JU-87-B STUKA - 3D-Modellumsetzung
St. Stoske, A. Reichenbach

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Extras - verwandte Themen
1. Erster Formtest

Nicht alle Bauteile sind aus Holz, oft liegen einem Bausatz komplexere Formen wie Kanzel, Motor- und Radverkleidungen aus Kunststoff bei. Sehr frühe Bausätze enthielten schonmal große Balsablöcke, aus denen die Formen geschnitzt werden mussten, heutzutage sind meist die ganzen Modelle aus Plastik. Die Vorteile sollen hier nicht aufgezählt werden, für unser eigenes Empfinden und dieses Projekt wollen wir jedoch versuchen, sämtliche Teile aus Holz aufzubauen und diesen unschönen Materialmix zu vermeiden.

Die Methode zum Aufbau von Rumpf und Tragflächen durch Rippen und Leisten ist so alt wie bewährt, läßt sich aber nicht universell einsetzen. Um die Kunststoff-Teile damit aufzubauen, müssten sehr filligrane Spanten erstellt werden und die Leisten müssten extreme Radien und Biegungen ausführen. Deshalb brauchen wir eine andere Methode, wie z.B. die 3-dimensionale Schichtung.

Bei dieser Methode wird der Körper zuerst mit geeigneten Mitteln erstellt, d.h. ein entsprechend geformtes Volumen aufgebaut, und dann in einzelne Schichten oder Scheiben zerteilt. Diese Schichten werden wie die bisherigen Teile aus den jeweiligen Materialbrettchen gewonnen und nach Plan wieder übereinander geklebt. Werden die überstehenden Kanten dann abgeschliffen, sollte die gewünschte Form übrigbleiben. Das wollen wir nun testen.

Ein solcher Schicht-Aufbau ist natürlich von der Richtung abhängig, sie wird so gewählt, dass möglichst große Formen mit möglichst kleiner Anzahl entstehen. Die Form einer Banane würde man also nicht mit zahlreichen runden Scheiben in Längsrichtung aufbauen, sondern mit wenigen, langen und gebogenen Formen in Querrichtung.

Die Auflösung in Schichtrichtung ist von der Dicke des Materials abhängig, hier verwenden wir weiterhin 1,5 mm, die einen guten Kompromiss zwischen Auflösung und Schichtanzahl bieten. Beim Aufbau des Körpers ist dabei natürlich zu beachten, dass in Schichtrichtung das Maß durch 1,5 teilbar ist.

Der Radschuh hier wurde anhand der Seiten-und Front-Ansicht nach Plan aufgebaut (Hyper-Nurbs). Für einen ersten Test lassen wir die Form unkorrigiert, sie wird sich wohl für das Rad und eine Befestigung noch ändern müssen.

Per Boolscher Operation und mit Hilfe zweier einfacher Würfel wurde die Form dann in Scheiben von je 1,5 mm geschnitten. Hier rechts sieht man die Scheiben einzeln, es gibt eine in der Mitte und je sieben pro Seite. Rechnerisch ist der Körper also 15 mal 1,5 = 22,5 mm dick. In Breite und Höhe, also der X- und Y-Achse ist die Form entsprechend genau, nur in der Tiefe, also der Z-Achse unterliegt sie dem 1,5 mm-Raster.

Man kann darüber streiten, ob man die Stufen dieses Rasters entfernen sollte oder nicht. Sie sind durchaus nicht unästhetisch und passen optisch besser zum statischen Gerippe des Modells als eine geglättete Form. Für dieses Projekt führen wir die Methode aber weiter und versuchen nun das Raster zu entfernen.

Dafür gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten mit optisch verschiedenen Resultaten.

Sehen wir uns dazu eine Schicht (Nr. 5, links im Bild) mal genauer an. Die Rundung des Körper wird über die 1,5 mm vermittelt, d.h. die Fläche ist vorne, hier schwarz gefärbt, kleiner und auch anders geformt als die blaue Rückseite der Schicht.
Erzeugen wir unsere Holzformen nun anhand der hinteren, größeren, blauen Form, so müssen die Kanten bis zur schwarzen Form hin abgeschliffen werden (dekrementell oder abtragend). Erzeugen wir die Holzformen aber anhand der vorderen, kleineren, schwarzen Form, dann müssten die Kanten bis zur blauen Form hin aufgefüllt werden (inkrementell oder auftragend).

Bei der abtragenden Methode ist die Form zu Beginn etwas größer und das Abschleifen der Kanten verlangt Übung und gutes Werkzeug, dafür bleibt das Material aber sichtbar. Wenn dies gewünscht ist, muss abtragend verfahren werden.
Die auftragenden Methode ergibt eine etwas zu kleine Form, sie ist aber handwerklich viel einfacher zu erstellen, denn die Kanten machen es einem relativ leicht, sie glatt mit Holz- oder Spachtelmasse zu füllen - dafür verschwindet das Material selbst. Diese Methode verwenden wir nicht, gehen aber später nochmal darauf ein.

Die dann folgenden Schritte sind zum Teil schon automatisiert. Die einzelnen Schichten werden exportiert und als auflösungsunabhängige Splines wieder in ein vektororientiertes Programm (FreeHand) importiert. Dort werden sie auf ein günstiges Format aufgeteilt und können ausgedruckt werden.

Wie aber ist es möglich die Teile wieder richtig aufeinander zusetzen? Dazu werden kleine Punkte angebracht, die die Lage von je zwei Teilen angeben. Die roten Punkte müssen dazu auf den grünen darunter zu liegen kommen. Praktisch erreichen wir dies mit Nadeln die durch die roten Punkte und das Bauteil gestochen werden (rechtes Bild).

So ausgerichtet und markiert werden die Formen dann ausgedruckt. Als Material gut geeignet ist das selbstklebende Papier von Zweckform (Nr. 4735). Diese DIN A4 großen Blätter kleben fest genug um die Teile sauber auszusägen, lassen sich aber auch wieder rückstandsfrei entfernen ("Stick-and-Lift").

Auf diesen Bildern sehen sie das Resultat dieses Versuches, hier schon die dritte Version. Der Aufwand war deutlich geringer als angenommen, vom Ausdruck des Papieres bis zum hier abgebildeten Rohmodell vergingen etwa 1,5 Stunden.

Ich danke Arndt Reichenbach, dass er mir auch die Originalformen zur Verfügung stellt. Das nur nach Plan und Vermessung erstellte Holzobjekt passt erstaunlich genau in die Plastikform.

Den Radschuh selbst können wir freilich nicht verwenden, er war bloss ein Versuch um die Wege dorthin verbessern zu können.

In einem späteren Schritt, wenn wir beim 3D-Modell an den Rädern angelangt sind, werden wir den Schuh erneut aufbauen. Diesmal nicht der Urform, sondern unserem Basis-Modell angepasst und mit zahlreichen Optimierungen aus diesen Versuchen.