Mastmodellen 3D-printen

3D-printers bieden interessante mogelijkheden voor mastmodelbouw, maar reken je niet te snel rijk. Het is een hulpmiddel, geen totaaloplossing.

Een jaar of tien geleden waren veel statische modelbouwers (misschien behalve hardcore metaalbouwers) bang dat de 3D-printer het einde zou betekenen van alle ambacht en creativiteit in modelbouw. Zeker voor kunststof zou een 3D-geprint model veel preciezer zijn dan een handgebouwd model dat aan elkaar gelijmd werd. Inmiddels is gebleken dat die vrees onterecht was. 3D-printers kunnen bijzonder slecht vakwerken printen omdat ‘in de lucht zwevende’ schuin omhoog groeiende uiteinden geen steun hebben bij het opbouwen. Vakwerken kunnen vrijwel alleen in plat liggende vorm worden gemaakt. En dan hou je weinig anders over dan een soort veredeld verlijmen van platte mastdelen…

3D-printen van kleine vakwerkmastjes leert vrij zware profielen op die geen flensen hebben. Het is nog geen echte match voor handmatig verlijmen van kunststof profielen, maar wel geschikt om afmetingen mee aan te geven, zoals Tennet met dit setje Moldaumasten doet op voorlichtingsavonden.

Een uitkomst voor buismasten

Toch is er ook een tak in mastmodelbouw ontstaan waarin 3D-printen een ware uitkomst is gebleken: buismasten. Heb je wel eens gezocht naar een zeer licht tapse buis, die net als de koker van een buismast spits toeloopt? Precies – succes daarmee. Hier maakt de 3D-printer iets mogelijk dat voorheen nauwelijks mogelijk was: op schaal en in de juiste tapsheid en verhouding de ronde of polygonale koker printen waaruit buismasten bestaan.

   

De licht tapse vorm van buismasten zoals wintracks kan je bijna nergens in het wild vinden. 3D-printers hebben dat veranderd. Links een tafelmodel 3D-geprinte wintracks op een Tennet-voorlichtingsbijeenkomst in Emmeloord. Rechts een model van een soortgelijke wintrack, maar nu een slag groter en in privébezit van een teamlid achter deze site. Op moment van deze foto was het model een dag in functie bij de ingebruikname van Noordwest-380.

3D-printers trekken een draad kunststof naar binnen, meestal PLA (polymelkzuurplastic) of ABS. Dit wordt gesmolten en stolt weer zodra het uit de spuitkop komt. Door die met grote precisie in drie dimensies te bewegen kan je met het stollend plastic objecten opbouwen. In een computerprogramma wordt het model gebouwd, waarna na een conversie (of compilatie) de printer er werk van maakt. Dat gaat niet zo snel, want een fatsoenlijk onderdeel of stuk van een model uitprinten kan uren duren. Nu is modelbouw sowieso een oefening in geduld, dus dat hoeft geen factor te zijn. Anders is dat voor de leercurve. 3D-printen is niet voor iedereen weggelegd.

3D-printers (hier een Felix 3000) zijn betaalbaar voor consumenten, maar er zit een leercurve bij. Zelfs iets eenvoudigs zoals ons sitelogo moest van SVG naar CAD worden geconverteerd, daarna een Z-dimensie krijgen, en dan met speciale printersoftware (in dit geval Slic3r) worden gecompileerd voordat de 3D-printer er wat mee kon.

3D-printen is specialistenwerk

Wat ten eerste een rol speelt is de maximale afmeting van objecten die de printer kan maken. Consumentenprinters zoals een Ultimaker of een Felix kunnen meestal niet groter printen dan twintig centimeter in de breedte, lengte of hoogte. Bij een wat groter model betekent dit dat je in onderdelen moet denken. De tapse koker van een buismast van een meter hoog moet je dus in vijf delen uitprinten en daarbij moet je ook rekening houden met hoe je ze op elkaar gaat vastplakken. Als dat met een interne flens gebeurt moet die dezelfde licht conische hoek hebben om het volgende mastdeel te kunnen dragen. Daar komt nog bij dat een flens ook zelf een paar centimeter hoogte heeft, zodat je uiteindelijk zal zien dat je de koker niet in vijf delen van twintig centimeter, maar in zes delen van 17 centimeter moet maken, waarbij vijf van de zes delen een ‘verloren hoogte’ hebben van een paar centimeter flens.

   

Schermafdruk van een computerprogramma voor ontwerp van 3D-printbare onderdelen. Bedreven raken in zulke tools is ingewikkelder dan een soldeerbout leren bedienen. Dat wordt vaak vergeten bij het idee van 3D-printen.

Met dit soort dingen moet je rekening houden tijdens het ontwerp van het model in het computerprogramma. Ook ingewikkelde details zoals de montagestukken voor isolators of traversen zijn in een computerprogramma soms lastig. Opnieuw geldt dat je niet iets recht zijwaarts kan laten uitsteken zonder ondersteuning. De printer kan immers niet iets in de lucht beginnen.

Polymelkzuurplastic heeft een opmerkelijke eigenschap: het materiaal is familie van oplosbare hechtingen en het kan degraderen onder invloed van enzymen in speeksel. Normaal is dat geen factor, want zelfs de meest afgeharde pylon geek zal niet de hele dag aan zijn mastmodellen likken (hopen we tenminste). We zeggen het omdat er ook stoffen zijn in verf en in andere organische verbindingen die lijken op wat speeksel kan doen. Polymelkzuur kan hierdoor niet tegen alle soorten verf of alle soorten lijm. Je hier van tevoren in verdiepen kan belangrijk zijn.

   

3D-printer bezig met het uitprinten van wintrackdelen. Rechts: detailopname van de mastvoet, de gaten voor de ankerbouten kan je eenvoudig openlaten, scheelt weer boren.

Buismasten en 3D-printen is een goed huwelijk

Een vakwerk kan niet of nauwelijks worden geprint, maar een holle tapse koker is juist makkelijk te doen voor 3D-printers. Je bouwt hem rechtopstaand op, de printer en de software doen de wiskunde achter de kegelvorm wel. Zo kan je tapse ronde, maar ook octagonale kokers maken. Kleinere maten buismasten zijn zelden rond, ze zijn in de praktijk meestal samengesteld uit metalen platen die in zware persen zijn geknikt (gezet, in jargon) tot licht toelopende veelhoeken. Twee zulke helften last men dan aan elkaar tot een tapse, veelhoekige koker.

Die vorm tref je nergens anders op schaal in het wild aan en voorheen moesten modelbouwers voor deze vorm een biljartkeu van acht vlakke zijdes voorzien of een vierkant balkje eerst taps maken en dan in een achthoek veranderen. Dat werd zelden perfect. Hier hebben 3D-printers een groot verschil gemaakt. Ook voor opgelaste flensen zoals aan de voet van de mast is 3D-printen een handige methode: je print de hele flens gewoon mee, inclusief de gaten die erin zitten.

   

3D-geprinte modellen van wintrackmasten als geheel. Links: wintrackhoekmast door Bram Gaastra, nu zonder feesttent als achtergrond. Rechts: wintracksteunmast door Hans Nienhuis. Het model links is na uitprinten en in elkaar zetten niet verder bewerkt. Het model rechts is wel van opsmuk voorzien. Het verschilt per modelbouwer welk stadium van afbouw de voorkeur heeft.

3D-printen van subonderdelen en componenten

Wanneer we afstappen van het idee dat de hele mast 3D-geprint moet worden, dan worden 3D-printers ook voor metaalbouwers en vakwerkbouwers weer interessant. Het maken van kleine onderdelen zoals kunststof isolators met al die flensen erop, of van coronaringen, draagbokken, onderdelen voor balkons en loopplanken en klimgerei is uitstekend uit te besteden aan een 3D-printer. Het is geen makkelijke instap, want je moet wel softwareprogramma’s beheersten en natuurlijk een 3D-printer hebben – ook niet goedkoop.

In de praktijk zien we dan ook dat mastmodelbouwers het daadwerkelijke vervaardigen uitbesteden aan vrienden of kennissen die net een wat hogere geekfactor voor technische snufjes hebben. Een 3D-printer aanschaffen en leren omgaan met de software is geen kleine stap en het is overkill voor wie het vooral om het resultaat zal gaan. Het wordt nog schuiner wanneer je alleen maar voor een paar losse onderdelen zoals isolators een 3D-oplossing zoekt. Dat gaat echt beter als je het met diezelfde vriend met hoge geekfactor het op een akkoordje gooit om tegen onkosten en een sixpack gerstennat een serie isolators in twee helften te laten printen, zonder dat jij zelf al die spullen en skills nodig hebt op HQ Zolderkamer.

   

   

Een 3D-geprint object is nog slechts een halffabrikaat. Wie een 3D-geprint model realistischer wil maken verft het, zet er bordjes, vlaghaakjes en klimgerei op, en maakt een voetplaat. Allemaal dingen die slechts ten dele of niet 3D-geprint zijn. De isolators, die zijn dan weer wel 3D-geprint, maar de coronaringen en draagklemmen zijn weer handwerk. Zo blijft ook 3D-printen een middel, maar geen totaaloplossing. Foto’s door Hans Nienhuis.

Een 3D-geprint model is zelfs op zijn best slechts een verzameling van uitgeprinte componenten. Wie in de veronderstelling is dat er -tadaa- een kant en klaar model in de printer staat zal bedrogen uitkomen. De verschillende delen moeten worden samengebouwd, geverfd, van bordjes en ladders worden voorzien, isolators erop en bij buismasten is het meestal ook nodig dat er een fundatie of voetplaat onder komt, anders valt ie zo om.

Dat geeft meteen aan dat 3D-printer eigenlijk helemaal niet zo’n vijand van traditionele modelbouw is. Het is een middel. Je kan met een 3D-printer onderdelen of mastdelen maken of laten maken die op traditionele wijze bijna niet mogelijk zijn, maar het uiteindelijke samenbouwen is nog steeds ouderwets ambachtswerk.