Metall-3D-Druck im Gitarrenbau

[Titan-Jan]

Hallo zusammen,

ich möchte euch gerne etwas zeigen.
Kurz zu mir: Ich bin Entwicklungsingenieur, Konstrukteur und Hobby-Heimwerker. Natürlich stolpert man seit 10-20 Jahren ständig über das Thema 3D-Druck. Allerdings machen mich die Kunststoff-3D-Drucke nicht so richtig an. Wenn überhaupt, dann die Profi-Maschinen (mein Gitarrenbauprojekt diesbezüglich hatte ich auch schon hier vorgestellt). Die Heimwerker-3D-Drucker taugen mir bisher nicht, für das was ich brauche und mache. Aaaaaaaaber Metall-3D-Druck ist super faszinierend. Bin ich vor ca. 15 Jahren das erste Mal bewusst drüber gestolpert, seitdem habe ich beruflich sporadisch immer mal wieder Prototypen beauftragt und auch mal die entsprechende Messe in Augsburg besucht. Privat war mir das bisher viel zu teuer.
Nun hat in der Nachbarschaft jemand ein Business gestartet und einen Metall-3D-Drucker gekauft. Ich habe gleich mal ein paar Teile machen lassen, weil ich die für mein aktuelles Projekt (stelle ich noch richtig vor, sobald ich gute Fotos gemacht habe) brauchen konnte und wollte sie hier mal vorstellen:

1. Meine Logos wollte ich schon immer in Form einer "Plakette". Das ist jetzt endlich möglich! Kostet mich ca. 10€ pro Logo. Finde ich absolut erschwinglich und sieht wirklich cool aus.
2. Das aktuelle Projekt wollte ich mit einem 3-Wege-Schalter ausrüsten. An der Stelle war aber schon ein großes Poti-Loch gebohrt. Daraufhin habe ich eine Schalterblende konstruiert und drucken lassen.
3. Ich finde ja die Dunlop Flushmounts mega cool als Strap Locks. Die verschandeln die Bodykontur nicht so, stellen kein Kippel-Problem dar und sind einfach hübsch (vorausgesetzt man hat überhaupt eine "schöne" Bodykontur ). Allerdings erfordern sie eine relativ tiefe Bohrung für die Schraube. Und da ich bei diesem speziellen, semiakustischen Projekt nicht sicher war, wie dick die Zarge ist, habe ich meine eigenen Flushmount-Adapter drucken lassen, die sich mit zwei seitlichen Schrauben befestigen lassen.
4. Die Saitenniederhalter wollte ich gerne so "slim" und unauffällig wie möglich. Auch die habe ich also drucken lassen. Sie sind hohl und haben innen ein M3-Gewinde. Sie werden von der Kopfplattenrückseite mit jeweils einer M3-Senkkopfschraube gehalten.

Alle Teile habe ich selbst konstruiert und sie haben jeweils etwa 10...20€ gekostet. Ist natürlich (vor allem in der Summe) schon mehr, als man dafür zahlen würde, wenn man die Teile anderweitig herstellen oder bestellen könnte. Da das aber alles Geometrien sind, die ich auch anders gar nicht hätte herstellen können ( zumindest nicht mit vertretbarem Aufwand). Alle Teile sind aus Edelstahl (Alu wäre zum ähnlichen Preis auch möglich gewesen) und nicht nachbearbeitet (nur entgratet und Gewinde geschnitten). Die raue Oberfläche gefällt mir.

Die Preise werden übrigens extrem schnell deutlich teurer, wenn die Teile etwas größer werden (Brücken, Potiknöpfe,...). Aber für so Kleinteile finde ich das bereits recht preiswert und absolut cool! Was meint ihr? Bei Fragen meldet euch gerne.
Habt ihr schon Erfahrungen damit gemacht? Vor ein paar Jahren habe ich mal in der Gitarrebassbau von einer Nik Huber Gitarre mit Metall-3D-Druck-Teilen gelesen. Und von Michael Sankey weiß ich, dass er seine Spezialbrücken auch im 3D-Druck herstellen lässt.

PS: Für die Teile habe ich normal bezahlt und ich bin auch nicht mit dem Lieferanten verwandt oder verschwägert. Bitte versteht diesen Post nicht als Werbung für einen bestimmten Zulieferer, sondern eher als Anregung oder Inspiration, wie kniffelige Sonderteile beschafft werden könnten.

 

[InTune]

3D Druck mach doch bei diesen einfachen und kleinen Teilen überhaupt keinen Sinn?
Das kann man wesentlich einfacher und besser aus Vollmaterial herstellen.
3D Druck wird IMO spannend, wo sie Strucktur weder spanabhebend, noch durch Guss herstellbar ist (innenengekühlte Turbinenschaufeln z.B.). Für so „einfache“ Teile wie Gitarrenhardware ist das IMO ziemlich unnötig. Nur weil etwas 3D-gedruckt ist, ist es IMO auch nichts besonderes.

 

[Ben zen Berg]

Na, ja, ich kann so einfache Teile aber viel schneller in 3D konstruieren als im RL erstellen. Und auch die Fertigungstoleranz ist so eine Sache... Wenn Du auch noch eine gute Oberfläche haben möchtest, dann dauert es richtig lange. Und genau hier setzt meine Kritik an den Drucken an. Eine Oberflächenbehandlung wird dort ja auch als Service angeboten - wie sehen die Preise denn da aus?
Ich nutzte immer gerne Sculpteo die z.B für Messing Wachsausschmelz-Metallguss anbieten mit unterschiedlichen Finishings.

 

[boisdelac]

Ich find die Idee und Möglichkeit, etwas in Metall zu drucken cool. Auch die rauhe Optik passt. Was aber meiner Meinung nicht passt, ist die Optik der benutzten Befestigungsschrauben. Die müssten dann auch eine rauhe Oberfläche haben.

 

[Titan-Jan]

*edit*
Witzige Idee. Schrauben drucken geht sicherlich auch, wobei die feinen Gewinde eine Herausforderung sein werden...

... Wenn Du auch noch eine gute Oberfläche haben möchtest, dann dauert es richtig lange...
...Ich nutzte immer gerne Sculpteo die z.B für Messing Wachsausschmelz-Metallguss anbieten mit unterschiedlichen Finishings.

Genau, die Oberfläche ist immer das Problem bei Sichtteilen.
Die Metall-3D-Druck-Teile sind im Inneren noch viel reiner als Gussteile (keine Lunker), was bei hochbelasteten Teilen auch ein Grund sein kann, sich für 3D-Druck zu entscheiden. Man kann sie also Anschleifen und Polieren bis hin zur spiegelglatten Fläche. Ist bei Edelstahl dann halt entsprechend mühsamer als bei Alu. Die Arbeit wollte ich mir nur nicht machen, wie gesagt, mir gefällt die Optik auch so. Für die Arbeit würde ich auch niemanden bezahlen wollen, das wird dann eben schnell sehr teuer, weil's halt manuelle, schmutzige, feinmotorische Arbeit ist. Danke für die Empfehlung bzgl. dem Wachsausschmelz-Metallguss. Das ist bei bei hohen Anforderungen an die Oberfläche bestimmt die bessere (wenn auch dafür sicherlich um ein vielfaches teurere) Adresse.

3D Druck mach doch bei diesen einfachen und kleinen Teilen überhaupt keinen Sinn?[...]
3D Druck wird IMO spannend, wo[...]

Jaaaaa, total, dass das Sinn macht, wollte ich ja mit meinem Post zeigen. Genau darum ging es ja. Sorry, wenn das nicht richtig rüberkam.

3D-Druck wird zur einzigen Möglichkeit in einigen Spezialfällen (wie auch konturnaher Kühlung in Spritzgusswerkzeugen), wie du schon erkannt hast. Aber "spannend" wird 3D-Druck schon viiiiiiiiiiiiiiiel früher. Für gar nicht so wenige Teile (und meine Teile sind ein Beispiel dafür) ist 3D-Druck sogar wesentlich wirtschaftlicher als spanende Verfahren. Man könnte auch sagen (gerade bei Kleinteilen): Wenn man zur Erzeugung des Bauteils weniger Material aufschmelzen muss, als man beim spanenden Verfahren abtragen muss, ist das doch schon äußerst interessant. Insbesondere eben auch um beispielsweise weniger Ressourcen zu verschwenden. Meine Teile kosteten wie gesagt ca. 10...20€ pro Teil. Spanend beauftragt bei einer Firma hätte mich jedes Teil wahrscheinlich einen hohen zweistelligen, wenn nicht dreistelligen Betrag gekostet (besonders bei der Stückzahl 1 oder 2). Und selber feilen hätte ich die Teile natürlich auch können, hätte aber pro Teil wahrscheinlich mindestens 2-3 Stunden (vor allem bei Edelstahl!) gebraucht und die Innenliegende Nut in den Flushmount-Adaptern hätte ich gar nicht hingekriegt (besitze keine Drehbank in der Werkstatt).

Zum Beispiel werden in anderen Industriezweigen (beispielsweise Luftfahrt und Rennsport) schon sehr viele (Metall-)Teile gedruckt, die vorher gefräst wurden: Einfach um bei gleicher Stabilität Material und damit Gewicht zu sparen oder weil es schneller geht (bei kleinen Stückzahlen). Es muss also auch in der Industrie nicht immer nur um super komplizierte, neuartige Bauteile gehen, sondern in manchen Fällen ist 3D-Druck sogar schon wirtschaftlicher/effizienter. Eine Entwicklung, die sich meiner Einschätzung nach weiter entfalten wird und wo wir als Bastler gut von profitieren können.

 

[boisdelac]

@Titan-Jan

Ich meinte nicht, dass Du die Schrauben auch drucken sollst, sondern solche Schrauben auswählen solltest, die zur rauhen Oberfläche Deiner Druckteile passen. Eventuell kannst Du die Schraubenköpfe Glasperlstrahlen. Verwende bitte auch keine Torx-Schrauben, das ist dann zu viel Materialmix.

 

[Titan-Jan]

*edit*
Achso na klar. Das mit dem Glasperlstrahlen ist eine gute Idee. Könnte ich mal probieren!
Torx-Schrauben mag ich allerdings gerne. Eher ersetze ich vlt noch die Kreuzschlitzschrauben durch modernere Torxschrauben, um es einheitlich zu haben. Mal sehen (ist nun wirklich nicht oberste Priorität )

 

[boisdelac]

Ja .. aber einheitlich bitte

 

[InTune]

Insbesondere eben auch um beispielsweise weniger Ressourcen zu verschwenden.

Das ist eine gewagte These. Gerade Metall 3D Printing ist im Vergleicht zu konventionellen Formgebungsverfahren sehr energieintensiv. Die Herstellung des notwendigen “Druckmaterial“ ist auch nicht ohne.
Aber davon abgesehen ist, jede (private) Fertigung von solchen Kleinserien, ein „Albtraum“ was Nachhaltigkeit angeht.

 

[Titan-Jan]

Also mit Ressourcen verschwenden meinte ich jetzt in erster Linie das Metall. Wenn ich ein Teil, wie die Flushmount-Hülsen spanend herstellen würde (was als mir als Heimwerker aber gar nicht möglich und beim Beauftragen zu teuer wäre, wie bereits dargestellt), würden die Teile aus einem möglichst kleinen Klotz herausgearbeitet. Dabei würde wohl ca. 90% des urpsrünglichen Materials zu Spänen gemacht, was eine immense Verschwendung von Ressourcen ist. Das war gemeint. Natürlich kann man die Späne sammeln, reinigen, einschmelzen usw... aber ob das besonders energieeffizient wäre, wage ich auch zu bezweifeln. Das gleiche gilt auch für industrielle Anwendungen, so kalkulieren auch "die Großen". Da kann es mehr Sinn machen und ressourcenschonender sein, 10% Schicht für Schicht aufzubauen als 90% wegzufräsen.

Ja, die Herstellung des Druckmaterials ist sicherlich nicht ohne. Ebenso die Herstellung der Halbzeuge für die spanende Fertigung. Warst du schon mal in einem Stahlwerk? Und man muss ja bedenken, dass für das Druckteil (mit geringem Aufschlag) nur das Material hergestellt werden muss, was ich auch brauche! Während für die spanenden Verfahren auch die restlichen 90%, die wieder zu Spänen gemacht werden, energieaufwändig hergestellt werden müssen.

(Metall-)3D-Druck ist also auch wegen der Einsparung von Ressourcen "spannend". Das wollte ich nur verständlich machen. Ist natürlich von Teil zu Teil unterschiedlich und muss man, wenn man es ganz genau nehmen will, im Einzelfall betrachten. Ein ganz flaches Teil ist beispielsweise als Blech-(Biege-)Teil besonders sinnvoll, im 3D-Druck in der Regel eher nicht so.

Aber davon abgesehen ist, jede (private) Fertigung von solchen Kleinserien, ein „Albtraum“ was Nachhaltigkeit angeht.

Verstehe ich nicht, was das mit "privater" Fertigung zu tun hat. Ist doch egal ob privat oder gewerblich. Und Kleinserien oder Einzelteile sind alles andere als ein Albtraum, was Nachhaltigkeit angeht. Ich denke sogar eher, dass die Großserien ein Albtraum für die Nachhaltigkeit sind, weil unglaublich viele Teile hergestellt werden, die gar nicht wirklich benötigt werden, die "Ausschuss" sind, es werden Formen/Werkzeuge/Vorrichtungen benötigt usw... Wahrscheinlich fehlt uns beiden der Einblick, um das ganz genau gegeneinander aufzurechnen, aber ich bezweifel, dass ein in China gegossener, nachgearbeiteter, verchromter, mehrfach verpackt und versendeter Saitenniederhalter wesentlich nachhaltiger ist, als das in der Nachbarschaft gedruckte Einzelteil (entsprechend aufbereitetes Rohmaterial und die entsprechenden Maschinen braucht man für beide Technologien).

Bei den von mir gezeigten Beispielen, kann man denke ich schon objektiv sagen, dass die Teile recht effektiv hergestellt wurden (kostengünstig, ressourcenschonend, zeitsparend). Das wollte ich nur als Inspiration für andere Bastler zeigen.

Das kann man wesentlich einfacher und besser aus Vollmaterial herstellen.

Nein, das denke ich eben nicht. "Man" kann das nicht wesentlich einfacher und besser aus Vollmaterial herstellen und ich (mangels Fräse/Drehbank) erst recht nicht. Und eine Beauftragung in spanender Herstellung ist eben sehr aufwändig (allein schon die Zeichnung zu machen und das Teil anzufragen im Vergleich zum Verschicken der 3D-Daten) und auch extrem teuer.

Oder was würdest du schätzen, was die Teile kosten würden, wenn man sie spanend aus Vollmaterial herstellt?
Würde mich ernsthaft interessieren. Habe ich gar nicht in Erwägung gezogen, da mir das aus der Erfahrung heraus meist zu teuer und aufwändig ist.

 

[Be.eM]

Habt ihr schon Erfahrungen damit gemacht? Vor ein paar Jahren habe ich mal in der Gitarrebassbau von einer Nik Huber Gitarre mit Metall-3D-Druck-Teilen gelesen. Und von Michael Sankey weiß ich, dass er seine Spezialbrücken auch im 3D-Druck herstellen lässt.

Ich persönlich habe noch keine Teile selbst herstellen lassen, aber ich habe Berührungspunkte damit:

1. Ein Ersatzteil für ein Steinberger-Tremolo, das ich in 3D nachgebaut habe, wurde von jemand anderem erstmal als 3D-Druck auf Plausibilität getestet. Später wurde dieses Teil dann tatsächlich in Kleinserie aus Messing gefräst:
   
   
   
   
2. Ich treffe mich hin und wieder (per Skype oder Zoom) mit Ned Steinberger zum Gedankenaustausch, und bei den letzten Malen hat er mir mit wachsender Begeisterung von den Segnungen des 3D-Drucks erzählt. Er tüftelt ja nach wie vor an neuen Teilen (und Patenten) herum, und mittlerweilen sind da einige dabei, die er für den Prototypenbau im 3D-Druck hergestellt hat. Auch die Brücke + Tuner für den neuen Radius Bass in der 6-String-Version sind so entstanden. Das sind jedes Mal Situationen, wo alleine das Tooling für eine Kleinserie mittlere 5-stellige Beträge kosten würde, teils sogar noch mehr. Und NS Design ist ja auch eine relativ kleine Klitsche und somit froh um diese wirtschaftlich interessante Option.

Du bist also durchaus auf einem richtigen und zukunftsweisenden Weg, wenn ich das so sagen darf

Grüße,
Bernd

 

[boisdelac]

@Titan-Jan

Kannst Du eventuell Bilder hier zeigen, wie Deine Teile gedruckt wurden? Und kannst Du vielleicht in Kurzform erklären, wie so ein Druck technisch abläuft. Das funktioniert wahrscheinlich nicht wie so ein Kunststoff-3D-Drucker, bei dem so ein geschmolzener Kunststoffdraht formgebend aufgebracht wird. Ich fände das sehr interessant.

 

[heavyMörtel]

@boisdelac

Google mal nach Laser melting. Das ist eines der sogenannte 3d Metalldruck verfahren. Dabei wird feinstes Metallpulver von einem Laser, schichtweise aufgeschmolzen.

So wie die Teil aussehen, glaube ich das sie mit dieser Methode hergestellt wurden. Aber ich lasse mich da auch gern von Titan Jan berichtigen, wenn ich falsch liege.


Edit:

@Titan-Jan

Was interessant wäre, wie lang hat es gedauert diese Teile herzustellen? Dies ist heutzutage ja auch ein Knackpunkt, welcher entscheidet, welches verfahren letztendlich genutzt wird (wenn man die ökologische Seite mal außer Betracht lässt). Im private Bereich machen solche Kleinserien dann durchaus Sinn (weil man auch die Zeit hat...).

 

[Titan-Jan]

@boisdelac : Bilder kann ich dir leider nicht zeigen. Ich besitze die Maschinen ja nicht selber. Ich habe sie gesehen (etwa Kühlschrankgroß mit kleinem Sichtfenster) aber nicht während meine Teile gedruckt wurden. Hier wird der gesamte Prozess beschrieben, auch mit Video vom eigentlichen "3D-Druck".

Das Prinzip ist ähnlich wie bei SLS-3D-Druck (das ist dann aber mit Kunststoff):
Es wird immer mit einem Rakel eine sehr dünne Schicht Metallpulver über das gesamte Druckbett gestrichen. Diese Schicht ist je nach Drucker und je nach Prozess unterschiedlich dick aber oftmals liegt die Dicke bei ungefähr 0,05mm. Dann verschmiltz ein Laser das Pulver zu festem Material an den Stellen, wo später die Bauteilgeometrie benötigt wird. Ggf. verschmilzt da das Pulver dann auch mit der darunterliegenden Geometrie. Das ungeschmolzene Pulver bleibt liegen und dient als Stützmaterial. Es wird nach dem Druck gesiebt, gereinigt und wiederverwendet. Und so geht das dann Schicht für Schicht, bis die Bauteilgröße erreicht ist. Dabei können dann auch mehrere Teile gleichzeitig gedruckt werden. Eine hohle Kugel wäre allerdings innen noch mit Pulver gefüllt. Wenn man Gewicht und Material sparen will, muss eine hohle Geometrie also immer eine Öffnung haben, wo das Pulver nach dem Druck wieder entnommen werden kann.

@heavyMörtel : Das kann man leider so einfach gar nicht sagen. Meine Teile sind ja sehr klein und deswegen schmeißt er den großen Drucker nicht an, das wäre nicht sinnvoll. Er sammelt Aufträge über ein paar Tage und füllt dann den Bauraum möglichst effektiv mit möglichst vielen Teilen auf. Ich schätze, die reine Druckzeit für ein einzelnes meiner Teile würde ca. 0,5-2 Stunden betragen. Meistens druckt er aber eben mehrere Teile und dann läuft der Drucker locker 8-12 Stunden (und kühlt nochmals ebenso lange aus). Wenn ich bestelle, kriege ich meistens innerhalb von 1-3 Tagen meine Teile (abhängig auch vom Material und ob es genug andere Aufträge für dasselbe Material gibt, damit sich der Druck lohnt).