Aan de Paul Krugerstraat moesten verschillende kabels door een dik stalen I-profiel dat onderdeel is van het plafond. Door dezelfde opening lopen kabels voor netspanning, netwerk en KNX. Het gat zelf was groot genoeg, maar de kabelmantels zouden zonder bescherming direct langs de scherpe rand van het staal lopen.
Daarvoor was een kabeldoorvoer nodig die niet alleen in de opening paste, maar ook rekening hield met de dikte van het stalen profiel. Voor zo'n situatie hadden we geen passende standaarddoorvoer. Dat maakte het een goed klein maatwerkprobleem voor de 3D-printer.
De toepassing zat aan de Paul Krugerstraat, maar het meten, ontwerpen en printen gebeurde met meerdere vrijwilligers op de Tugelastraat. Daarmee is dit ook een voorbeeld van hoe verschillende locaties elkaar praktisch kunnen aanvullen: het probleem bevindt zich op de ene plek, terwijl ontwerp- en productiemiddelen op een andere plek beschikbaar zijn.
De doorvoer moest stevig in het enkele millimeters dikke staal blijven zitten zonder dat daarvoor extra gaten of bevestigingsmiddelen nodig waren. Daarom kreeg het model rondom ribben die tijdens het plaatsen iets naar binnen kunnen bewegen.
Bij het indrukken van de doorvoer wijken die ribben tijdelijk naar binnen. Zodra het onderdeel volledig in de opening zit, kunnen ze weer naar buiten bewegen en grijpen ze achter de stalen rand. Zo houdt de doorvoer zichzelf op zijn plaats en ligt er kunststof tussen de kabels en het staal.
Dat mechanische detail is precies het soort onderdeel waarvoor zelf ontwerpen nuttig kan zijn. De buitenmaat, de passing en de dikte van het materiaal waarin het onderdeel wordt geplaatst hangen direct met elkaar samen. Een paar millimeter verschil kan bepalen of het onderdeel niet past, los zit of juist goed vastklikt.
Veel tijd bij 3D-printen hoeft niet in het printen zelf te zitten. Goed meten voordat het ontwerp wordt gemaakt voorkomt vaak meerdere volledige proefprints. Nadat het model was opgebouwd, printten we daarom eerst alleen een enkele laag om de maatvoering en vorm te controleren.
Die test was voldoende. De maten bleken goed en er was geen reeks prototypes nodig voordat de uiteindelijke versie kon worden geprint. Dat is ook de werkwijze die we bij dit soort onderdelen meestal proberen te gebruiken: nauwkeurig meten, een eenvoudige en snelle controle uitvoeren en pas daarna het volledige onderdeel maken.
Op 16 oktober 2023 werd de uiteindelijke kabeldoorvoer geprint op onze Original Prusa XL. Het was de eerste praktische print die we met deze printer maakten: geen testobject om alleen de printer te beoordelen, maar een onderdeel dat direct voor een bestaande situatie nodig was.
Het resultaat was functioneel en kon daadwerkelijk worden gemonteerd. Het oppervlak was wel wat ruw. Het PETG was op dat moment niet bijzonder droog, waardoor het opnieuw drogen van het filament een logische vervolgstap was. Omdat we geen vergelijkende print met gedroogd filament hebben gemaakt, kunnen we niet zeggen hoeveel van het oppervlakteverschil daar precies door werd veroorzaakt.
Na het printen werd de kabeldoorvoer aan de Paul Krugerstraat in het I-profiel geplaatst. De ribben hielden het onderdeel in de opening en de kabelbundel kon vervolgens door het kunststof worden geleid zonder direct tegen de stalen snijrand te liggen.
De doorvoer is daar daadwerkelijk in gebruik genomen en zit er nog steeds. Daarmee eindigde het project niet bij een model of een geslaagde print: het ontwerp werd onderdeel van de infrastructuur waarvoor het gemaakt was.
Voor het ontwerp gebruikten we FreeCAD. Dat is vrije en open-source software waarmee we het model op onze eigen computers kunnen maken en de bronbestanden zelf kunnen bewaren. Voor het ontwerpen van een kabeldoorvoer is dat misschien niet noodzakelijk vanwege vertrouwelijkheid, maar dezelfde werkwijze geldt ook voor ontwerpen waarbij eigenaarschap, langdurige beschikbaarheid of gevoelige informatie veel belangrijker zijn.
Voor ASK-Solutions is die keuze ook inhoudelijk relevant. We willen kennis en praktische mogelijkheden zo toegankelijk mogelijk maken en het gebruik van vrije en open-source software stimuleren. Dat betekent niet alleen eindproducten gebruiken die met vrije software gemaakt zijn, maar ook mensen laten zien dat gereedschappen als FreeCAD bruikbaar zijn voor echt ontwerpwerk: van een probleem in een werkplaats tot een onderdeel dat uiteindelijk in staal wordt gemonteerd.
Omdat het oorspronkelijke FreeCAD-bestand beschikbaar blijft, hoeft iemand die het ontwerp later opnieuw gebruikt niet te beginnen met alleen een STL-bestand waarvan de ontwerplogica verloren is gegaan. Het model zelf kan worden bekeken, aangepast en verder ontwikkeld.
De kabeldoorvoer is parametrisch opgebouwd. Verschillende maten in het model hangen daardoor samen en kunnen worden aangepast wanneer een andere opening of een ander profiel daarom vraagt. Het oorspronkelijke ontwerp hoeft dan niet volledig opnieuw te worden getekend.
Welke parameters in deze eerste versie precies afzonderlijk zijn vastgelegd, hebben we niet meer volledig gedocumenteerd. Het principe was vanaf het begin echter bewust onderdeel van het ontwerp: niet alleen een passend onderdeel voor één gat maken, maar een model bouwen dat als uitgangspunt voor andere maten en toepassingen kan dienen.
Daarom is ook het bronbestand gedeeld. Daarmee delen we niet alleen het eindresultaat van de print, maar ook iets van het ontwerpwerk erachter. Een ander kan het model bestuderen, maten veranderen en er een eigen variant van maken.
Het ontwerp en de printbestanden van de kabeldoorvoer staan op Printables en GrabCAD. Wie het model voor een andere situatie gebruikt, moet uiteraard zelf de maten, passing en geschiktheid controleren en printinstellingen voor de eigen printer en het eigen materiaal maken. G-code is niet iets om zonder controle van een andere printer over te nemen.
Een vergelijkbare manier van werken gebruikten we ook voor de montageplaat van een tijdelijke deurbel. Ook daar begon het met een concrete bestaande situatie waarvoor een passend onderdeel nodig was, en ook daarvan hebben we het FreeCAD-ontwerp beschikbaar gemaakt.
In onze video van 19 december 2023 zijn het ontwerp, het printproces en het resultaat te zien. Meer over de praktische mogelijkheden van verschillende printtechnieken staat bij 3D-printen.
De kabeldoorvoer is maar een klein onderdeel, maar het hele traject eromheen is precies waar digitaal ontwerpen en praktisch maken elkaar raken. Een probleem aan de Paul Krugerstraat werd opgemeten, op de Tugelastraat in vrije software vertaald naar een model, met een snelle test gecontroleerd, vervolgens geprint en daarna daadwerkelijk gemonteerd.
Doordat ook het aanpasbare ontwerp wordt bewaard en gedeeld, blijft niet alleen het fysieke onderdeel over. De kennis waarmee het gemaakt is kan opnieuw worden gebruikt, aangepast en verder worden ontwikkeld.