Posted on by oxi

Stargate SG-1 Cheops-Klasse Raumschiff

Als Fan der Stargate-Reihe hat mich das Modell von Fr3D eines Raumschiffes aus dem Film und der Serie sofort angesprochen. Meine Idee für die Umsetzung war kurz zusammen gefasst das folgende:

  • Die “grossen” Teile werden mit FDM gedruckt
  • Die Detailreichen Panels werden mit SLA gedruckt
  • Der Sockel wird nicht wie im Modell gedruckt, sondern aus Holz gefertigt
  • Das Modell soll (natürlich 😉) beleuchtet werden

Bei den folgenden Bildern werden Spezialbegriffe verwendet. Hier eine kurze Erklärung einiger:

  • FDM: Fused Deposition Modeling – 3D-Druck Technologie welche Rollen von Material schmilzt und quasi aufeinanderstapelnd die Teile druckt.
  • (M)SLA: Stereolithografie – 3D-Druck Technologie welche mit UV-Licht flüssiges Harz zu den Objekten härtet.
  • Dry-Brush (Trockenbürsten): Eine Mal-Technik bei welcher nur wenig Farbe am Pinsel ist und durch feines auftragen die Struktur hervorhebt.
  • Washing: Das Modell wird mit stark verdünnter Farbe grosszügig bedeckt. Durch den kapillaren Effekt, sammelt sich die Farbe in Vertiefungen und Winkel, welche so hervorgehoben werden.
  • IPA: Isopropylalkohol oder Isopropanol ist ein sehr oft verwendeter Alkohol der zur Reinigung verwendet wird.
  • TPU: Gummiges Material welches mit der FDM Technologie gedruckt werden kann. Wird oft bei FPV-Drohnen verwendet.
  • PVA: Sehr weit verbreitete art von Leim. Verwandt mit/oder Alias zu Holzleim und Weissleim.

SLA Druck

Pyramiden Raumschiff

Um die Bilder grösser anzuschauen, einfach darauf klicken.

Vom FDM-Druck habe ich leider nur Bilder vom Livestream
Die SLA gedruckten Teile
Die Kanten werden noch geschliffen.
Schwarz glänzende Grundierung der Panels mittels Airbrush. Auch die Kante wurde Grundiert.
Mit einem Mix aus gold und kupfer werden die Panels nun goldig Airbrushed.
Goldfinger 😂
Damit die Panels auch sicher haften, wird die Rückseite aufgeraut.
Ich verwende zum ersten mal einen Öl basierten und selber gemixten Wash um die Vertiefungen hervorzuheben.
Dabei wird das Objekt grosszügig bemalt und danach die überflüssige Farbe wieder weggewischt.
Mehrere Anläufe mit Dry-Brushing und Washing waren nötig um zum gewünschten Resultat zu gelangen. Dazwischen musste ich teilweise mit dem Gold/Kupfer Mix die Farbe wieder vereinheitlichen.
Ein schwacher Dry-Brush Durchgang mit silber um die Details im FDM-Druck etwas hervor zu heben.
Die Panels werden mit Sekundenkleber befestigt.
Somit ist das Pyramiden Raumschiff fertig. 😊

Wüste mit Pyramide

Damit die Schichten des FDM-Drucks nicht so gut sichtbar sind, wird die Base mit einem Holz-Spachtel bearbeitet.
Für einen realistischen Sand-Effekt, verwende ich Fugen/Reparatur-Spachtel, der mit viel verdünntem PVA-Leim fixiert wird.
Wenn der Spachtel trocken ist, kann er von den Pyramiden-Steinen einfach mit den Fingern abgewischt werden.
Grundierung mit grau
Airbrushen des Sandes und des Sandsteines.
Wash für mehr Kontrast.
Damit der Wash nicht aus den Rinnen der Steine läuft, musste das Objekt entsprechend gesichert werden.
Der Sand erhält einen Dry-Brush mit gelb.
Und die Steine mit einem grau.

LED-Beleuchtung Pyramide

Ich verwende zum ersten Mal ein LED-Filament welches mit 3V funktioniert.
Das LED-Filament wird mit Sekundenkleber fixiert.
Die Unterseite der Pyramide wird mit Alu-Klebeband verkleidet, so dass das Licht diffuser und stärker leuchtet.
Um das Raumschiff etwas zu erheben, habe ich ein Abstandshalter gedruckt der zusätzlich das Abrutschen der Pyramide verhindert.
Der LED-Effekt funktioniert super! Zudem sieht man bei diesem Bild schön, dass die Panels metallisch angemalt sind und somit das Licht des Monitors spiegeln.

Sockel Ecken

Frisch ab dem Drucker.
Das Harz kann Haut-irritierend wirken muss darum sehr gut mit IPA gereinigt werden.
Bereit für die UV-Bestrahlung für das fertige aushärten.
Bis zu diesem Zeitpunkt sollten die Objekte nur mit Handschuhen angefasst werden.
Heisses Wasser erleichtert das Ablösen der Support-Strukturen.
Diese hinterlassen jedoch eine unschöne Oberfläche.
Mit einem Messer und Schleifpapier kann dies berichtigt werden.
Wieder werden die Teile schwarz glänzend Grundiert.
Und anschliessend mit dem bekannten gold/kupfer Mix Airbrushed.
Mir war die Oberfläche zu “Clean” und deshalb habe ich ein dunkleres gold mit einem Pinsel aufgetragen.

Holzarbeiten Sockel

Mit diesen Teilen wollte ich anfangs den Sockel bauen.
Nach dem Fräsen.
Nach dem Fräsen.
Damit die “Schöne” Seite vom Laser nicht dreckig wird, wurde diese abgeklebt.
Metallstreifen hinter den Buchstaben fangen den Laserstrahl ab.
Da der Laser nicht stark genug ist alle Holzfasern zu durchtrennen, müssen die letzten mit dem Messer durchtrennt werden.
Erneut wird die Vorderseite mit Klebeband geschützt.
Damit der LED-Effekt besser wirkt, wird das innere des Logos schwarz gesprüht.
Ich mag Holz welches mit Leinölfirnis (Boiled Linseed Oil) behandelt wurde.
Diese Behandlung lässt die Maserung herausstechen und macht das Holz widerstandsfähiger.
Es kann bis zu zwei oder drei Tagen dauern bis es komplett trocken ist.

Bohrung für USB-C Stromversorgung

Das Diorama wird mit 5V über einen USB-C Stecker versorgt.
Da ich keinen passenden Fräser hatte (oder Fusion 360 und ich uns nicht verstanden 🤷‍♂️) habe ich diese Löcher von Hand gebohrt.
Der Anschluss passt perfekt! 😊

Stargate Logo

Damit das Logo schön leuchtet, klebe ich 2×3 mm Milchplexiglas hinter die Buchstaben.
Dafür verwende ich UV-Harz, welches verwandt ist mit dem Harz für den SLA-3D-Drucker.
Auch auf der Vorderseite appliziere ich etwas UV-Harz.
Somit werden die losen Teile in den Buchstaben “A” und “R” befestigt.
Das Resultat kann sich sehen lassen!

Montage Sockel

Die Holzklötze vom Bild weiter oben mussten 3D-Gedruckten Ecken weichen. Mit diesen wird alles viel genauer.
Die angezeichneten Bohrlöcher.
Da ich nun Maschinenschrauben verwende, habe ich die Löcher angesenkt.
Der Rahmen sieht gut aus und ist fast perfekt im Winkel.
Damit die Elektronik sicher genug Luft hat, habe ich mich für einen “Träger” entschieden der magnetisch an der “Wüste” hängt.
Die erste Variante.
Das nennt sich iteratives Design … nun mit genug Platz für die Elektronik.
Ein weiteres 3D-Druck-Objekt für die Rückbeleuchtung des Logos. Erneut wurde das Alu-Klebeband als Reflektor verwendet. Zusätzlich hilft es die Wärme des LED zu verteilen.
Damit das LED-Filament bleibt wo es soll, wird wieder UV-Harz verwendet.
Der Effekt ist schön gleichmässig.
Der erste Test beider Lichter überzeugt.
Die Schlize im 3D-Objekt sind ideal um die Wärme des LEDs über das Ali-Klebeband abzuführen.
Löten des USB-C Anschlusses
Dieser wird mit Epoxy-Harz gesichert.
Für 1 mm zusätzliche Bodenfreiheit habe ich TPU Füsschen gedruckt.
Und mit Sekundenkleber befestigt.
Das selbe am Elektro-Hub.
Sicher ist sicher. 😉

Elektronik

Zuerst wollte ich die Schaltung mit fertigen Komponenten bauen. Leider hatte dies so nicht funktioniert.
Dank der Mithilfe eines Kollegen, konnte ich eine Relais basierte Schaltung löten.
Der 3.3V Ausgang des ESP8266 liefert nicht genug Strom um die LEDs zu betreiben.
Darum wird ein Relais verwendet um die 3 V zu schalten.
Der Step-Down Schaltregler reduziert die 5V des USB-Anschlusses auf die benötigten 3V.
Anbringen der JST-Stecker damit die LED einfach verkabelt werden können.
Erster Test mit der Schaltung via ESP8266. Somit lässt sich die Pyramide in meine Heimautomatisierung integrieren und leuchtet nur wenn dies gewünscht ist.

Sockel Ecken ankleben

Als finish werden die Ecken angeklebt.
Dafür reicht ein Tropf Heissleim, der sich wenn nötig einfach lösen lässt. Tipp: Heissleim löst sich mit IPA super von allen Oberflächen. 😉

Endlich fertig!

Der Bau dieses Dioramas hat ca. einen Monat gedauert. Reine Arbeitszeit wäre wohl zwei bis drei Arbeitstage mit zusätzlichen ein bis zwei Tagen für das Design der 3D-Objekte und CNC Programme. Die reine Zeit für alle 3D-Drucke war ca. fünf Tage. Es ist ferner zu bedenken dass das Trocknen lassen der Grundierungen, Farben und Leinölfirnis zusätzlich einige Tage gedauert hat.
Manchmal brauchte ich auch einfach etwas Zeit bis mir bei Problemen die “Richtige Lösung” in den Sinn gekommen ist, oder anders ausgedrückt: Bis ich die richtige Inspiration gefunden hatte um gewisse Challenges anzugehen.
Die Elektronik dauerte auch einige Tage für die komplette Umsetzung. Meine Erste Idee (mit RBG-LEDs) wäre zwar einfach umzusetzen gewesen, aber mir gefällt die Farbe der Filament-LEDs viel besser. Das herausfinden, dass die Mosfet-Baasierte Fertig-Komponente mit 3.3V nicht schaltet und wirklich 5V, welche ich vom ESP8266 nicht erhalte, dauerte dann auch noch eine Weile. Dank der Hilfe meines Kollegen, war es dann aber doch noch möglich das Problem sauber zu lösen und nach einem Abend Löten und einem weiteren Nachmittag zum herausfinden dass Relais-Diagramme immer von unten gezeichnet sind (Standards sind ja dafür da ignoriert zu werden) 😒 konnte das Projekt erfolgreich abgeschlossen werden.