¶ Anti-Stress-Ring
Theo Döllmann, ex-BFDler, 26. Dezember 2022
¶ Was ist ein Anti-Stress-Ring
Die Idee hinter einem Anti-Stress-Ring ist, dass er Stress abbaut. Es gibt, behaupte ich, verschiedene Typen. Ein Typ lässt sich einfach drehen. Das war mein Ziel. Ich wollte diesen ursprünglich gar nicht selber bauen. Dann war ich aber im Tübinger Himalaya-Arts Laden, indem ich normalerweise meine Goa-Hosen kaufe. Dieser hat auch eine Auswahl von Ringen. Unter anderem auch drehbare Anti-Stress-Ringe. Das Problem: Die ließen sich einfach wirklich nicht gut drehen. Das fand ich blöd und habe drum beschlossen, dass ich das selber besser kann. Ich hätte auch noch woanders schauen können, hatte aber auch etwas Bock mal wieder was zu bauen.
¶ Recherche
Ich dachte, ich finde bestimmt ein passendes Kugellager, aus dem ich so einen Ring basteln kann. Im Internet habe ich mich dumm und dämlich gesucht, weil es anscheinend einfach keine Kugellager in der passenden Größe gibt. Den Innendurchmesser habe ich passend gefunden, aber dann waren die Kugellager einfach viel zu dick, um daraus einen vernünftigen Ring zu machen.
Also habe ich erst mal kurz aufgegeben, hatte aber ein paar Tage später eine neue Idee: Wir haben im KI-Makerspace so eine Kiste mit Plastikteilen von Igus, die einen "geringer Reibungskoeffizient" haben, also gut auf anderen Materialien gleiten. Igus verkauft auch Lager aus solchen Materialien. Also einfach Plastikzylinder, mit z.B. 18 mm Innen- und 20 mm Außendurchmesser. Eigentlich ganz passend. (Ich vermute, dass diese Lager normalerweise z.B. in Druckern verbaut werden). Natürlich hat Igus hier eine etwas zu große Auswahl mit ungefähr 100 verschiedenen Materialien, die alle etwas andere, total besonders wirkende, Eigenschaften haben. Letztendlich habe ich aus ich-weiß-nicht-mehr-genau welchen Gründen glaub dieses hier in 3 verschiedenen Größen (18mm, 20mm, 22mm) gekauft: https://www.igus.de/product/13?artNr=P210SM-1820-15.
Als die Teile dann bei mir angekommen sind, habe ich sofort gemerkt, dass die 20 und die 22 mm viel zu groß sind und die 18 etwas zu klein. Optimal wären vermutlich 19 mm gewesen, aber das produziert Igus halt nicht.
Im Nachhinein habe ich jetzt auch noch herausgefunden, dass Igus auch 3D-Druck Filament mit Gleiteigenschaften verkauft. Vielleicht drucke ich ja damit mal eine 2. Version. Mal sehen.
¶ CAD
Außen um das Gleitlager soll natürlich noch etwas herum, was man dann drehen kann. Ich habe mir lange Gedanken gemacht, wie ich das am besten herstelle. 3D-Druck war für mich recht früh klar, ich dachte nur, dass ein Standard Prusa sicher nicht die passende Auflösung hat. Als ich im Maker-Hub in Augsburg einen Form3 Resindrucker gefunden habe, wollte ich es mal mit dem probieren. Ich hatte mich eh schon lange mal dafür interessiert, diese Drucktechnik auch noch zu lernen.
Also habe ich ein neues CAD-Projekt in Onshape gestartet und mal gerade einen Ring designt. Ich habe extra für alles Parameter eingeführt, weil ich schon gerochen habe, dass die Toleranzen und so nicht beim ersten Versuch passen würden.
Um das Muster in den Ring zu bekommen, habe ich mit einem Sweep ein Dreieckprofil aus dem Ring weggeschnitten. Nachdem ich herausgefunden hatte, dass ich als Pfad erst einen Helix generieren muss, war es ganz einfach. Davor hatte ich eine Skizze mit einer Linie auf die Fläche des Rings projiziert und das hat dann immer den Sweep in irgendeine falsche Richtung gedreht und es hat insgesamt gar nicht funktioniert. Aber mit dem Helix war es dann ganz einfach.
Den Sweep habe ich dann als Circular Pattern verteilt und das dann alles nochmal gespiegelt. Das war es dann eigentlich auch schon fürs CAD.
¶ Bearings Zuschneiden
Die Bearings sind leider auf eine ungeschickte Art und Weise 15 mm hoch. Für den Ring hatte ich mich überlegt, dass 4 mm perfekt wären. Jedenfalls nach meinem Gefühl. Nicht überlegt hatte ich mir, wie genau ich das zuschneiden würde. Im Maker-Hub in Augsburg gibt es eine Drehbank, mit der wollte ich das irgendwie machen. 2 Probleme:
- Einen Plastik-Ring einzuspannen erweist sich als deutlich schwieriger als erwartet. Lösen konnte ich das allerdings, indem ich einen Alu-Zylinder so zurecht gedreht habe, dass ich das Bearing darauf stecken konnte.
- Das Maker-Hub besitzt einfach keinen Abstechmeißel
Letztendlich habe ich ca. 5 mm von dem Bearing per Hand abgesägt und dann den letzen mm weggedreht. Auch das war nicht so einfach, weil das Bearing nicht ganz fest auf dem Alustück saß und daher etwas gerutscht ist. Am Ende hatte ich von dem Alustück schätzungsweise 3 mm abgedreht, während ich das Bearing mit ständigem Nachmessen von ca. 5 auf genau 4 mm gedreht hatte.
Ich bin dann doch immer wieder ganz froh, dass ich schon 2 Wochen Praktikum in metallverarbeitenden Betrieben gemacht habe, und sowohl ganz gut Bohren, Drehen also auch Fräsen kann. Einen Großteil von dem, was ich heutzutage so mache, habe ich sicherlich außerhalb von der Schule gelernt. Bin mir sicher, dass das nicht unbedingt für unser Bildungssystem spricht.
Auch das Drucken war eigentlich ganz einfach. Man sollte halt bei so einem SLA-Drucker immer eine Schutzbrille und Handschuhe und so tragen. Das erste Ergebnis sah gleich mega gut aus, und ich habe mich schon gewundert, ob ich es wirklich First Try geschafft habe.
Turns out: Ich habe Innen- und Außendurchmesser verwechselt. Der Ring ist 2 mm zu klein und passt im Leben nicht über das Bearing, dass ich übrigens in der Wartezeit auf den Druck wie oben beschrieben fertig gemacht hatte.
Zum Glück hatte ich den Ring parametrisch designet und musste nur eine Variable ändern, um den Innendurchmesser richtig einzustellen.
Auch Versuch 2 war selbstverständlich nicht passend. Ich habe das Bearing mithilfe eines Schraubstocks zwar in den Ring hinein bekommen, es ließ sich anschließend allerdings überhaupt nicht drehen. 0.1 mm Toleranz waren anscheinend zu wenig. Ziemlich blöd und ehrlich gesagt noch schlechter als das, was ich eigentlich besser machen wollte. Zudem war ich seit 2 Tagen ziemlich krank, der Schaltzug meines Fahrrads war mir gestern gerissen, mein Server für mein Zugprojekt (https://bahnvorhersage.de/) war seit 5 Tagen kaputt und eigentlich sollte ich seit mindestens 5 Tagen an meiner schriftlichen Ausarbeitung des Projekts für Jugend-Forscht arbeiten. Zudem wollte ich an diesem Abend auch noch nach Hause nach Tübingen fahren, wo ich keinen SLA-Drucker habe.
Meine Stimmung zu diesem Zeitpunkt war ehrlich gesagt richtig schlecht und wollte das Projekt kurz einfach aufgeben. Mein Fahrrad konnte ich am Nachmittag noch reparieren, und als ich am nächsten Tag im Schüler-Forschungs-Zentrum in Eningen vor meinem Server saß, um diesen zu reparieren, habe ich einfach mal probiert, ob der Prusa dort nicht vielleicht doch ausreicht, um den Ring zu drucken. Der PrusaSlicer hat mir ein 0.07 mm Ultradetail Profil vorgeschlagen, mit dem ich es einfach mal probiert habe:
Nach ein klein wenig feilen und schneiden sah das Ergebnis wirklich besser aus als erwartet. Ich habe daher gleich noch einen gedruckt und hatte dann Modelle mit jeweils 0.2 und 0.3 mm Toleranz.
Als ich dann am nächsten Tag in Tübingen im KI-Makerspace das Bearing und den Ring mit 0.3 mm Toleranz im Schraubstock zusammengepresst habe, und er sich einfach so hat drehen lassen, war ich dann doch ganz schön glücklich.
Ich bin mir nur noch nicht sicher, wie toll ich die Farbe finde. Vielleicht drucke ich das ganze noch ein letztes Mal, wenn ich wieder in Augsburg im Maker-Hub bin. Mal sehen. Auf jeden Fall hat es am Ende dann doch noch geklappt. Oft wäre es zwar sinnvoll, ein Projekt einfach aufzugeben, in diesem Fall bin ich aber sehr froh es durchgezogen zu haben.
¶ Nachtrag
Der Ring hat sich im Klimakampfstress mit Sekundenkleber verklebt und ließ sich nicht mehr drehen. Mit etwas Pflanzenöl, einer Nadel und etwas Gekratze ließ sich dies wieder lösen. Im darauf folgenden Postversand ist der Brief aufgerissen und der verschwunden. Ein Suchauftrag bei der Post blieb bis jetzt erfolglos.
Also musste ich alles neu machen. Das Drucken war einfach. Ich habe auf Wunsch die äußeren Kanten des Rings abgerundet, und dann den Ring auf meine Tevo Tarantula gedruckt. Das ging ganz problemlos.
Mehr Arbeit machte das Bearing innen drin. Ich wollte versuchen, dieses zu lasern. Das hat 2 Minuten gedauert und das Ergebnis war das mit Abstand schlechteste Ergebnis, dass ich in meinen Jahren als Maker bekommen habe.
Der abgeschnittene Teil (der schwarze "Ring" auf dem Boden), lässt sich wohl kaum sinnvoll verwenden.
Ich habe daher nochmal von Hand ein Stück abgesägt und dieses dann zurechtgefeilt. Es existiert also wieder ein funktionierender Ring.