Bearbeitung und Reparatur von STL-Dateien mit Magics RP

Rapid Prototyping und Manufacturing Labor TUTORIAL MAGICSRP Bearbeitung und Reparatur von STL-Dateien mit Magics RP Magics RP ab Versionen 17 Sebastian Janka, Dipl.-Ing. (FH) F. Schneider Hochschule München, Fakultät 03

INHALTSVERZEICHNIS 1. Einleitung 1.1 Vorbereitung 1.2 wichtige Begriffe 2. Bauteile importieren 2.1 Bau-Plattform einrichten 3. Bauteile platzieren 3.1 per Eingabe im3d-modus 3.2 per Hand im2d-modus 3.3 per Mouse im interaktiv -Modus 4. Bauteile bearbeiten 4.1 Vielfachschnitte 4.2 Bauteile markieren 4.3 Bauteile editieren 4.4 Beispiel beschriften 4.5 Dreiecksreduktion 5. Bauteile reparieren 6. Bauteile abspeichern 6.1 ein Bauteil 6.2 mehrere Bauteile 7. Hinweise 8. Bauteil Abgabe Beispieldaten (JOB) auf verfügbar: Beispiel.magics

1. Einleitung 1.1 Vorbereitung a) Speichern der Bauteile im STL-Format. Bitte darauf achten, dass die Datei nicht zu groß wird. Dazu lassen sich bei den meisten Exportfiltern der CAD-Systeme spezielle Einstellungen vornehmen. Hier einige Standardwerte : STL- Format : Genauigkeit : Binär 0,01 mm ( Achtung: mm einstellen und nicht inch ) Für den STL-Export mit Solid Edge, Catia, Creo, NX und Rhino finden Sie eine Anleitung auf unserer Homepage. Für einige andere CAD-Programme existiert eine Anleitung unter: http://riesen-consulting.de/blog/3d-druck-service-stl-datei/ (Gegebenenfalls ist eine Umwandlung mit einem anderen Programm erforderlich. Falls es keine STL-Export-Funktion bei Ihrem Programm gibt, ist googeln hilfreich! Es können auch 3DS -Dateien importiert werden ) b) Die jeweils aktuelle Version von Magics RP ist im KCA-Labor in allen Rechnerräumen installiert.

1. Einleitung c) Aufbau und Ansicht von Magics RP Reiter Ansichten und Schnitt Fenster Bau- Plattform Reiter Bauteilinfo Bauteil Explorer Mess- Werkzeuge

1. Einleitung 1.2 wichtige Begriffe Standard Triangulation Language Ist eine Beschreibung der Oberfläche durch ein angenähertes Dreiecksnetz. Es enthält jedoch keine topologische Informationen über den Körper, den es abbildet. Es enthält nur eine einfache Liste von dreidimensionalen Eckpunkt-Koordinaten und Dreiecken STL- ein Shell Invertierte Normale Jede Dreiecksseite wird durch drei Eckpunkte und die zugehörige Flächennormale charakterisiert. Die Normale ist nach außen orientiert, ist dies nicht der Fall, spricht man von invertierten Normalen. Diese werden rot dargestellt. (Rote Flächen stelle die Innenseite dar.) außen innen Shell Ist die Umhüllung eines in sich geschlossenen Volumens. Ein Bauteil (Part) kann auch aus mehreren Shells bestehen. Dies sollte vor allem bei Funktions-Bauteilen der Fall sein. Shell 2. Ordnung Sind Shells die in innerhalb von Bauteilen liegen und mit der eigentlichen Geometrie des Bauteiles nichts zutun haben. Diese stören nur. Funktion-Bauteil zwei Shells OK STL- zwei Shells Bauteil zwei Shells schlecht Löcher Offene Kanten Offene Bauteil Konturen werden gelb angezeigt. Löcher Ein Loch stellt eine besondere Form von offenen Kanten dar. Es handelt sich um eine fehlerhafte Kontur, die nicht mit Dreiecken gefüllt ist. Shell 1 Invertierte Normale Shell 2. Ordnung Überlappende Dreiecke Dreiecke, die übereinander liegen, entstehen oft durch doppelte Flächen. Shell 2 Überlappende Dreiecke

2. Bauteile importieren a) Magics mit dem Icon auf dem Desktop öffnen 2.1 Bau-Plattform einrichten wenn keine Bau-Plattform zu sehen ist: In den Rechnerräumen des KCA- Labors sollte Magics so vor konfiguriert sein, dass sie beim ersten Öffnen diese Ansicht vorfinden sollten Bau- Plattform a (b) Szenen > Maschinenbibliothek Als Maschine die EOS FORMIGA P 100 (mm) auswählen und Schließen falls unter Verwendete Maschinen kein Eintrag vorhanden ist weiter mit (b), ansonsten mit d Maschine aus Bibliothek nehmen und diese Maschine auswählen: > mm-settings > EOS > EOS Formiga P100 (mm) ( nicht P110!) Auswählen und mit >> übernehmen und Schließen

2.1 Bau-Plattform einrichten (nur wenn keine Bau-Plattform zu sehen ist:) (c) Szenen > Maschineneigenschaften unter Plattform> Bauraum nebenstehende Parameter einstellen erst auf Übernehmen und Jetzt erst auf OK drücken d Szenen > Neue Szene Standard-Bauraumgröße für PA 2221: X: 190; Y: 240; Z: 320 mm Die absolute maximalen Größe für Bauteile, die sich mit der Formiga P100 bauen lassen, ist: X: 193,314 mm Y: 241,642 mm Z: 320,000 mm Nun sollte diese Ansicht erscheinen.

2. Bauteile importieren b) Datei > Bauteil importieren c) STL-Datei auswählen und mit Datei > Öffnen in Magics laden Es können auch auf einmal mehrere Bauteile markiert und geöffnet werden. Es sollte dann aber bei Platzierung: Nebeneinander gewählt werden, nicht Wie in Datei, da sonst alle Bauteile aufeinander liegen.

3. Bauteile platzieren Bevor Bauteile bewegt oder platziert werden können, müssen sie ausgewählt sein. Bauteile müssen dazu im Bauteil- Explorer angeklickt werden Bei ausgewählten Bauteilen erscheint der grüne Punkt weiß Damit der weiße Rahmen wie in der Abbildung erscheint, einfach die Taste F3 drücken. (Freihandplatzieren) Die Bauteile können auch nur mit der Maus markiert werden, dazu einfach auf den grünen Punkt klicken. Es können auch mehrere Bauteile gleichzeitig markiert werden. (mit Maus: es muss gleichzeitig STRG gedrückt werden) Der Punkt befindet sich immer in der Mitte des Bauteils.

3. Bauteile platzieren Bauteile auf Standardposition verschieben: Position >Auf Standardposition Der Wert für die Standardposition ist voreingestellt und beträgt: X=10 Y=10 Z= 6

3. Bauteile platzieren 3.1 per Eingabe (3D-Modus) mit den Grundoptionen verschieben, drehen und skalieren lassen sich die Bauteile im 3D-Raum gut platzieren. Des Weiteren stehen noch eine Vielzahl von weiteren Möglichkeiten zur Verfügung, die sich alle im Reiter Werkzeuge oder Menü Position befinden. Spiegeln und Reihen sind die beiden wichtigsten Funktionen nach den Grundoptionen.

3. Bauteile platzieren 3.2 per Hand (2D-Modus) Beispieldaten: Bauteil_A Bauteil_B a) Reiter Ansicht wählen > b) Ansicht von oben wählen oder in den Ansichtsseiten auf die gewünschte Würfelseite klicken Vorsicht! Wenn man im 3D-Raum selbst platzieren würde, verschiebt sich das Bauteil unkontrolliert in alle Richtungen!!! Beispieldaten (JOB) auf verfügbar: Beispiel.magics

3. Bauteile platzieren 3.2 per Hand (2D-Modus) b) Ansicht von oben wählen c) Reiter Werkzeuge d) Freihandplatzieren wählen (oder F3) e) Bauteil mit der Maus verschieben f) Ansicht wechseln g) Platzierung fortsetzen Für jede Richtung in die das Bauteil verschoben werden soll, sollte eine geeignete 2D Ansicht gewählt werden. Freihandplatzieren ist nur im 2D-Ansichtsmodus sinnvoll!

3. Bauteile platzieren 3.3 per Maus interaktiv Mit den Befehlen Interaktives Verschieben und Interaktives Drehen lassen sich die Bauteile auch im 3D Modus positionieren. Diese befinden sich ebenfalls im Reiter Werkzeuge oder im Menü Position Dazu muss man die Koordinaten oder Drehachsen genau anfassen. Im Fenster des jeweiligen Befehls lassen sich unter anderem auch Schritt weiten einstellen.

4. Bauteile bearbeiten In Magics PR ist es möglich STL- Daten zu editieren, was mit anderen Programmen nicht geht. Dies ist eine der Stärken des Programms. Wie bei fast jedem Programm lassen sich auch hier die einzelnen Schritte wieder rückgängig machen oder wieder herstellen. Eine nützliche Funktion um die Auswirkung der Bearbeitung auszuprobieren und kennenzulernen. 4.1 Vielfachschnitte Für die Editierung sind die visuellen Vielfachschnitte in den Ansichtsseiten die wichtigsten Hilfsmittel. In dem Untermenü Typ lassen sich die Schnittebenen definieren und mit dem Schieberegler der Jeweilige wert einstellen. In dem Untermenü Klappen lassen sich die Schnittansichten definieren.

4. Bauteile bearbeiten 4.2 Bauteile markieren Neben den Hilfsmitteln Vielfachschnitte ist das Markieren von Dreiecken bei vielen Optionen sehr hilfreich. Diese sind im Menü Werkzeuge oder im Reitern Markieren zu finden. Dreiecke markieren Markierfenster Polygon markieren Um in das Innere eines Bauteils hinein blicken zu können gibt es noch die Funktion Markierte Unsichtbar machen. Bei den Ansichtsseite unter Ansicht lassen sich auch noch einige andere Merkmale ein und ausblenden: Oberfläche markieren Kanten markieren Ebene markieren Markierung vergrößern Markierung verkleinern Markierungen wechseln Löschen markierte Dreiecke Shell markieren Markierungen verbinden Markierung aufheben Dreiecke Unsichtbar Unsichtbarkeit Wechseln Alle Sichtbar

4. Bauteile bearbeiten 4.3 Bauteile editieren Alle hierzu benötigten Funktionen befinden sich im Menü Werkzeuge und im Reiter Werkzeuge. Auf den folgenden Seiten können nur ein paar Funktionen Vorgestellt werden. Eine ausführliche Beschreibung gibt wieder die Magics Hilfe. Bietet mehrere Optionen um Bauteile miteinander zu kombinieren. Es müssen min. zwei Bauteile im Explorer markiert sein. Teilt Bauteile, die aus mehreren Shells bestehen in die einzelnen Shells auf. Dies ist für die Bauteilreparatur manchmal sehr nützlich. Fügt mehrere Bauteile zu einem Bauteil zusammen. Es findet dabei aber keine Volumenverrechnung der Bauteile statt, wie bei den Boolescher Operationen. Ist auch die Umkehrfunktion zu Shells in Bauteile konvertieren.

4. Bauteile bearbeiten 4.3 Bauteile editieren Bietet mehrere Optionen um Bauteile zu scheiden. Unteranderem können Bauteile entlang den Vielfachschnitten geschnitten werden. Auch Profilschnitte und Passstifte sind möglich. Extrudiert die markierten Dreiecke. Damit lassen sich Bauteile verstärken (Min. Wanddicke 0,5 mm!) Kopiert Flächen entlang ihrer Normalen. Mit der Option Wandstärke erzeugen lassen sich einzelne Flächen in Volumen umwandeln. Über Allgemein oder Lokal wird bestimmt, ob der Befehl für das ganze Bauteil anzuwenden ist, oder nur für die markierten Teile.

4. Bauteile bearbeiten 4.3 Bauteile editieren Ist eine einfache, aber wichtige, Methode um Hohlkörper zu erzeugen. Details lassen sich gut einstellen. Wandelt Flächen in Volumenkörper um. Offset- oder Blockbasierend Einige Anwendungen erzeugen nur Flächen. Flächen können jedoch von RP-Anlagen nicht verarbeitet werden. Erzielt bessere Ergebnisse als der Befehl Offset. Durch Hinzufügen lässt sich das Loch positionieren. Manchmal erzielt man mit den Booleschen Operationen bessere Ergebnisse. Grundkörper erzeugen > Zylinder Booleschen Operationen > Bauteile voneinander abziehen (rot - grün)

4. Bauteile bearbeiten 4.4 Beispiel beschriften Die Funktion Beschriftung ist sehr nützlich um Bauteile besser identifizieren zu können, vor allem wenn diese in unterschiedlichen Positionen gebaut werden sollen. a) Fläche markieren, auf der die Schrift stehen soll. b) Beschriften wählen c) Tiefe und Richtung wählen d) falls gewünscht: Schriftart und Größe einstellen e) Verschieben um den Text zu positionieren f) wichtig: erst Übernehmen g) und dann erst auf OK h) Markierung aufheben

4. Bauteile bearbeiten 4.5 Dreiecksreduktion Im Menü oder im Reiter Reparatur ist die Dreiecksreduktion zu finden. Sie reduziert die Anzahl der Dreiecke ohne Detailverlust. Das vereinfacht die Handhabung der Daten. Sie sollte bei großen Daten immer angewendet werden. Vor allem nach einer Bauteil-Skalierung und vor der Reparatur. a) Bauteil auswählen b) Abbildungsdetail auf 0,01 mm stellen ( 1/10 der Maschinen Auflösung) c) die anderen Werte belassen d) Texturen bewahren ankreuzen e) auf OK

5. Bauteile reparieren a) Reparaturassistent öffnen über: Menü Reparatur Reparaturassistent oder im Reiter Reparatur Das zu reparierende Bauteil muss dabei markiert sein. Es kann immer nur ein Bauteil repariert werden. b) mit Aktualisieren Fehler im Bauteil analysieren und dann auf die Seite Reparaturkombi gehen. Unter Hinweise steht immer, was Magics als nächstes vorschlagt und mit Hinweise folgen führt Magics dies auch aus.

5. Bauteile reparieren b) Reparaturkombi gehen. c) Mit Auto Reparatur Fehler automatisch beheben lassen d) Nochmals auf die Seite Diagnose klicken und Aktualisieren e) Nach dem noch Fehler angezeigt werden, sollte den Hinweis gefolgt werden. oder In diesem Fall soll man auf die Seite Dreiecke gehen

5. Bauteile reparieren e). den Hinweis gefolgt werden. f) auf Aktualisieren g) auf Kollisionen finden da 519 Kollisionen gefunden worden sind. h) auf Markierte löschen i) auf Aktualisieren j) auf Auto-Reparatur k) auf Aktualisieren l) auf die Seite Reparaturkombi gehen m) auf Auto-Reparatur n) auf die Seite Diagnose und Aktualisieren Der Reparaturassistent schafft es manchmal nicht, alle Fehler zu beheben. Auf dem Bild werden noch offene Kanten angezeigt (in gelb).

5. Bauteile reparieren n) Der Reparaturassistent schafft es manchmal nicht, alle Fehler zu Beheben. Die offenen Kanten befinden sich anscheinend innerhalb des Bauteils. Ab und zu muss mit der Hand nachgeholfen werden. Dazu in den Reiter Markieren wechseln. o) die Oberfläche markieren p) markierte Fläche ausblenden Um in Das Bauteil von Innen zu sehen. q) Auf die Seite Löcher wechseln r) auf Kontur markieren und mit der Mouse auf alle gelben Linien klicken, bis alle grün werden. s) auf Markierte Kontur füllen t) auf die Seite Reparaturkombi gehen und auf Auto-Reparatur klicken.

5. Bauteile reparieren t) auf Auto-Reparatur klicken. u) auf die Seite Diagnose und Aktualisieren Die ausführliche Beschreibung soll Ihnen nur zeigen das im Grunde immer wieder dieselben Schritte wiederholt werden müssen. Dies ist nötig um den Arbeitsablauf von Magics zu verstehen. Dies war ein Beispiel eines Volumenkörpers der aus einzelnen Flächen zusammengesetzt wurde. Die manuellen Reparaturen sind aufwendig und von Bauteil zu Bauteil unterschiedlich. In den meisten fällen ist die Automatische-Reparatur ausreichend. HINWEIS: Ab Version 19 werden Hohlkörper bei der Reparatur berücksichtigt, davor nicht! Allerdings kann diese Funktion bei zu vielen Fehlern auch störend sein. Sie lässt sich daher auch ausschalten : Optionen > Einstellungen > Analysieren > unter Diagnose den Haken bei Hohlkörper berücksichtigen herausnehmen und auf OK

5. Bauteile reparieren Tipp für die Reparatur: Seite Shells Beispieldaten: Bauteil_C Bauteil, die sehr viele Fehler aufweisen, besitzen oft auch viele Shells, die ein geringes oder sogar ein negatives Volumen haben: Wählen Sie diese durch ein Maus-Klick aus. Die markierte Zeile wird hell-grün und das Shell des Bauteils, im Bauraum, wird ebenfalls markiert. Shells mit negativen Volumen können gefahrlos gelöscht werden. Mit Ausgew. Shells löschen oder falls Sie Sich nicht sicher sind, abgetrennt werden mit Markierte Shells trennen. Der Propeller im Beispiel soll beweglich sein, daher ist es richtig das er ein eignes Shell darstellt. Die anderen 5 Shells (von 7) sind hingegen reine Export Fehler. (Das markiert Shell wird auch im Bauraum angezeigt) Dies negativen Shells gehören, laut Magics Hilfe, zu Shells 2. Ordnung. Das Programm erkennt diese aber nicht als solche. Diese werden dann im Bauteil-Explorer als neue Bauteile angezeigt und können dann auch noch gelöscht werden ( Bauteile entladen ) oder, wenn sie doch wichtig sind, wieder mit dem original Bauteil mit Bauteile mergen wieder vereinigt werden. In selteneren Fällen ist es ratsam, das Bauteil in alle seine einzelnen Shells aufzuteilen, um die Shells dann einzeln reparieren zu können. ( Hier für ist der Befehl Shells in Bauteile konvertieren sehr nützlich.) Beispieldaten (JOB) auf verfügbar: Beispiel.magics

6. Bauteile abspeichern 6.1 nur ein Bauteil Datei > Bauteil speichern unter Bitte vermerken Sie im Dateinamen, wie oft das Bauteil benötigt wird z.b.: Bauteil_3x.stl 6.2 mehrere Bauteile Datei > Alles in einem Verzeichnis speichern Im Dialog Browsen darauf achten, dass Nur ausgew. Bauteile nicht angekreuzt ist!)

7. Hinweise Magics RP ist ein sehr umfangreiches Programm. Dieses Tutorium soll nur den Einstieg erleichtern, keinesfalls kann es alle Funktionen des Programms beschreiben. Es erhebt darum auch nicht den Anspruch auf Vollständigkeit. Eine ausführliche Beschreibung von allen Funktionen bekommen Sie unter Hilfe > PDF Handbuch F1. 8. Bauteil Abgabe Vor der Abgabe sollten alle Bauteile nochmals mit Magics geöffnet werden und auf folgende Punkte kontrolliert werden: sind alle Spaltmaße eingehalten? (bei beweglichen Bauteilen 0,3 mm oder 0,1mm bei Steckverbindungen auch nach einer eventuellen Skalierung ) die Wandstärke < 6mm (Teile hohl bauen!) und die minimale Wandstärke > 0,5 mm? Lässt sich das Pulver nach dem Bauen entfernen? Passt das Bauteil in den Bauraum der Maschine? Exportgenauigkeit STL-Auflösung (Rundheit) und CAD-Einheiten nochmal geprüft? Im Bauteil Explorer, unter Messseiten, gibt es dazu den Reiter Bauteilinfo oder auch die anderen Messwerkzeuge stehen dafür zur Verfügung. geben Sie uns alle Ihre Bauteile bitte einzeln und nur als STL Datei ab (keine andern Datenformate!!!). Bitte vermerken Sie im Dateinamen, wie oft das Bauteil benötigt wird z.b.: Bauteil_3x.stl Erst nach einer erfolgreichen Reparatur sollen die Daten über die Lernplattform Moodle (moodle.hm.edu) hochgeladen werden. Das Labor stellt dann den Bauraum selbst zusammen, so dass der Baujob möglichst optimal ausgelastet ist. Moodel Kurs Fakultät03 Fakultät RPM-Lab (Generative Fertigung / Lasersintern) Zugangsschlüssel:rpm oder (moodle.hm.edu/course/view.php?id=4319) ( Zugang mit eigenem HM-Account )

Weitere Informationen : Alle Bauteile werden aus PA 2221 gefertigt und können sehr gut mechanisch bearbeitet werden (schleifen, bohren, fräsen, lackieren) Das Formular für eine Bauteilanfrage bitte unter Moodle herunterladen (Ohne dieses ist keine Bauteilfertigung möglich!) Bitte frühzeitig Kontakt mit uns aufnehmen. Gerade am Ende des Semester sind wir oft am Limit und haben deutlich mehr als 2 Wochen Fertigungszeit! Rapid Prototyping und Manufacturing Labor Raum B373 / 3. Stock Telefon 089 1265-1106 Telefax 089 1265-1392 Hochschule München Dachauer Straße 98 b 80335 München Straßenbahn-Linien 20, 21, 22 Haltestelle Hochschule München (Lothstraße) U-Bahn-Linie 1, Haltestelle Maillingerstraße Bitte auch die Allgemeinen Hinweise auf unserer Homepage beachten! moodle.hm.edu Kurse Fakultät 03 Fakultät RPM-Lab