3D-gedruckter Schraubdeckel für Erdnussdosen im Elephant-Dash Design (OpenSCAD/FreeCAD/InkScape)

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Das Problem

Erdnüsse sind toll. Als Snack beim Fernsehen oder auch einfach so. Nur für die Figur sind sie nichts. Wie auch immer, das Blöde an den Dosen ist, dass sie – einmal geöffnet – nicht vernünftig geschlossen werden können. Schlimmer noch, durch die abreißbaren Metalldeckel bleiben scharfe Kanten am Doseninnenrand zurück an denen man sich seine Maniküre verletzen kann.
Für die ungeduldigen: Hier sind die Dateien zum Download!

Dann tu halt was dagegen!

Genau das habe ich vor. Ziel ist ein Erdnussdosendeckel der

  • Schraubbar ist,
  • einfach auf die Dose aufgeclipt werden kann und
  • meine fetten Finger vor dem scharfen Abrissrand schützt

Als Software kommt hier wieder FreeCAD zum Einsatz, diesmal aber zusätzlich mit Unterstützung durch OpenSCAD für das Gewinde – Gewinde unter FreeCAD sind zwar möglich, machen aber keinen Spaß…

Drum drehe, wer sich ewig bindet

Schritt 1 ist erst einmal das Gewinde. Da wie gesagt FreeCAD diesbezüglich gleich mehrere “tolle” Workarounds anbietet auf die ich allesamt keinen Bock hatte habe ich meines bisherigen Arbeitstiers OpenSCAD zur Hilfe dazugerufen. Für OpenSCAD gibt es mit Threadlib eine wunderbare Bibliothek, um schnell und einfach Standardgewinde (inklusive Toleranzen!) zu erzeugen.
Die einmalige Installation ist ein bisschen fummelig (es müssen zusätzlich zur Bibliothek 3 verschiedene Abhängigkeiten mit abgelegt werden), allerdings muss man das nur einmal für seine Installation machen und kann dann den lieben langen Tag Gewinde bauen. Sweet!

OpenSCAD funktioniert ein bisschen anders als andere CAD Software dahingehend, dass es keine Point-and-Click Steuerung gibt; die Maus steuert ausschließlich die Kamera. Sämtliche Dinge die das Modell betreffen müssen stattdessen in einer Art Quelltext per Tastatur eingegeben werden. Das hat den Vorteil, dass extrem präzise Modelle entstehen aber den Nachteil einer höheren Hürde für Nicht-Entwickler.

In OpenSCAD “programmiert” man sein Modell. Nicht für jeden was!

Insgesamt brauchte ich zwei Teile aus OpenSCAD: das Innengewinde für den Aufsteckring und das Außengewinde für den Deckel, den man einschrauben können soll.
Da der Außendurchmesser des Gewinderinges durch die Dose mit ~75mm vorgegeben ist habe ich als Gewinde ein M70 gewählt. Damit man den Deckel nicht ewig herumdrehen muss habe ich mich für zwei 1/4 Umdrehungen mit 180° Abstand entschieden. So gibt es zwei mögliche Positionen den Deckel einzuschrauben und genug Platz, um das Deckelgewinde sauber anzusetzen.


Das Außengewinde habe ich entsprechend Symmetrisch erzeugt. Kleiner Trick: Durch eine reduzierung des sogenannten “higbee_arc” auf 5° habe ich die Enden des Gewindes verkürzt, so dass sich der richtige Eindrehpunkt leichter erfühlen lässt.
Diese beiden Teile für sich genommen sind noch nichts wert und werden anschließend in FreeCAD verwendet um die vollständigen Druckteile zu erstellen. Hierfür habe ich die “Export as STL” Funktion von OpenSCAD verwendet und die beiden Objekte als separate STL Dateien gespeichert.

Weiter mit FreeCAD

Da wir die Gewinde jetzt erzeugt haben können wir den Rest der Teile etwas komfortabler in FreeCAD erzeugen. Mein Ziel ist, dass die Teile gut greifbar sind, daher möchte ich den Außenring in Wellenform gestalten. FreeCAD bietet dafür ein Makro an, mit dem sich in 3 Dimensionen eine parametrische Kurve erstellen lässt. Über den Addon Manager kann das Makro installiert werden und steht dann in der Liste auswählbarer Makros zur Verfügung:


Diese Form legen wir zweimal an um sie in zwei verschiedenen Körpern zu verwenden – dem Deckel und dem Aufsteckpart.

Der Aufsteckpart

Die Dose ist nicht sehr kooperativ (und inzwischen leer, was die Notwendigkeit eines Deckels für die Zukunft noch unterstreicht!!). Das einzige, was wir hier nutzen können ist ein Teil zum Aufstecken mit geringen Toleranzen, so dass es rein durch Reibung an Ort und Stelle gehalten wird. Sollte das nicht reichen können wir auch noch eine leichte Nut einplanen, die hier unterstützt (Spoiler: Nicht notwendig). Die Herangehensweise ist Simpel: Außenform extrudieren , Innenform bis zur gewünschten Restdicke als Tasche ausschneiden "Pocket" in der "Part Design" Workbench, Loch im gewünschten Durchmesser erzeugen "Pocket" in der "Part Design" Workbenchund den Ring aus OpenSCAD einfügen.

Jeder Topf hat seinen Deckel

Der Deckel ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut: Extrudieren "Pocket" in der "Part Design" Workbench, weil wir geil sind noch eine Abrundung an die Oberkante und den Innenteil aus OpenSCAD hinzufügen.

Pupsende Elefanten mögen Erdnüsse!

Wer die Herkunft von 🐘️💨️ kennen will muss auf Twitch mal den Kanal “TailsGaming” besuchen. Ich fand es auf jeden Fall spannend zu versuchen, die SVGs die ich von den beiden Icons schon hatte in den Deckel zu gravieren. Hierfür müssen wir einen ganz kurzen Exkurs nach InkScape unternehmen.

InkScape ist ein Tool mit dem man zweidimensionale Vektorgrafiken erzeugen kann. Schon vor einem Jahr habe ich mir den Elefanten und den Windstoß als SVG angelegt. FreeCAD kann SVG importieren, verliert dabei jedoch die Information über die Strichdicke und -form so dass zwar geschlossene Formen verwendet werden können aber Outlines Probleme machen. Es gibt allerdings einen Trick: “Stroke to Path”!

Hierfür muss einfach das SVG mit Strg+A ausgewählt werden und anschließend über “Path” die “Stroke to Path” option verwendet werden. Anschließend das SVG (am besten unter neuem Namen) speichern und in FreeCAD importieren

Dieser Elefant kann jetzt extrudiert werden und anschließend aus dem Deckel ausgeschnitten "Cut" in der "Part" Workbench werden. Die Positionierung kann in der Draft Workbench komfortabel mit der Maus durchgeführt werden.

Das Endergebnis: ein drehbar verschließbarer Erdnussdosendeckel, der vom übermäßigen Genuss der Erdnüsse abrät!

Elephant Dash Deckel!

Fazit

Dieses Projekt war weitestgehend unnötig. Die Dose ist während der Modellierung des Teils schon relativ am Anfang leer gewesen, so dass ich sie auch einfach hätte wegschmeißen können 🤣️ Ich fand es aber faszinierend ein Teil zu bauen bei dem ich beide Teile des Gewindes selbst gebaut habe weil ich es spannend finde, ohne weitere Hilfsmittel 3D-gedruckte Teile fest miteinander zu verbinden. Darüber hinaus habe ich das erste Mal wirklich effektiv mit der Draft Workbench gearbeitet und die “Stroke to Path” Funktion in InkScape kennengelernt (danke an @Mark im FreeCAD channel auf dem Elmer Discord), was mir für die Zukunft das Gravieren von Logos oder ähnlichem massiv vereinfacht!
Und jetzt her mit den Erdnüssen!

BauteilMaterialmengeDruckzeitSchichtdicke
Aufsteckteil6,53m03:51h0.1mm
Deckel9.29m04:38h0.1mm
Summe15,82m8:29h

Nachtrag

Nachdem ich mit dem Modellieren fertig war habe ich herausgefunden, warum die OpenSCAD Bench in FreeCAD nicht funktioniert hat (beide Programme waren über SNAP installiert). In Zukunft werde ich damit also auch mal spielen.
Zusätzlich ist die Gravur leider mit 1.2mm zu dünn, so dass man sie nicht so deutlich sieht (und vor allem fühlt) wie beabsichtigt. Hier werde ich in einer V2 auf ~3mm erweitern müssen.

Zutatenliste

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