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Der Klang von 2PrintBeta

Written by BonsaiBrain. Posted in Uncategorised

Liebe Leser

Lang ist es her, dass wir etwas gebaut haben, was keiner Verschwiegenheitsvereinbarung unterliegt, doch heute ist es soweit:
Wir präsentieren stolz die neueste Entwicklung: Eine Bluetooth Aktivlautsprecherbox

Angefangen hat es mit der Idee, einen Adapter für's Smartphone zu drucken:

trompete web

Quelle: https://www.thingiverse.com/thing:1112960

Mit dieser Trompete erzeugt man aus dem mini Smartphone Lautsprecher beachtlichen Krach.
Nachteil: Der Bass fehlt komplett

Jetzt gibt es von diversen Anbietern Aktivlautsprecher für's Smartphone, doch möchte man etwas besseres haben, zahlt man gleich 200€.
Die kleineren Boxen haben meißt nicht wirklich viel Akku, und auch hier lässt der Bass zu wünschen übrig.

Nachdem ich sowohl eine sehr lange Akkulaufzeit, als auch einen wirklich satten Bass wollte, blieb nichts anderes übrig, als sich selbst eine "Boombox" zu bauen.

Lautsprecher bauen ist eine Wissenschaft für sich.
Die wirklichen Profis berechnen die Gehäuse für ihre Lautsprecher akribisch an Hand von Qts Werten der Chassis.
Im Netz findet man diverse Rechner für geschlossene Gehäuse und Bassreflex Boxen.
Hier gibt man die vom Hersteller angegebenen Thiele-Small-Parameter ein und erhält eine Hausnummer der zu verwendeten Gehäusegröße und Durchmesser und Länge des Bassreflexrohres.
Unglücklicherweise weichen die errechneten Werte auf unterschiedlichen Rechnern leicht voneinander ab, so dass ein Laie hier schnell verwirrt ist.

Nach intensiver Recherche in diversen Foren und Befragung von Leuten, welche Erfahrung im Lautsprecherbau haben, hat sich herausgestellt,
dass die errechneten Werte mit Vorsicht zu genießen sind und eben nur eine Hausnummer darstellen.

Wie der Lautsprecher am Ende klingt, hängt auch stark von den verwendeten Materialien und der Füllung des Lautsprechers ab.
Will man hier wissenschaftlich arbeiten, bleibt einem nichts anderes übrig, als den Klang des fertigen Lautsprechers zu messen und durch gezieltes Füllen mit Dämmwolle und/oder Veränderung des Bassreflexrohres den Klang so zu variieren, bis man akzeptable Messergebnisse erhält.

Nur zum eigentlichen Bau:
In einem alten 3D Drucker Prototyp von uns steckte noch ein fast unbenutzter, sehr starker LiFePO4-Akku mit 14,6V und 17Ah.
Auf den üblichen verdächtigen Internetplatformen haben wir dann für insgesamt unter 100 € ein 2.1 Bluetooth Modul mit 2x50Watt + 1x100Watt Subwoofer und die dazu passenden Chassis gefunden.

elektronik web
Nachdem die Gehäusegrößen errechnet wurden, musste eine hierfür passende Box her.
Glücklicherweise fand sich hier eine Transportbox aus 15mm Sperrholz, zufällig in genau der passenden Größe:

holzbox web

Noch gar nicht angefangen und schon Arbeit gespart.
Zunächst wurde die Position für die Elektronik ermittelt und in die Holzbox entsprechende Ausschnitte für die Bedienelemente geschnitten.
Aus Sperrholz-Reststücken wurden dann die Kammern für die errechneten Volumina erzeugt.

holzbox kammern web

Für die Bedienelemente wurden dann Acrylblenden entworfen und am Lasercutter graviert und ausgeschnitten.
Um zu testen, ob alles passt, wurden die Blenden zunächst aus Reststücken gelasert.

frontblende web

Der Deckel wurde verworfen. Dafür wurden aus 10mm Acryl entsprechende Blenden mit den Ausschnitten für die Chassis am Lasercutter geschitten.

box mit front lundr web

Nachdem die Position und Größe der Acrylteile gepasst hat, wurden diese lackiert, mit einem schicken Logo graviert und zusammengeklebt.

frontblende lackiert web

Das Label KrautLautOne erklärt sich recht simpel: "Kraut", wie mein Nachname, "Laut", weil es Laut sein soll und "One", weil es das erste seiner Art ist.

Die Bassreflexrohre wurden mit dem 3D Drucker gedruckt und anschließend lackiert.
Die Batterie wurde zusammen mit der Elektronik im hinteren Bereich der Box durch einen weiteren Sperrholz-Zuschnitt vom Lautsprechergehäuse separiert,
so dass die einzelnen Lautsprechergehäuse außer dem Loch für das Stromkabel - welches mit Silikonkleber abgedichtet wurde - und dem Bassreflexrohr keine weiteren Öffnungen besitzen.
Sicherheitshalber wurden nocheinmal alle Kanten mit Montagekleber abgedichtet, bevor die Frontplatte aufgebracht wurde.

Zur Auskleidung der Box wurde ein passender Schaumstoff verwendet, welchen wir sonst als Polsterung für Pakete verwenden:

schaumstoff web

Nach einem Funktionstest im zusammengesteckten Zustand - welcher mit bravour bestanden wurde - konnte die Box final montiert werden:

testmontage web

Wie es sich für einen guten Lautsprecher für den Outdoor bereicht gehört, wurde die Box mit Schutzecken versehen. Diese stammen natürlich aus dem 3D Drucker.
Die Holzkonstruktion wurde mit einem Lautsprechervlies beklebt und die finalen Blenden wurden vor dem Lasern lackiert, so dass die Beschriftung gut lesbar ist.
Das in die Front gravierte Logo wurde mit einem LED Streifen versehen, was den zusätzlichen Vorteil hat, dass man sieht, wenn die Box eingeschaltet ist.

In die Rückblende wurden zusätzlich noch Buchsen für's Laden und den Betrieb mit Netzteil, sowie ein Schalter hierfür eingebaut.
Außerdem noch zwei Ausgänge für ein 2. Lautsprecherpaar, da die Elektronik beim ersten Test gezeigt hat, dass sie viel mehr Power hat, als zunächst vermutet.

Die Front wurde noch mit einem Kantenschutz versehen, damit der Rand vom Vlies gut verdeckt ist.
Sämtliche Blenden wurden sowohl verschraubt als auch verklebt, um ungewollte Geräusche durch Vibrationen zu vermeiden. Das Bass Chassis wurde noch mit einem Gitter aus einem alten PC Netzteil (gelb lackiert) versehen und die beiden kleinen Chassis bekamen noch eine Blende in Form des Fensters des Todessterns aus StarWars Teil 6.

Das Endresultat kann sich durchaus blicken lassen:

krautlautone web1

krautlautone web2

Angespornt durch das Ergebnis wurden Folgeprojekte gestartet, welche aktuell realisiert werden - also: Stay tuned for more...

Grüße vom Bodensee

BonsaiBrain

FDM in einer neuen Dimension

Written by BonsaiBrain. Posted in Uncategorised

Im Rahmen eines Kundenauftrages zur Ermittlung der dünnst möglichen Wandstärke mit flexiblen Materialien haben wir
uns eine experimentelle 0.15mm Düse gekauft.

Nachdem wir bereits mit 0.25mm Düsen sehr dünnwandig drucken können, haben wir uns vorgenommen, mit einer 0.15mm
Düse reproduzierbare und stabile Wandstärken von 0.5mm realisieren zu können.

Schon nach einigen Experimenten hatten wir einen Hohlkörper mit 0.6mm Wandstärke:

06mm wand

Abb.: Zylindrische Form mit 0.6mm Wandstärke

Angespornt durch die Ergebnisse mit weichen Filamenten wurden nach Abschluss des Kundenprojektes Experimente mit
harten Filamenten durchgeführt.

Die Ergenbisse sind überwältigend.

moai

Abb.: Moai Statue. Zum Größenvergleich wurde eine M3 Mutter mit abgebildet

Auch die Details, welche aufgelöst werden, sind mit dem Auge kaum noch zu Erkennen:

tie closeup

Abb.: Tie Interceptor. Das Muster auf der Oberfläche hat eine Größe von 0.4mm

fly

Abb.: Diese Fliege ist fast in Originalgröße gedruckt: 1.6cm lang

Die Nahaufnahme zeigt kleinere Fehler an den Beinen. Nicht verwunderlich, denn die Beine sind an der Spitze gerade einmal 0.2mm dick

Auch größere Objekte lassen sich in einer noch nie dagewesenen Qualität drucken:

mf totale

Abb.: Zum Größenvergleich wurde ein USB-Stick mit abgebildet

Allerdings wer hohe Qualität haben will, muss mit langen Druckzeiten rechnen.
Die Druckzeit für diesen Millenium Falcon liegt bei fantastischen 24h!

alien2

Abb.: Die "Fühler" dieses Aliens sitzen auf Stegen mit 0.3mm dünnen Stegen

Für einen direkten Vergleich der Druckqualität haben wir die gleiche Kathedrale sowohl mit einer 0.25mm, als auch mit einer 0.15mm
Düse ausgedruckt.

Leider erkennt man auf den Bildern den Unterschied nicht so deutlich, da die 0.25mm Kathedrale aus transparentem PLA gedruckt wurde.

kath2 015 kath2 025

Abb.: Links 0.15mm Düse, Rechts: 0.25mm Düse

Der entscheidende Unterschied ist die Oberflächengüte: Mit der 0.15mm Düse sind die Konturen wesentlich schärfer.

kath015

 Abb.: Nahaufnahme 0.15mm Kathedrale

kath025

Abb.: Nahaufnahme 0.25mm Kathedrale

Anmerkung zu den 3D Modellen:

Sämtliche verwendeten 3D Modelle stehen bei thingiverse kostenlos zum Download zur Verfügung

Noch ein paar Worte zur Handhabung einer 0.15mm Düse:

Bei unseren 0.25mm Düsen kommt es gelegentlich vor, dass sich ein Staubkorn oder ähnliches in der Düsenspitze verfängt und dadurch
die Extrusion stört, im Extremfall die Düse sogar verstopft.
Ein sog. "cold pull" löst meißtens das Problem. In seltenen Fällen muss man mit einem Stück Kupferlitze oder besser einer Akkupunkturnadel
die Austrittsöffnung durchstochern, um die Verunreinigung zu entfernen.

Bei einer 0.15mm Düse kommt man um ein Schwämmchen, welches direkt über dem Extruder als Staubfänger um das Filament gewickelt wird, nicht herum.
Auch ist es ratsam, in einer einigermaßen staubfreien Umgebung zu arbeiten.

Denn verstopft die Düse einmal, kann man außer dem "cold pull" nicht viel machen. Bisher haben wir nichts gefunden, womit man
die Düsenspitze durchstochern kann.

Gleichzeitig müssen die Einstellungen der slicing Software überarbeitet werden.
Hier reicht es leider nicht mehr, nur die Düsenaustrittsöffnung anzupassen.
Der wichtigste Punkt ist wohl die Retraction.
Hier musste sowohl die Länge, als auch die Geschwindigkeit und am wichtigsten, die minimum travel distance angepasst werden.

Nach Feinjustierung kann man auch 3mm Schrift drucken:

2printbeta tiny

Zusammenfassend kann man sagen, dass mit einer 0.15mm Düse neue Möglichkeiten zur Miniaturisierung offen stehen, welche mit größeren
Düsen nicht denkbar wären.

Gerade im Modellbau, in welchem der FDM 3D Druck bisher nur schwer Einzug gehalten hat, da die Ansprüche auf Genauigkeit und Präzision
sehr hoch liegen, ist es jetzt erstmals möglich mit einem günstigen Gerät detaillierte Modelle zu erstellen.