewegung eines leichten Laserkopfs notwendig. Bei 3D-Druck mit dem FDM-Verfahren braucht man eine beheizte Druckplatte, beim Fräsen möchte man die Werkstücke spannen können. Ein Lasercutter muss sicher den Austritt von Laserlicht verhindern, beim Fräsen soll der Arbeitsraum zum Rüsten oder Werkzeugwechsel gut zugänglich sein. Kombigeräte vereinen die unterschiedlichen Anforderungen nur unzureichend und sind ein schlechter Kompromiss.

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