Das tschechische Unternehmen Fillamentum bietet Kunststoffe in diversen Variationen, Farben und Größen an. Neben Standard-Filamenten wie PLA, PETG und ABS bedient der Hersteller mittlerweile auch den industriellen Zweig mit Kunststoffen wie Polypropylen oder PC. Für die meisten Anwendungen sind die Standard-Materialien jedoch ausreichend. Wir haben uns die Filamentsorten ABS Extrafill, ASA und HPG100 näher angeschaut und zeigen euch, das damit auch DIY Projekte wie der Bau eines Teleskops möglich ist.
Beitragsinhalt
Das Portfolio von Fillamentum umfasst verschiedene Kunstofftypen in diversen Farben, die für jedes nur erdenkliche Projekte geeignet sind. Diesmal möchten wir unseren Lesern jedoch nicht nur einfache Objekte präsentieren, sondern zur Abwechlung auch mal etwas spannendes. Als Highlight werden wir ein 3D-gedrucktes Teleskop vorstellen, das wir mit dem ABS- und ASA von Fillamentum gedruckt haben. Das sogenannte PiKon-Teleskop kostet weniger als 100 EUR und basiert auf dem simplen Design des Newton-Teleskops.
Fillamentum ASA Extrafill
Überblick
ASA (Acryl-Styrol-Acrylnitrit) von Fillamentum punktet vor allem mit Vorteilen wie Schlagzähigkeit, Robustheit, Beständigkeit gegenüber Olen, Fetten und hohen Temperaturen. ASA ist auf den ersten Blick kaum von ABS-Material zu unterscheidet. Seine UV-Strahlungs- und Witterungsbeständigkeit machen es jedoch vielseitiger als ABS. Aus diesem Grund ist der Preis von ASA auch etwas höher angesetzt als bei ABS-Filament. Aber auchfarblich gesehen gibt es Unterschiede, denn ASA ist etwas matter als ABS. Ein weiterer Vorteil von ASA ist, dass der Kunststoff erst ab etwa 450°C selbstentzündlich ist. ASA lässt sich übrigens auch kleben. Es bieten sich Kleber auf Epoxidharz-, Polyester-, Isocyanat- oder Nitrilphenol-Basis an.
Druckbarkeit
Das ASA Extrafill von Fillamentum ist qualitativ hochwertig verarbeitet und auf einer transparenten Spule sauber gewickelt. Das Material lässt sich bei einer Drucktemperatur von 250-270 °C ausgezeichnet verarbeiten und liefert ein sauberes und gleichmäßiges Druckbild. Stringing und Blobs gibt es nicht.
ASA neigt aufgrund seiner thermischen Eigenschaften zu Warping. Deshalb werden ein geschlossener Bauraum und eine beheizte Druckplatte empfohlen. Ein Haftmittel in Form eines Klebestifftes oder Sprays minimiert ebenfalls das Risiko von Warping. Warping kann außerdem vermieden werden, indem der Bauteillüfter ausgeschaltet wird. Wenn jedoch kleinere Objekte ohne Bauteilkühlung verarbeitet werden, sollten mehrere Modelle gleichzeitig gedruckt werden, um den einzelnen Schichten genug Zeit zum Abkühlen zu geben.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Infill Density/Pattern | 10-20%/Grid |
| Layer Height | 0.1-0.25 mm (Druckdüse mit 0.4mm) |
| Brim/Skirt | Brim 5-15mm für kleine und große Objekte; für große Formen zusätzlich Umrandung verwenden, die genauso hoch ist wie das Objekt selbst |
| Printing Temperature | 260 ± 10°C (Optimal: 262°C) |
| Build Plate Temperature | 105± 5°C°C (Optimal: 108°C) |
| Flow | 100% (Optimal: 100%) |
| Retraction Distance | 0.8 (Direct-Extruder) |
| Print Speed | 40± 10% (Optimal: 50mm/s) |
| Fan Speed | Aus; Brückenventilatorgeschwindigkeit: 0-15% (Alternativ: 7% bei großen Überhängen) |
Drucktipps-Zusammenfassung für ASA
- Umgebungstemperatur konstant halten; Luftzug vermeiden
- Konturen und Füllung möglichst gering halten
- Einhausung verwenden
- Umrandung (Skirt) verwenden, die genauso hoch ist wie das Objekt selbst
- Rand (Brim) verwenden (mindestens 5mm)
- Druckbetttemperatur erhöhen (100 ± 10°C)
- Überhänge ohne Hinzuschalten des Bauteillüfters bei entsprechender Düsentemperatur möglich
Typische Anwendungen
ASA eignet sich vor allem für den Außenbereich und wird deshalb auch häufig für Objekte wie Vogelhäuser, Gartenzubehör und mehr genutzt. Um die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten zu demonstrieren, haben wir mit dem ASA Extrafill verschiedene Objekte gedruckt.
PiKon – DIY Teleskop basierend auf Raspberry Pi 4
Aufgrund seiner Eigenschaften wird ASA-Filament aber auch für Hobby-Maker immer interessanter. Damit lassen sich sehr schöne DIY-Projekte wie beispielsweise der Bau eines Teleskops realisieren. Das PiKon-Teleskop soll Maker dazu animieren, ihre Ideen in das Projekt einzubringen. Das Teleskop selbst basiert auf einen Raspberry Pi 2 mit einer Raspi-Kamera und einem Lüftungsschacht, der als Tubus verwendet wird. Bis auf ein paar Kleinteile sind alle weiteren Komponenten sebstgedruckt. Das ASA Extrafill eignet sich für dieses Projekt ausgezeichnet und lieferte in unserem Test eine erstklassige Qualität.
Das PiKon Teleskop basiert auf einem simplen Design des Newton-Teleskops, das sich vor allem an Einsteiger richtet. Am Tubusende wird ein konkaver 114mm-Spiegel mit einer Brennweite von 500mm verbaut, der das Licht einfängt. Am Tubuseingang sitzt eine Raspberry Pi Kamera bzw. der Sensor, um das Abbild auf einem Bildschirm zu übertragen. Mit einer 160-fachen Vergrößerung kann das PiKon in wolkenlosen Nächten Bilder von Objekten wie Mond, Saturn, Jupiter, Mars und sogar Galaxien und Sternenhaufen machen. Das DIY-Projekt verzichtet hierbei bewusst auf ein Okular, um die Kosten so niedrig wie möglich zu halten. Neben den selbstgedruckten Teilen werden außerdem ein konkaver Spiegel, ein Raspberry Pi, ein Kameramodul und einige Kleinteile benötigt. Alle dafür benötigten Komponenten können über den Pikon-Onlineshop bestellt werden.
Unser PiKon Teleskop wurde mit dem Raspberry Pi 4 ausgestattet. Darüber hinaus haben wir uns für die neue Raspberry Pi HQ Kamera mit 12,3 Megapixel Sony IMX477 Sensor entschieden. Während der Sensorbildbereich bei der Raspberry Pi Kamera V2 satte 3.68 x 2.76 mm (4.6 mm diagonal) beträgt, ist der Bildbereich bei der Raspberry Pi HQ Kamera mit 6.287mm x 4.712 mm (7.9mm diagonal) doppelt so groß. Dadurch halbiert sich zwar die Vergrößerung des PiKon Teleskops, liefert gleichzeitig aber auch eine wesentlich detailliertere Abbildung der Objekte. Der Raspberry Pi 4 wird mit dem Raspberry Pi OS betrieben und mittels Teamviewer von einem anderen Rechner aus gesteuert.Wer auf eine kabelgebundene Stromversorgung verzichten möchte, um beispielsweise mobil zu bleiben, kann den Raspberry Pi 4 auch mit einer Powerbank (Ausgangsspannung: 5V und mindestens 2A) betreiben.
Auf der Suche nach neuen Objekten am Sternenhimmel wird das aktuelle Kamerabild zunächst im internen Netz gestreamt. Mittels Smartphone kann somit nach neuen Objekten Ausschau gehalten werden. Wurde ein Objekt aufgefunden und fokusiert, kann der Stream mittels Teamviewer oder auch SSH beendet werden, ein Bild oder ein Video mit folgenden Befehlen aufzuzeichnen:
raspistill -o testautoss1000.jpg -t 300 -hf -q 100 -ss 1000000 -ISO 800
oder
raspivid -o vidmeinPlanet.h264 -t 50000 -hfMit der Option -hf wird das Bild horizontal gespiegelt. Mit dem Argument -t wird die Dauer in Millisekunden angegeben, wobei diese bei einem Bild der Preview-Time entspricht und bei einem Video der Dauer. Die Bilder und Videos werden in unterschiedlichen Standard-Auflösungen aufgezeichnet. Mit -ss (Shutter Speed) wird die Belichtungszeit angegeben, wobei die Kamera nach einem Firmware-Update Zeiten von bis zu 200000000 Mikrosekunden (=200s) unterstützt. In unserem Beispiel beträgt die Belichtungszeit 20000ms, was 1/50 entspricht. Bei Astrofotografie mit einem Teleskop ohne Nachführung sollte die Belichtungszeit niemals mehr als ~500/Brennweite betragen. Bei einer Brennweite von 500mm entspricht das einer Belichtungszeit von maximal 1s (1000ms). Die Belichtsungszeit kann übrigens auch für Videos verwendet werden. Zu kurze Belichtungszeiten können jedoch zu dunklen Planetenbildern führen. Hier empfiehlt es sich eventuell auch mit dem ISO-Wert zu experimentieren und eine gute Kombination aus beiden zu finden. Der ISO-Wert ist ebenfalls optional und muss nicht angegeben werden.
Vor der ersten Beobachtung sollte ein Objekt wie beispielsweise eine Straßenlaterne anvisiert werden, um den groben Fokus einzustellen (Abstand von Kamera zu Hauptspiegel). Ansonsten werden die Objekte wie Saturn oder Jupiter auf dem Bildschirm nicht sichtbar sein. Der Kamerabstand ist nämlich keine Vergrößerung oder Verkleinerung, sondern der Fokus.
Übrigens verfügt die Rapsberry Pi HQ Kamera über eine Funktion, die auf dem Sensor als “Defekt” detektierte Pixel entfernt. Das Feature nennt sich “on-sensor defective pixel correction (DPC)” und könnte dazu führen, dass bei Aufnahmen sehr kleine Sterne als defekte Pixel erkannt werden und somit garnicht erst sichtbar sind. Die Funktion lässt sich mit folgendem Befehl deaktivieren:
sudo vcdbg set imx477_dpc <value>where <value> can be one of:
0 – All DPC disabled.
1 – Enable mapped on-sensor DPC.
2 – Enable dynamic on-sensor DPC.
3 – Enable mapped and dynamic on-sensor DPC.
Untenstehende Bilder und Videos zeigen den Mond, den Saturn, den Mars und den Jupiter während einer bewölkten Nacht. Auch Sterne konnten wir aufzeichnen, können aber aufgrund mangelnder Einarbeitung noch nicht viel dazu sagen. Während der Aufnahmen befand sich das Teleskop im Inneren eines Gebäudes hinter einer Fensterscheibe, was an sich absolut nicht zu empfehlen ist. Momentan sind gute Aufnahmen von Jupiter und Saturn aufgrund des tiefen Stands am Himmel schwierig und durch eine Glasscheibe hindurch macht das Bild nicht besser. Hinzu kommt, dass z.B. durch ein geöffnetes Fenster aufgrund von Temperaturunterschieden oder Zugluft die Qualität stark leidet. Auch empfehlen wir, die Planeten nicht zu fotografieren, sondern zu filmen und dann mittels einer Software die schärfsten Einzelbilder zusammenzuführen. Das Stichwort lautet hier Lucky-Imaging. Oder aber man bedient sich der Python-Programmiersprache und schreibt sich ein einfaches Skript, dass alle paar Sekunden mit einer bestimmten Belichtungszeit Bilder vom Sternenhimmel macht, die dann mittels spezieller Software zusammengeführt werden.
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Übrigens ist das Fokusrad sehr empfindlich. Bei einer Brennweite von 500mm ist der schärfste Fokus garnicht so einfach zu finden. Eventuell macht es an dieser Stelle Sinn, das Einstellrad mit einem größeren Druchmesser zu drucken, um feiner Einstellungen durchführen zu können.
Das PiKon-Projekt verfolgt das Ziel, die Anwender zu Modifikationen und Upgrades zu animieren. Eine sinnvolle Erweiterung wäre ein Griff, um das Teleskop auf Objekte ausrichten zu können. Auch eine Montierung für Kamera-Stative wäre interessant. Der Hauptspiegel ist jedoch das Kernstück eines Reflektors und wird in unterschiedlichen Qualitätsstufen angeboten und das spiegelt sich im Preis wieder. Es gibt sowohl spährische Spiegel (Kugelspiegel) als auch Parabolspiegel. Sphärische Spiegel gehören zu den Billigfarbikaten und werden gerne auf Shops aus Fernaus angeboten. Einerseits sind die Spiegel günstig, andererseits wird das Licht dann aber nicht sauber in einem Brennpunkt zentriert. Als Ergebnis erhält man eine mangelende Qualität, bei der man unscharfe Abbildungen von Sterne, Mond und Planeten erhält. Parabolspiegel sind wesentlich teurer als sphärische Spiegel, vereinen aber die gesammelten Lichtstrahlen in einem Punkt. Das Resultat sind scharfe und kontrastreiche Abbildungen. Dennoch haben auch Kugelspiegel ihre Daseinsberechtigung. Sie werden vor allem bei Newton-Teleskope mit einer Öffnung von 114mm verwendet, sollten jedoch langbrennweitig sein. Eine Brennweite von 900mm sollte deshalb gegeben sein. Für lichtstarke Newtons wie dem PiKon sind Kugelspiegel jedoch nicht zu empfehlen, auch bei einer Öffnung von 114mm nicht. Während ein Newton mit einer Öffnung von 114mm und einer Brennweite von 500mm (Öffnungsverhältnis f/4,2 = lichtstarkes Teleskop, weniger Belichtungszeit erforderlich) bereits deutlich Fehler zeigt, erhält man mit 114mm Öffnung und 900mm Brennweite bereits schärfere Abbildungen, da das Öffnungsverhältnis dann f/7,8 beträgt und das Teleskop somit einfach schärfer abbildet. Der Nachteil ist, dass dadurch lichtschwache Objekte bei einer reinen Beobachtung nicht mehr aufgefunden werden können.
Wer den Hauptspiegel beim PiKon ersetzen möchte, muss den Tubus um 100mm pro 100mm Brennweite verlängern. Denn durch Verwendung der Kamera statt eines Fangspiegels gestaltet sich die Rechnung sehr simpel. Der Brennpunkt liegt in der Kamera. Die Tubuslänge entspricht bei dieser Bauart üblicherweise der Öffnung des Hauptspiegels. Hinzu kommen jedoch die Maße von SPider und Spiegelhalter. Deshalb ist der Tubus auch 600mm statt 500mm lang. Wenn der aktuelle Hauptspiegel mit 500mm Brennweite gegen einen mit 900mm ersetzt wird, muss der Tubus um 400mm verlängert werden. Die ursprüngliche Tubuslänge von 600mm beträgt dann 1000mm. Aber was bringt mehr Brennweite? Als Beispiel betrachten wir einen punktförmigen Stern, der in alle Richtungen Lichtstrahlen schickt und von der Teleskop-Öffnung eingefangen werden. Die Lichtstrahlen treffen dabei parallel in den Tubus und werden von der Linse bzw. dem Hauptspiegel gebündelt, damit sie sich alle in einem Punkt der Brennebene treffen. Bevor die Strahlen gebündelt werden, ist das Bild unscharf. In der Brennebene haben wir jedoch ein scharfes Abbild des Sterns. Je größer nun der Abstand zwischen Brennebene und Linse wird, desto höher ist die Vergrößerung des primären Bildes. Mehr Brennweite bringt demnach auch eine höhere Vergrößerung. Gleichzeitig wird das Bild aber auch dunkler, weil sich das zur Verfügung stehende Licht auf eine größere Fläche verteilt. Um dennoch viel Licht sammeln zu können, muss länger belichtet werden. Um Verwacklungen entgegenzuwirken, müsste man hier jedoch das Teleskop nachführen. Eine große Öffnung und eine kurze Brennweite bringen wenig Details mit. Mit einer geringen Öffnung und einer langen Brennweite sind wiederum nur die hellen Objekte zu sehen. Planeten, Sonne und Mond haben üblicherweise genug Licht, um diese auch mit einem kleinen Öffnungsverhältnis von 1/6 bis 1/10 zu bestaunen. Das PiKon geht mit einem Öffnungsverhältnis von 1/4 (114mm/500mm) eher in Richtung lichtschwache Objekte. Das bedeutet im Klartext eine geringere Vergrößerung, gleichzeitig aber auch ein größerer Himmelsabschnitt.
Auch können Hauptspiegel mit größerem Durchmesser verwendet werden. Mehr Öffnung bedeutet dann auch eine größere lichtsammelnde Fläche. Schwächere Objekte wie Nebel oder Galaxien sind dadurch besser zu erkenne. Zudem steigt die Auflösung, wodurch mehr Details sichtbar werden. Grundsätzlich erfordert das Aufsuchen von Objekten etwas Übung. Das Teleskop einfach hin- und herzubewegen wird nicht funktionieren, da es zwar unendlich viele Sterne, Nebel und Galaxien gibt, aber die meisten davon weit von der Erde entfernt sind und deren Licht sehr schwach ist. Erst mit größerere Öffnung oder langen Belichtungszeiten wären diese sichtbar.
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Unten stehende Befestigungen werden dazu verwendet, einen Balkonsichtschutz am unteren Teil des Balkons mittels Kabelkindern anzubringen. Durch die UV-Beständigkeit wird das Material bei direkter Sonneneinstrahlung nicht porös und behält darüber hinaus auch nach Monaten noch seine Farbe.
ASA lässt für kreative Ideen keine Wünsche offen. Ein weiteres Beispiel ist eine Schirmhalterung für ein Babybett in einem Garten.
Es kann aber auch als Schütz für eine Telefon- oder Stromsteckdose dienen, wie folgendes Beispiel zeigt.
Weitere Informationen zum Fillamentum-ASA-Filament erhalten Sie auf der Fillamentum-Webseite.