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Nov 02, 2023

Erste Schritte mit Aluminium-Strangpressprofilen

Früher waren T-Nut-Profile etwas mysteriös, heute sind sie jedoch recht mysteriös

Früher waren T-Nut-Profile etwas mysteriös, heute sind sie dank ihrer Verwendung in vielen 3D-Druckern weit verbreitet. Allerdings ist es eine Sache, einen Bausatz aus einigen Profilen zusammenzustellen, und eine andere, eigene Kreationen mit dem Material zu entwerfen. Wenn Sie als Kind jemals eine Play-Doh Fun Factory hatten, dann kennen Sie sich mit Profilen aus. Sie drücken etwas Material durch eine Matrize aus, um eine Form zu erhalten. Natürlich werden Aluminium-Strangpressteile nicht aus Modelliermasse, sondern in der Regel aus 6105-T5-Aluminium hergestellt. Seltsamerweise scheint es keinen offiziellen Standard zu geben, aber er ist so verbreitet, dass es normalerweise keine großen Unterschiede zwischen verschiedenen Anbietern gibt.

Wir verwenden Extrusionen, um Rahmen für 3D-Drucker, Laserschneider und CNC-Maschinen herzustellen. Aber Sie können es überall dort einsetzen, wo Sie einen stabilen und vielseitigen Rahmen benötigen. Es scheint, dass viele Leute sie verwenden, um beispielsweise individuelle Einbauten in Transportern zu bauen. Wenn Sie eine individuelle Werkbank, eine Leuchte oder sogar einen Bilderrahmen benötigen, können Sie aus Profilen alles bauen, was Ihnen gefällt.

Wenn Sie handwerklich begabt genug sind, können Sie natürlich all diese Dinge bauen, ohne auf Aluminiumstrangpressen zurückgreifen zu müssen. Schließlich ist es nicht schwer, eine Kiste aus Holz oder sogar Aluminium zu bauen. Aber kostengünstiges Aluminium auf Lager zu haben, ist sowohl stabil als auch praktisch. Im Allgemeinen benötigen Sie lediglich eine Möglichkeit, das Profilquadrat zuzuschneiden (oder es in den gewünschten Längen zu kaufen) und Löcher in das relativ weiche Aluminium zu bohren. In manchen Fällen möchten Sie möglicherweise einige Löcher bohren – entweder bereits vorhandene oder frisch gebohrte.

Was Sie jedoch benötigen, sind viele Spezialteile. Es gibt Halterungen und Spezialmuttern sowie vielfältiges Zubehör. Man kann es sich wie ein Erector-Set für Erwachsene vorstellen. Eine Sache, die die Arbeit mit Extrusionen einfacher gemacht hat, ist, dass Sie in vielen Fällen genau die Halterung in 3D drucken können, die Sie benötigen, anstatt eine exotische Halterung zu kaufen oder viele verschiedene Artikel auf Lager zu haben. Ein fantastisches Beispiel hierfür sind alle Halterungen und Halteteile, die Roger Cheng in seinem Leitfaden „How to Build Anything Out of Aluminium Extrusion and 3D Printed Brackets“ behandelt.

Es gibt nicht nur eine einzige Extrusionsart, aber alle haben einige gemeinsame Merkmale. Im Allgemeinen ähnelt die Extrusion einem Quadrat oder einem Rechteck. Die einfachsten Profile sind quadratisch und verfügen über ein zentrales Loch und einen oder mehrere T-Nuten zum Anbringen von Gegenständen. Wenn Sie etwas herstellen, das attraktiv sein soll, möchten Sie möglicherweise nicht den T-Schlitz an allen Seiten haben, aber normalerweise haben Sie bei einem 3D-Drucker oder anderen Maschinen einen Schlitz an allen Seiten.

Einige Profile sind metrisch, andere verwenden Zollmaße. Es ist üblich, ein quadratisches Profil anhand seiner Abmessung als 20×20-Profil (20 mm auf jeder Seite) zu bezeichnen.

Komplexere Extrusionen wiederholen normalerweise das Muster, sodass eine 40×20-Extrusion wie zwei miteinander verbundene 20×20-Extrusionen aussieht. Natürlich sind sie nicht auf diese Weise hergestellt – es handelt sich um eine solide Extrusion, bei der sie wie Play-Doh herausgedrückt werden, eine faszinierende Geschichte, in die sich Dan Maloney letztes Jahr vertieft hat. Es gibt jedoch auch andere Extrusionsformen, beispielsweise solche mit einem Radius oder solche in Dreiecksform für besondere Zwecke.

Es gibt zwei Dinge, die Sie tun müssen: die Profile sicher miteinander verbinden und Dinge an den Profilen befestigen. Wenn Sie beispielsweise einen Tisch herstellen, möchten Sie einen Rahmen bauen, der die vierbeinige Tischplatte trägt. Sie würden eine Laminat-Tischplatte am Rahmen befestigen und Nivellierfüße in die Beine einbauen. Natürlich könnte es noch viel schicker werden, wie es [Evan] und [Katelyn] im Video unten getan haben.

In vielen Fällen hat das Anbringen von Zubehör wie einem Fuß oder einer Halterung an einem Profil viele Gemeinsamkeiten mit der Art und Weise, wie man mehrere Profile miteinander verbindet. Lassen Sie uns also zunächst darauf eingehen. Der Trick besteht darin, spezielle Muttern zu verwenden, die in die T-Nuten passen. Sie haben mehrere Möglichkeiten. Vierkantmuttern können in den Schlitz hineinrutschen, wenn sie dünn genug sind. Sie können eine Spannfeder an der Mutter anbringen, um sie an Ort und Stelle zu halten, während Sie die Schraube in der Mutter festziehen. Normalerweise schraubt man jedoch einfach die Schraube auf und schiebt das Ganze in den Schlitz.

Der Nachteil dabei ist, dass Sie Zugriff auf das offene Ende des Schlitzes haben müssen. Wenn Sie etwas zwischen zwei anderen Muttern hinzufügen möchten oder wenn der Schlitz durch eine Klammer blockiert ist, müssen Sie alles auseinanderreißen, um die neue Mutter einzusetzen. Dies ist eine Art voreingestellte Mutter, und es werden auch rechteckige Muttern hergestellt, die als „Nut“ bekannt sind T-Muttern, die den gleichen Zweck erfüllen.

Wenn Sie beispielsweise eine Schrittmotorhalterung mit zwei Befestigungslöchern an Ihrem Rahmen befestigen würden, würden Sie entweder die Muttern einsetzen oder sie lose auf die in der Halterung eingesetzten Bolzen schrauben und sie dann in den Schlitz schieben. Wenn Sie die Baugruppe in der richtigen Position haben, ziehen Sie einfach die Schrauben fest.

Der einzige knifflige Teil ist die Länge der zu verwendenden Schraube. Sie benötigen eine Schraube, die durch die Halterung geht und einfach in die Mutter passt, ohne auf der anderen Seite herauszukommen und das Profil zu berühren. Wenn die Halterung beispielsweise 10 mm dick und die Mutter 6 mm dick wäre, könnten Sie eine 15 mm lange Schraube verwenden, um einen Millimeter Spielraum zu lassen. Wenn die Schraube zu kurz ist, ist die Verbindung nicht stabil.

Wenn Sie in der Mitte eines Profils etwas hinzufügen müssen, wo Sie nicht auf den Eingang zum T-Nut zugreifen können, benötigen Sie eine spezielle Art von T-Mutter. Dies sind die am wenigsten sicheren Befestigungen, aber sie sind oft gut genug. Diese Muttern haben eine elliptische Form, so dass sie bei einer Drehung um 90 Grad im Schlitz stecken bleiben. Es gibt auch Muttern mit Federn oder Stellschrauben, sodass Sie sie schräg in den Schlitz einsetzen und dann die lange Kante drehen können, um die Feder zusammenzudrücken, sodass die Mutter aus dem Schlitz herauskommt. Wenn Sie loslassen, drückt die Feder die Mutter in den Rand des Schlitzes und arretiert sie. Diese werden manchmal auch Drop-in- oder Roll-in-Muttern genannt.

Sie können auch Hammerkopfschrauben erhalten, bei denen der Schraubenkopf anstelle der Mutter in den Schlitz passt. Diese sehen aus wie T-Muttern, haben aber einen Gewindebolzen anstelle eines Gewindelochs. Sie stellen auch T-Muttern mit mehreren Gewindelöchern her. Beispielsweise könnte eine Eckhalterung – worüber wir gleich sprechen werden – drei Löcher im Abstand von jeweils 20 mm haben, und es gibt eine entsprechende Mutter mit drei Löchern im gleichen Abstand. Natürlich können Sie auch einfach drei normale Nüsse verwenden.

Mit T-Muttern und Schrauben können Sie eine Schrittmotorhalterung oder eine Schrankschiene befestigen. Sie können aber auch an zwei oder mehreren Profilen eine Halterung anbringen, um diese miteinander zu verbinden. Sie stellen diese Halterungen natürlich aus Aluminium, Stahl oder Polymer her, Sie können sie aber auch in 3D drucken. Sie müssen jedoch vorsichtig sein. Normalerweise schränken die Halterungen die Extrusionen nur in zwei Dimensionen ein, daher sollten Sie eine zweite Methode verwenden, um die Verbindung zu stark einzuschränken.

Die meisten Klammern sind genau das, was Sie denken – sie haben die Form eines L, eines T oder eines Pluszeichens, aber es gibt eine schwindelerregende Auswahl an Optionen. Es gibt auch Eckverbinder zur Herstellung von Boxen mit XYZ-Konfiguration. Sie können jedoch auch Innenhalterungen erhalten, die wie zwei T-Muttern in L-Form aussehen. Eine Stellschraube hält jedes Bein des L an Ort und Stelle. Einige verfügen über eine abgewinkelte Stellschraube, um die Ausrichtung der Verbindung zu erleichtern. In diesem Fall müssen Sie einen anderen Typ von Innenstecker verwenden, je nachdem, in welche Richtung der Stecker zeigt. Normalerweise verwenden Sie diese paarweise, um beide Seiten des Profils zu halten, obwohl dies nicht immer notwendig ist. Ein Beispiel für einen einfachen Innenverbinder sehen Sie im Video unten.

Manchmal möchten Sie einfach zwei Extrusionen Ende an Ende verbinden. Ein linearer Verbinder kann das leisten. Es handelt sich lediglich um einen Metallstreifen, der in den Schlitz passt und über einige Löcher für Stellschrauben verfügt. Sie können auch Halterungen erwerben, mit denen Sie für zusätzliche Stabilität ein Stück Profil als Diagonalstrebe einsetzen können.

Es gibt auch eine einfache Möglichkeit, zwei Profile ohne Verwendung einer Halterung zu verbinden. Es ist zwar aufwändiger, erfordert aber weniger Teile. Angenommen, Sie möchten Extrusion A und B im rechten Winkel verbinden. Ihr erster Schritt besteht darin, das zentrale Loch (oder die Löcher) in Profil A zu bohren. Anschließend bohren Sie ein normales Loch durch Profil B, das groß genug ist, um einen Inbusschlüssel für Ihre Schraube durch das Loch zu stecken. Sie schrauben eine Schraube in das Gewindeloch, aber bevor sie fest sitzt, schieben Sie den Kopf der Schraube in den T-Schlitz von B. Das Loch in B ist so positioniert, dass Sie die Schraube fertig festziehen können.

Es gibt viele Dinge, die für die Verwendung mit Profilen hergestellt wurden und die Sie dort erhalten können, wo Sie sie gekauft haben. Es gibt Abdeckplatten, Füße und Rollen. Sie können Federn erhalten, die Plattenmaterial wie Acryl im T-Schlitz halten. Es gibt Räder, Türen, Griffe und Scharniere, die alle in T-Nuten passen.

Wenn Sie auf einer der 3D-Druck-Websites wie Thingiverse stöbern, werden Sie feststellen, dass es viele Designs für Dinge wie Spulenhalter, Filamentführungen, Werkzeughalter und Lampen gibt, die entweder durch Reibung oder durch Montage in einen T-Nut passen Nüsse. Denken Sie daran, dass Sie, wenn Sie später etwas hinzufügen möchten und dafür Schrauben benötigen, wahrscheinlich eine Art Einsteckmutter benötigen.

Der kostengünstigste Weg, Strangpressteile zu kaufen, besteht darin, überschüssiges Material in beliebigen Längen zu erwerben – meist Reste – und diese dann selbst auf die gewünschte Größe zuzuschneiden. Wenn Sie es selbst zuschneiden, sollten Sie darauf achten, einen sauberen und rechtwinkligen Schnitt zu machen, damit die Profile beim Zusammenfügen gerade ausgerichtet werden. Sie sollten natürlich eine Metallschneideklinge verwenden.

Wenn Sie jedoch neue Profile kaufen, können Sie diese in der Regel sehr präzise auf die gewünschte Größe zuschneiden lassen. Dies kann auch den teuren Versand für lange Stücke, die Sie ohnehin schneiden, einsparen. Neben Zuschnitten erhalten Sie das Material häufig auch in verschiedenen Farben oder Metalllegierungen. Sie können auch Löcher an einem oder beiden Enden bohren lassen, wenn Sie dies nicht selbst tun möchten.

Es gibt viele Orte, an denen Sie Profile und verwandte Artikel kaufen können. Misumi ist eine gängige Option, ebenso wie 8020. Die großen Anbieter wie Grainger, Fastenal und McMaster-Carr führen viele dieser Produkte, sind aber oft ziemlich teuer.

Sie können viele Halterungen (einschließlich einer, die anscheinend die beste der Welt ist) und Zubehör in 3D drucken, und wenn Sie etwas modellieren möchten, können Sie sogar Extrusionen in 3D drucken, obwohl die Drucktoleranzen ziemlich eng sein müssen. Es gibt viele Ausführungen für Kunststoff-T-Muttern, die eine normale Mutter zum Gewindeschneiden und eine Vielzahl von Halterungen aller Art verwenden.

Es gibt jedoch ein paar Dinge, auf die Sie achten sollten. Nutzen Sie zunächst Ihren gesunden Menschenverstand. Kunststoffbrackets und -profile werden nicht so stark sein wie solche aus Metall, obwohl wir gesehen haben, dass Leute mit dieser Idee übertrieben sind. Außerdem sind nicht alle Profile genau gleich, sodass ein Design für eine Mutter, die zur Marke X passt, möglicherweise nicht zu denen passt, die Sie haben. Wie immer beim 3D-Druck müssen Sie Optimierungen und Anpassungen vornehmen.

Wenn Sie mit Ihren Designs ausgefallener werden möchten und vielleicht sogar 3D-gedruckte Halter für billige Nüsse verwenden möchten. So oder so, wenn Sie einen Schreibtisch, eine Maschine, einen Roboter oder fast alles andere bauen, was Sie sich vorstellen können, sind Aluminium-Strangpressprofile eine tolle Sache in Ihrem Werkzeugkasten.