3D-Design – Getting It Printed

Today I want to report about a project I’ve been working on for about 11 – in words: eleven – years.

It was back then, when I made the first graphics of dump-car wheels, axleboxes, etc.
As a long-time industrial tramway fan, I had collected some remnants of these once wide-spread means of transportation. But lacking space for my own museum and the next museum to far away for weekly visits, I had to rely on models to keep my interest alive. Therefore I started to measure some of my artifacts, take dimensions from photos, check them against known standards, and draw 1/10 scale graphics of typical mining and industrial tramway equipment.

Mein heutiger Blogbeitrag berichtet über ein Projekt, das ich jetzt seit 11 – in Worten elf – Jahren verfolge.
So lange ist es her, dass ich die ersten Zeichnungen von Lorenrädern, Achslagern, etc. begonnen habe.
Als langjähriger Feldbahn-Fan hatte ich bis dahin zwar schon ein paar Feldbahn-Überbleibsel gesammelt, aber leider habe ich nicht den Platz für ein eigenes Museum und das nächste Feldbahn-Museum liegt nicht gerade um die Ecke. Also war klar, dass ich mich auf Feldbahnmodelle beschränken müsste. So habe ich angefangen, meine Feldbahn-Artefakte und zahlreichen Fotos zu vermessen, sie mit Norm-Zeichnungen abzugleichen und daraus im Maßstab 1:10 Zeichnungen von typischen Gruben- und Feldbahnfahrzeugen anzufertigen.



A dump car on exhibition, clearly showing axleboxes, and coupler-bolt and chain
Eine Kipplore, deutlich sind die Achslager, sowie Kuppelbolzen und -kette zu sehen
Marxzell, 1993 – scanned from negative


One of my reference axleboxes
Eines meiner Referenz-Achslager


Prototype data from data-books, and standards drawings
Vorbilddaten aus technischen Büchern und Norm-Zeichnungen
Feldbahnen, P. Roloff


Since my drawings were made to 1/10 scale, and my preferred modeling scale is 1/4″ scale, I printed them scaled down – on paper – for a first idea on the part’s size.
Well, these prints made me seriously wondering, if parts so small could make my modeling future, positively knowing my eyes and me wouldn’t grow younger.
So some seven years ago I tried to find a way, to model these tiny parts with a technology, that would allow me to still build my own models in 10, 15 or more years. With highly detailed 3D printing either still unavailable or at least unaffordable, I had two ways I wanted to try out.
The first was engraving a mold for white metal casting – back then my flame-spin-caster was not yet bought. But the level of detail I could achieve with my machines was not what I wanted.
Inspired by several German model builders, who even earned income with engraved sheet styrene building into rather rough representations of railroad rolling-stock, I gave etched brass a try. The result was a fret with multi-foldable sheet brass, that really built into something, that gave the idea of a dump car’s axlebox.

Da die Zeichnungen in 1:10 gehalten waren, meine Modelle aber im Maßstab 1:48 gebaut sind, habe ich die Zeichnungen zunächst verkleinert – auf Papier – gedruckt, um so einen Eindruck von der Größe der Teile zu bekommen.
Allerdings haben mich diese Ausdrucke ernsthaft zweifeln lassen, ob so kleine Teile wirklich meinen zukünftigen Modellbau bestimmen sollen. Weder meine Augen noch ich werden jünger.
So habe ich vor gut sieben Jahren nach einem Lösung gesucht, diese Teile so herzustellen, dass ich sie auch in 10, 15 oder mehr Jahren noch verbauen kann. Da hochdetailierter 3D-Druck damals wahlweise nicht verfügbar oder viel zu teuer war, habe ich zwei andere Wege getestet.
Zuerst habe ich mir eine Form für den Weißmetallguss gefräst – eine Flammguss-Schleuder war damals noch nicht gekauft. Allerdings hat der Detailierungsgrad, den ich so erreichen konnte, nicht meinen Vorstellungen entsprochen.
Einige andere Modellbauer hatten damals die Idee, mit eher groben Modellen aus einfach gefrästen Polystyrolplatten Geld zu verdienen. Daraus hatte ich die Idee, kleine Teile aus besonders dünnen Ätzblechen aufzubauen. So entstanden Ätzteile, die mehrfach gefaltet tatsächlich als entfernte Interpretation eines Achslagers dienen konnten.



The first set of drawings with wheels and axleboxes
Der erste Zeichensatz mit Rädern und Achslagern
CorelDRAW, 2004


The second set, now with a complete underframe
Der zweite Satz, jetzt mit den vollständigen Lorenrahmen
CorelDRAW, 2008


Brass Origami: etched brass folded into 3D models
Messing Origami: Ätzteile zu einem 3D-Modell gefaltet


I tried to „pimp“ the layered brass models with solder, with putty and with whatever came to my mind, but I didn’t achieve anything, I wanted to accept to be called a model.
Then came the year 2011, and Shapeways started printing in FUD. The first time ever an affordable and detailed 3D print was available. But it was to soon for celebrations. FUD, although printing comparatively sharp details, was simply to brittle to be seriously used for anything else than masters in (lost wax) casting … and still two years, until I’d receive my flame-spin-caster.
So my modeling came to a halt, and I turned more to full-size forging, and my other non-modeling hobbies.
But then, right in time when failure of another of my spinal discs ended my „blacksmith career“, I got news from Shapeways. They updated FUD to FXD – more detail, more flexibility, for just a little more money. I had to give 3D printing a second chance.
So whenever my job, and my spine allowed me to use some spare time on the computer I drew a line, a circle, or two.
And yes, FXD kept the promise. It allows really small parts not only to be printed, but also to be touched 🙂
So following the successful prints of track, ties, and wheels, I started construction of the two parts I needed to complete a dump-car’s underframe: The axlebox, and the coupler-bolt. Beginning with a flat 2D drawing in 2004, I finally made it to a happy-end with a 3D printed model.
As always modelers may order this model from Shapeways.

Ich habe versucht, diese mehrlagigen Modelle mit Lötzinn, Spachtelmasse, oder was mir sonst geeignet schien, „aufzuhübschen“, aber es kam dabei kein Modell heraus, dass für mich diesen Namen verdient hätte.
Dann kam das Jahr 2011 und mit ihm das Material FUD für Shapeways 3D-Druck. Zum ersten Mal war ein detailierter 3d_Druck bezahlbar. Aber zu früh gefreut, FUD druckte zwar vergleichsweise feine Details, war aber so spröde, dass es für den ernsthaften Modellbau nicht taugte und allenfalls für Urmodelle im Investmentguss zu verwenden war … und das war noch zwei Jahre zu früh für meine Flammguss-Schleuder.
In der Konsequenz ist mein Interesse am Modellbau etwa eingeschlafen und ich habe mich unter Anderem mehr dem Schmieden in 1:1 gewidmet.
Aber gerade rechtzeitig als eine weitere meiner Bandscheiben meine „Schmiede-Karriere“ beendet hat, kamen Neuigkeiten von Shapeways. FUD wurde zu FXD erneuert – mehr Details, weniger Spröde, und kaum teurer. Ich musste 3D-Druck eine zweite Chance geben.
Wann immer mein Job und mein Rücken es erlaubten, habe ich im CAD eine Linie, einen Kreis oder auch zwei davon gezeichnet.
Und ja, FXD hat sein Versprechen gehalten. Endlich ließen sich kleine und delikate Teile drucken und anfassen 🙂
Nachdem ich also erfolgreich Schienen, Schwellen und Räder gedruckt hatte, habe ich an die Konstruktion der beiden letzten Teile gemacht, die ich für einen Lorenrahmen noch brauchte: Das Achslager und den Kuppelbolzen. Ausgehend von einer 2D-Zeichnung in 2004 habe ich nun mit einem 3D-gedruckten Modell mein Ziel erreicht.
Wie immer steht auch dieses Modell bei Shapeways zum Druck zur Verfügung.



3D production file with axlebox and coupler-bolt assemblies
3D-Druckdaten mit Baugruppe aus Achslagern und Kuppelbolzen
ViaCAD, 2015


Print from the pre-production file testing various detail options
Druck aus der Vorabdatei zum Test verschiedener Detailänderungen
Shapeways FXD, 2015


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