Einreichung Digitale Kultur 2008-2 RepRap - Open Source Selbstreplizierender 3D-Drucker

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Wir und der RepRap Prototyp

Der von uns gebaute RepRap Prototyp während des Druckens

Gedruckte Ringe

Detailansicht eines gedruckten Ersatzteils

Neuer und Alter Druckkopf - Alle Kunststoffteile des neuen Druckkopfes wurden vom alten gedruckt.

Daten

Projekt/Einrichtungsname: RepRap - Selbstreplizierender Open Source 3D-Drucker
Einreichung bei: Digitale Kultur
Einreichende: Philipp Tiefenbacher, Marius Kintel
Fördersumme: 8800 EUR

Kurzbeschreibung

Stellen Sie sich vor, Sie hätten einen 3D-Drucker, mit dem Sie beliebige Dinge herstellen können: vom Gebrauchsgegenstand bis zum Kunstwerk. Die Schwierigkeiten und Kosten der industriellen (Massen-)Produktion würden Ihrer Kreativität nicht länger Grenzen setzen. Dieser 3D-Drucker würde weniger kosten als die meisten Mobiltelefone und könnte alles reproduzieren, was aus Kunststoff besteht - inklusive der meisten Teile von sich selbst. Science Fiction? Genau das ist das Ziel des RepRap-Projektes!

RepRap ist Freie Hardware und Freie Software (GPL). Das Projekt wird im Rahmen einer internationalen Kollaboration entwickelt und steht unter dem Motto "Wealth without money": freie Technologie für den Ausbruch aus der Konsumgesellschaft und die Entfaltung des kreativen Potentials aller Menschen.

Einen ersten Prototypen haben wir bereits entwickelt. Es ist aber natürlich noch viel zu tun. Mit den beantragten Fördermitteln werden wir diese Vision der Zukunft weiter vorantreiben.

Ausführliche Beschreibung

Technik

Der Kunststoff, den wir zum 3D-Drucken verwenden, ist ABS. ABS ist sehr gebräuchlich: viele Gebrauchsgegenstände, Spielzeuge und auch Legosteine bestehen zu einem grossen Teil daraus. Das Drucken der Objekte funktioniert im Prinzip ganz einfach: Das Objekt wird schichtenweise aufgebaut. Der Druckkopf, den man sich in etwa wie eine Mini-Heißklebepistole vorstellen kann, trägt auf die Grundplatte eine dünne Linie Kunststoff auf. Aus diesen Linien formt er die erste Schicht des 3D Objekts. Dann bewegt sich der Druckkopf ein wenig nach oben und beginnt mit der zweiten Schicht usw. Der von uns bereits fertiggestellte RepRap-Prototyp verwendet hierbei eine Schichtdicke von 0.35mm. Wie der Druckkopf bewegt werden muss, damit der gewünschte Gegenstand entsteht, wird mit der freien RepRap Software direkt aus dem 3D Objekt errechnet.

Normalerweise verwendet man für die Fertigung von Kunststoffteilen Spritzgusstechnik. Diese verursacht aber enorme Kosten und kommt deshalb nur für sehr grosse Stückzahlen in Frage. Ein RepRap hingegen ermöglicht das Fertigen von Einzelmodellen. Die Möglichkeiten reichen von Kunstgegenständen über Ersatzteile zu Schmuck oder Teilen für mechanische Konstruktionen, die ansonsten nur sehr schwer in dieser Genauigkeit herzustellen wären. RepRap ist ein weiterer Schritt in Richtung der Personalisierung der digitalen Produktion.

Unsere Ziele

Ziel unseres Projekts ist es, den von uns gebauten Prototypen zu verbessern, damit Teile für einen neuen RepRap zu drucken (Selbstreplikation) und nach Möglichkeiten zu suchen, wie alte Kunststoffteile recycelt werden können.

Der bestehende Drucker ist noch lange nicht perfekt. Einige Teile verschleißen bei dem bisherigen Design zu schnell. Hier müssen andere Werkstoffe gefunden und Prototypen gefertigt werden, um die Zuverlässigkeit des Druckers zu erhöhen. Bis jetzt kann der Drucker nur Kunststoffteile drucken. Zum Bau des neuen Druckers sind immer noch Motoren, Elektronik, Gewindestangen, Federn, Schrauben usw. notwendig. Doch mit mehreren Druckköpfen könnte man in Zukunft auch andere Kunststoffe oder auch elektrisch leitende Materialien drucken.

Die Druckqualität soll ebenfalls gesteigert werden. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung wäre ein Ventil, mit dem man das Auftragen des Kunststoffes noch feiner steuern kann, als das jetzt der Fall ist.

Ziel des Projektes ist es auch, das Drucken von eigenen Gegenständen möglichst einfach zu machen. Derzeit muss der 3D Drucker noch mit Hilfe eines PCs eingerichtet werden und auch die 3D Daten müssen noch über USB von einem PC kommen - den replizierten Drucker wollen wir weitgehend autonom machen, sodass er auch ohne externen PC verwendbar ist.

Eine weitere interessante Möglichkeit, deren technische Realisierung wir im Zuge dieses Projekts untersuchen wollen, ist das das Recyceln alter Gegenstände. Dadurch wäre diese freie Form des 3D-Drucks nicht nur wesentlich billiger, sondern auch resourcenschonender und nachhaltiger als kommerzieller 3D-Druck. Kommerzielle 3D-Drucker sind für "nur" etwa 30.000 Euro erhältlich, die wahren Kosten liegen aber bei den Plastikpatronen, die zum Drucken benötigt werden. Obwohl das Rohmaterial (ABS) in industrieller Fertigung nur wenige Cent kostet, werden hier enorme Preise verlangt. Für wiederverwendetes Plastik würden lediglich die Energiekosten für das Schmelzen anfallen.

Philosophie

RepRap ist im Gegensatz zu kommerziellen Rapid-Prototypern ein freies Projekt. Die 3D-Designs für den Drucker und die gesamte verwendete Software sind im Internet frei unter der GPL-Lizenz verfügbar. Dieser Ansatz von Freier Hardware und Freier Software macht es möglich, dass Menschen aus der ganzen Welt zu dem Projekt beitragen. RepRap wird durch Beiträge aus der Community laufend inkrementell verbessert.

Die freie Technologie von RepRap wird es möglich machen, die Marktverzerrungen, die der der Enfaltung des kreativen Potentials der Menschheit entgegenstehen, zu korrigieren. Unser Ziel ist es, den Zugang zu digitaler Fertigung in Wien (und in der ganzen Welt) offener und freier zu machen. Wir sehen diese Einreichung auch als Chance, mit interessierten Menschen in Verbindung zu treten und die Tauglichkeit des RepRap für Projekte aus der Community zu testen.

Verwendung der Fördergelder

Ziel des RepRap Projektes ist es, die Kosten für einen replizierten 3D-Drucker auf unter 500€ zu senken. Für die Entwicklung und Verbesserung der Technik und der Prototypen fallen aber wesentlich höhere Kosten an.

Kosten für Weiterentwicklung

Sensoren 700€
Elektronik 700€
Werkzeuge 900€
nicht druckbare Kunststoffe 500€

Verbrauchsmaterial

Rohmaterial (ABS) 500€
diverse Bauteile 500€
Metallteile 500€

Kosten für Selbstreplikation

Kosten für neuen Drucker Modell "Darwin" 500€
Transportkosten 300€
(Video)dokumentation/Flyer/Broschüren 800€
Kartenleser für autonomen Druck 500€

Kosten für Recycler (geschätzt)

Elektronik 500€
Mechanik 1500€
Rohmaterial (Granulat) 400€

Summe der Kosten: 8800€

Wir suchen bei NetzNetz um eine Fördersumme von 8800€ an. Die oben nicht aufgeführeten Personalkosten werden aus Eigenmitteln finanziert.

Querverbindungen zu anderen Projekten aus der Szene

Die ersten Kontakte zwischen RepRap und der Netznetz Community gehen in das Jahr 2006 zurück, als Vik Olliver beim Paraflows Festival im Metalab einen RepRap-Prototypen präsentierte.

2007 war Bre Pettis Artist in Residence bei monochrom und baute für die Roboexotica 2007 einen RepRap, der Gläser für Cocktails drucken sollte. Nach dem Festival überliessen uns Bre und monochrom freundlicherweise den ersten Prototypen den wir im Mai 2008 wieder in Betrieb nahmen.

Im Moment arbeiten wir mit dem internationalen RepRap Team an der Weiterentwicklung dieses Open Source Hardware/Software Projektes, insbesondere mit Zach Smith (RepRap Research Foundation (RRRF) und Hackerspace NYC Resistor).

Als Arbeitsplatz nutzen wir die Infrastruktur des Metalabs in Wien.

Zeitplan

Mai - Juni 2008 Erster Prototyp
Juni - Oktober 2008 Zweiter Prototyp
Oktober 2008 - Februar 2009 Verbesserung der Druckpräzision und Geschwindigkeit
Februar - Juni 2009 Selbstreplikation
Juni 2009 - Dezember 2009 Recycler Konzept/Evaluation/Umsetzung