CNC – Star Wars Kindergarderobe

Vorüberlegungen

Nach dem ersten erfolgreichen Test der CNC-Maschine gilt es, die nächste Lernkurve zu nehmen: fräsen in Hartholz und Alu mit mehreren Werkzeugwechseln. Da bot sich etwas an, was schon länger in meinem Kopf und in der Fusion360-Cloud herumschwebte: eine neue Kindergarderobe. Schließlich musste ich schmerzlich erkennen, dass Feuerwehrmann Sam bei meinem Sohn nicht mehr IN ist. Und dieser klebte auf seiner alten Kindergarderobe. Den Halbkreis dieser einfachen Garderobe per Hand mit einer Oberfräse herzustellen war abenteuerlich – aber das ist eine andere Geschichte. Sicher war: die alte Garderobe muss weg.

Natürlich wurde Feuerwehrmann Sam bei meinem Junior nahtlos durch neue Helden ersetzt. Die Figuren aus Lego Star Wars sind nun IN und so bot sich an, dies als Thema für die neue Garderobe zu nehmen. Insbesondere ist der Millennium Falcon DAS Raumschiff. Die Idee war, dies in das Design der Garderobe mit einfließen zu lassen und den Falcon als glänzende Applikation über den Kleiderhaken thronen zu lassen.

Im Lastenheft stand folgendes auf dem Zettel:

• Breite von max. 50cm
• Es sollen mehr Kleidungsstücke aufgehängt werden können im Vergleich zur alten Garderobe
• Die Rahmendaten galt die Breite von ca. 50 cm.
• Mir schwebte ein Raumschiff als Alu-Applikation vor
• Die Kleiderhaken sollten passend aus Metall sein
• Als Holzfarbe soll dunkles Holz genommen werden, um einen ausreichenden Kontrast zu den hellen Alu-Applikationen herzustellen
• Der Schriftzug „Star Wars“ soll irgendwo sichtbar sein

Fusion360 war schnell gestartet und los ging es. Auf Pinterest hatte ich ein Schild gesehen, bei dem die Buchstaben nicht in das Holz eingefräst wurden, sondern sich erhoben. Gedacht, getan. Außerdem kam während der Konstruktion die Idee, dass sich der Millennium Falcon vom Hintergrund abgeben sollte und somit der Eindruck entsteht, dass er über dem Holzkörper schwebt.

Heraus kam dann folgende Konstruktion. Während der Konstruktion habe ich gleich die passenden Kleiderhaken bestellt. So konnte ich die Bohrungen direkt mit einplanen, die für die Montage der Haken notwendig waren.

Für ein anderes Projekt habe ich in meinem kleinen Holzlager noch amerikanisches Nussbaumholz liegen, das ich mir kurzerhand in passender Größe abgesägt und zweckentfremdet habe.

• 

• 

• 

Die Fräsjobs

Es gibt bei der Erstellung der Fräsjobs mehrere Strategien.

Eine davon ist, den gesamten Job in ein großes Programm zu stecken und die Werkzeugwechsel programmgesteuert vorzunehmen. Funktioniert prima. Aber nur, solange alles glatt geht und kein Fräser abbricht oder etwas sonstiges unvorhersehbares passiert.

Die andere Strategie ist, je Tool oder je größerem Arbeitspaket separate Programme erzeugen zu lassen. Dies erhöht den Verwaltungsaufwand, weil darauf geachtet werden muss, dass die Jobs mit dem richtigen Tool in der richtigen Reihenfolge starten. Allerdings bietet diese Vorgehensweise den Vorteil, einen längeren Gesamtjob zeitlich auf mehrere kleinere zu verteilen. Unterbrechungen, die beispielsweise durch den Bezug frischen Kaffees oder ähnlichem entstehen, sind dadurch problemlos möglich. Oder – wie in meinem Fall – bricht ein qualitativ minderwertiger China-Fräser. Aus meiner Sicht ist es einfacher, auf solche unvorhersehbaren Ereignisse zu regieren, ohne das Werkstück direkt wegzuwerfen und neu anfangen zu müssen.

So teilte sich das Projekt in acht einzelne Jobs auf:

1. Planfräsen Das 30mm Werkstück wird auf 20mm plangefräst Dazu kam ein 20mm Nutfräser zum Einsatz. Zustellung 3mm, 15000 U/min, 1300mm/min Vorschub. Das wäre garantiert deutlich schneller gegangen, aber der Fräser hat seine besten Tage schon lange hinter sich und ist nicht mehr der schärfste Fräser im Schrank.
2. Innentasche 1 Der Außenrahmen wird herausgearbeitet Dies habe ich mit einem 6mm Fräser durchgeführt. 24000 U/min, 1400mm/min Vorschub. 2 Schruppdurchgänge einmal mit 3mm, dann mit 1,8mm Zustellung. Das Ganze wurde mit einem Schlichtdurchgang von 0,2mm abgeschlossen. Lessons learned: deutlich schneller wäre es gewesen, den 20mm Fräser des ersten Durchgangs zu verwenden und die Ecken mit dem 6er nachzuarbeiten….
3. Innentasche 2 Die Vertiefung des Millennium Falcon Mit demselben 6mm Fräser und denselben Eckdaten wie im vorherigen Job habe ich die Tasche des Millennium Falcon herausgearbeitet.
4. Schriftzug „grob“ Für die Erstellung des Schriftzugs kam ein 2mm Fräser zum Einsatz. Zustellung 1mm, 24000 U/min, Vorschub 1300mm/min. Je kleiner die Fräser, desto schriller der Klang. Dieser hat mich schon ansatzweise an einen Besuch beim Zahnarzt erinnert…
5. Schriftzug „fein“ Der 2mm Fräser hinterlässt in den Ecken eine Rundung von 1mm. Um die Schrift noch „schärfer“ darzustellen habe ich eine Restmaterialbearbeitung mit einem 1.1mm Fräser durchgeführt. Dabei fährt der Fräser die Ecken des Schriftzugs an und arbeitet die Ecke weiter heraus. Zustellung 1mm, 24000 U/min, Vorschub 1300mm/min.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Bei der Betrachtung des Zwischenergebnisses habe ich feststellen müssen, dass die Schrifttiefe von 1mm für meinen Geschmack nicht plastisch genug herausgearbeitet wird. Daher habe ich die Jobs vier und fünf nochmals durchführen mit einer weiteren Zustellung von 1,5mm durchführen lassen. Die Schrift ist nun 2,5mm hoch.

1. Ausfräsen Nachdem das Werkstück weitestgehend fertig ist, habe ich es mit einem 6mm Fräser aus dem Holzstück ausfräsen lassen. Zustellung 3mm, 24000mm/min, Vorschub 1500mm/min. Fusion hab ich noch angewiesen, Laschen stehen zu lassen, sodass sich das Werkstück nicht direkt aus dem Brett löst, wenn der Job beendet ist. Das hat wunderbar funktioniert.
2. Gravur des Millennium Falcon Auf einem 0,8mm starken Alublech habe ich mit einem Gravurstichel die Struktur des Falken in einer Tiefe von 0,1mm fräsen lassen. Dabei hat sich herausgestellt, dass eine Minimalschmierung trotz dieser geringen Tiefe notwendig ist. Das Aluminium erwärmte sich zu stark, sodass sich nur ein Teil der Späne löste und sich der andere mit der Oberfläche verschmolzen hatte. Der zweite Versuch mit Bohröl war besser, aber bei weitem nicht perfekt. Hier müssen noch weitere Feldversuche stattfinden.
3. Millennium Falcon ausschneiden Als letzte Aktion musste der Falcon noch ausgeschnitten werden. Dies geschah wegen der geringen Werkstücktiefe als Fase mit demselben Gravurstichel.

Das Finish

Die Garderobe wurde noch mit 220er Schleifpapier behandelt und geölt. Dies gibt eine sehr angenehme Haptik.

Es blieb dann nur noch, die Kleiderhaken zu montieren, den Falcon auf die die passende Stelle zu kleben und das Ganze an die Wand zu montieren.