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3D-Druck & Luftheber

Hier mal wieder eine kleine Bastelei von mir. Um wirklich ehlich zu sein - ich glaube nicht, dass das hier konkret viele Nachahmer finden wird. Ich sehe das Potential viel mehr in der Anregung für andere Aquarienbasteleien mit diesen Werkzeugen.

Also worum geht es hier? Es gibt eine Reihe Fertigungsverfahren, die alle irgendwie unter "Rapidprototyping" fallen, und im Grunde so arbeiten, dass aus Kunststoff ein Werkstück schichtweise Aufgebaut wird. Das hat einige Vorteile. Insbesondere: Man braucht keine Formen wie beim Spritzguß oder anderen Kunststoffprozessen. Die sind üblicherweise aus Stahl, sehr aufwendig und müssen höchsten Anforderungen genügen ... sprich sehr teuer. Das 3D-Druck-Verfahren ist dann zwar "pro Werkstück" sehr teuer. Aber die Anfangskosten gehen gegen null. Das heißt, für Versuche, Kleinstserien oder jemanden, der sich keine Form leisten mag... ist das ganze ideal.

Es gibt zwar einen ganzen Haufen Verfahren und noch viel mehr Namen dafür. Doch das meiste lässt sich von der Funtionsweise zusammenfassen: Ein "Druckkopf" fährt eine Ebene ab - angefangen mit der Basisplatte - und legt dabei Material ab. Dies macht er Schicht für Schicht und fährt immer wieder um die Schichtdicke höher, um dann die nächste Ebene darüber zu bilden. Um auch Überhänge aufzubauen, wird nicht nur das eigentliche Material für das Werkstück aufgebracht, sondern auch ein Stützmaterial, das dann etwas andere Eigenschaften besitzt, um es nachher auch wieder vom Rest entfernen zu können. Wie dann konkret dieses "Aufbauen" des Werkstücks aussieht hängt sehr vom jeweiligen Verfahren ab. Es kann z.B. Kunststoffschmelze aufgespritzt werden, unvernetzte Polymere, die dann schichtweise mittels UV-Licht vernetzt werden ... etc. Bei den Stützmaterialen kommen dann auch wieder unterschiedlichste Prozesse bzw. Kombinationen davon zum Einsatz: Schlichtes ausbrechen, Schmelzen, chem. Lösen, Ultraschallbäder.

Etwas abweichend davon arbeitet das "Selective Laser Sinthering". Hier wird in einem "Sandkasten" eine Schicht Kunststoffpulver (teils auch andere Materialen) dicht aufgebracht, in diese dann mit einem Laser der Querschnitt des Werkstücks aufgeschmolzen und wieder eine neue Schicht Pulver aufgetragen. Hier kommt man ohne Stützmaterial aus, da das Pulver gut verdichtet wird und diese Funktion übernimmt. Nachher muss nur noch das Pulver ausgeblasen werden.

All diese Prozesse unterscheiden sich in den mechanischen, chemischen und physikalishcen Materialeigenschaften ... aber auch im Preis.

Mein konkreter Anlass, mich mit dem Thema zu beschäftigen, waren Luftheber. Was mir immer wieder störend auffällt, ist einerseits der Preis, zu dem die Dinger im Handel sind - wenn der Händler vor Ort sie überhaupt hat. Immer mehr Händler scheinen sich mittlerweise auf die (teure) Einheitsaquaristik aus dem Katalog großer Marken wie JBL und Dennerle zu versteifen. Es ist schwer, Varianten jenseits typischer Einheitsgrößen zu finden, und Luftheber nach tschechischer Bauform sind da sowieso nicht zu haben - nur die lauten Blubberapparate. Sind halt simpler herzustellen ...

Also fragte ich mich, was ich für Alternative haben gegenüber dem Eigenbau der "Tschechischen Luftheber" mit diesen "unnötig komplizierten" Manschetten und dem Hantieren mit 1mm-Bohrer.

Ausströmersteine

Ich habe zuerst normale, kleine Ausströmersteine hergestellt. Es ging mir in erster Linie um den Bau kleiner Luftheber und käufliche Ausströmer dafür erschienen mir unpraktischen, da es kaum geeignete Ausführungen gab, die nicht fast den kompletten Rohrdurchmesser ausfüllen.
Die Teile haben einen Durchmesser von ca. 5 mm und die Bohrungen sind 0,6 mm bzw. 1 mm. Mit dem Zusetzen der Bohrungen habe ich soweit keine Probleme gehabt. Zumal ich die bisher vereinzelt verstopften Löcher einfach mit einer Nadel aufgedrückt habe. Insofern bin ich ein bekennender Fan von Ausströmern mit definierten Löchern, statt aus porösen Materialien.

Einen Schritt weiter bin ich dann mit diesen Ausströmern gegangen. Sie sind U-förmig geformt, um sie unten auf ein Luftheberrohr zu stecken. Teils habe ich sie mit Clips versehen, um sie einfacher aufzustecken. Die Bohrungen sind hier nur an der Oberseite und der zum Innenraum des Rohrs zugewanden Seite.

Tschechischer Luftheber

Hier mal ein Beispiel eines kompletten Lufthebers in "tschechischer" Ausführungen. Gedacht ist dieser für einen Aufzuchtkasten und misst insgesamt etwas über 70 mm. Dies ist wirklich ein Teil. In der "Wulst" an der Luftzufuhr befindet sich ein Ring, der die Luft um das komplette Rohr herumführt. Die Innenseite des Rings ist über den kompletten Umkreis mit feinen Bohrungen versehen, durch die dann die Luft in feinen Blasen ins Luftheberrohr gelangt.

Luftheber Module

Da nunmal die Kosten beim 3D-Druck hoch sind und Kunststoffhalbzeuge wie z.B. Rohre spottbillig, habe ich mich entschlossen, das ganze Modular zu machen. D.h. den Teil mit der Ringleitung in 3D-Druck mit einem Objet herzustellen und den Rest "draufzustecken".

Sache sollte klar sein. 4mm Nippel, um den Standard-Luftschlauf draufzustecken. Unten die Verdickung beherbergt die Ringleitung. Oben steckt man das Rohr ein, bzw. Schlauch auf. Gerade die Verwendung von flexiblen Schläuchen hat sich als sehr praktische Idee rausgestellt. So kommt man mit einem Teil aus ... und kann den Schlauch jederzeit und auch im Einbau so zurechtbiegen, wie man ihn grade braucht.

Brauchbar?

Klappt super, aber...

Mein Fazit bezüglich bezüglich des Materials als solchem steht eigentlich noch aus. Ich betreibe weiterhin zwei Becken mit Ausströmern aus zwei unterschiedlichen Materialen. Beides Photopolymere, die eigentlich nicht so wirklich lebensmittelecht sind. Ich war eigentlich schon froh etwas zu finden, wo zumindest Verfügbarkeit für mich, Detailgrad für die Bohrungen und die Möglichkeit, das Stützmaterial aus solchen Hinterschneidungen zu bekommen, zusammen kam.
Das ist so die Crux ander Geschichte, weshalb ich soweit nicht rumrenne und Leuten den Kram empfehle. 

...bezüglich dieser Konstruktionen ist aber für mich soweit klar, dass es die Ausströmersteine, zum Einstecken genauso tun wie die komplizierten Varianten. Und gemessen an den derzeit noch gesalzen Preisen, die man als Kleinabnehmer für die wirklich interessanten Materialien bezahlt (~2$/cm³ aufwärts), hält sich bei mir die Motivation in Grenzen, mehr als nur kleine Sprudelsteinchen aus dem Material zu machen - von ganzen Lufthebern ganz zu schweigen. Auch wenn die Aufsteckringe nette Stabilität bieten... Fürs alltägliche Handling reichen mir die gebogenen Ausströmer mit der Klammer. 

Ich bilde mir ein, mit 0,6 mm Bohrungen allgemein eine breiteren Betriebsbereich an Luftvolumenströmen zu haben, in denen der Heber stabil läuft und nicht "spuckt" und laut wird. Aber dahinter steht auch nur etwas "Spielerei" mit einer kleinen 20€-Membranpumpe und zwei Dosierhähnen.

Das sind die zwei Kandidaten, die derzeit hier laufen:

(recht klein: oben EN 16, unten 8x1,5mm)

Von der Idee, einfach Schläuche einzusetzen, bin ich übrigens immer mehr begeistert. Man hat viel weniger Ärger mit der Montage in irgendwelchen Aufzuchtkästen oder Mattenfiltern. Reinstopfen und den Rest abschneiden. Für alles andere wo man besser ein steifes Rohr braucht PVC Rohr aus dem Elektrobedarf im Baumarkt - spottbillig und supereinfach zu verbauen...

Wirklich günstig wäre es zwar nicht. Aber selbst, wenn man über Anbieter wie shapeways gehen würde, schlägt das immer noch die Preise des Zoohandels und üblicher Onlineshops. Für den Einsatz den Einsatz in Luftheberröhren etc. ist der Kram echt gut. Gerade die U-förmigen Ausströmer mit Klammer haben mich überzeugt.
Besser Alternativen sehe ich da eher bei anderen Eigenbaulösungen. Ein Bekannter verwendet beispielsweise 4mm Kunststoffrohre um etwas ähnliches wie die hier gezeigten U-Ausströmer zu bauen. (Im Grunde war das genau die Anregung, für die Dinger hier. Danke Jörn!) Er erwärmt die Röhrchen, biegt sie zurecht und setzt eine Hand voll Löcher mit einer erhitzten Nadel.

Preislich ... sollte ich wohl drauf eingehen, sonst hagelt es Mails. ;)
Nur mal als Größenordnung, wenn man zu shapeways gehen würde:
Kleine Ausströmer ~0,50€, U-Ausströmer 1€, Aufsteckmodul für kleine Durchmesser 3€ , Kleiner Luftheber 7,50€, Großer Luftheber für 40L Aquarium ~15-25€.