28. Mai 2024

DB Einheitslampen: Einstiegsprojekt in den 3D-Druck

Zu Ostern 2023 hat Amazon den Resindrucker Elegoo Saturn 2 zu einem für die damaligen Verhältnisse absoluten Kampfpreis angeboten, weshalb ich quasi in Notwehr zugeschlagen und mir diesen 3D-Drucker zugelegt habe. Mit dem Einzug des Druckers unmittelbar verbunden ist das Einarbeiten in ein geeignetes Konstruktionsprogramm. In meinem Fall ist die Wahl auf FreeCAD gefallen, da für mich nicht absehbar ist, inwieweit die anderen – zum Teil vielleicht sogar eingängigeren – Konstruktionsprogramme dauerhaft kostenfrei bleiben. Als Einstiegsprojekt in die 3D-Konstruktion habe ich mir die Einheitslampen der DB auserkoren, weil diese ein recht überschaubares Teil darstellen – so zumindest meine erste, retrospektiv vielleicht als ein kleines bisschen naiv zu betrachtende Einschätzung.

Zwei Beispiele der gedruckten Lampen

Zunächst wollte ich nur die eigentliche Lampe zeichnen. Allerdings hat sich recht schnell der Wunsch ergeben, die unterschiedlichen Stützen und Halter ebenfalls mit zu konstruieren, um die Lampen an möglichst vielen Modellen nutzen zu können.

Leider konnte ich keine Zeichnungen der Lampe selber, sondern nur der diversen Signalstützen auftreiben. Daher musste sich für die Maße eine Originallampe mit Zollstock und Schiebelehre malträtieren lassen und es kann theoretisch kleinere Abweichungen von etwaigen Musterzeichnungen geben.

Nach viel Lehrgeld in Form von mehrmals neu angefangenen Konstruktionen und entsprechend viel Zeit ist ein für mich zufriedenstellendes Ergebnis entstanden, auch wenn ich mir sicher bin, dass FreeCAD-Experten bei einer Analyse der Projektdatei die Hände über dem Kopf zusammenschlagen werden.

Ansicht in FreeCAD: Einheitslampe auf einer langen Signalstütze.

Aufgebaut ist das FreeCAD-Projekt so, dass es den eigentlichen Lampenkörper gibt, an dem je nachdem, welche Version dargestellt werden soll, unterschiedliche zusätzliche Körper eingeblendet und als STL für den Druck exportiert werden können:

  • Am Lampenkörper kann der Umstellhebel für die rote Schlussscheibe wahlweise ausgeblendet oder sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite dargestellt werden,
  • Das Halteblech, auf dem die Lampe aufgeschraubt ist, wenn sie in einer der gängigen Signalstützen montiert wird, kann ein- und ausgeblendet werden,
  • Als Halterung für die Lampe mit dem Halteblech können sowohl die stehenden Signalstützen als auch die kurze und die lange Version der horizontal zu befestigenden Signalstützen eingeblendet werden. Zusätzlich gibt es auch die Version für die Rauchkammertüre,
  • Bei den langen Signalstützen kann die Stütze auch ohne Lampe gedruckt und nach dem Lackieren mit einer Lampe auf einem Halteblech ergänzt werden,
  • Die Scheibe ist als weiterer separater exportierbarer Körper enthalten und kann mit transparentem Resin gedruckt werden.

Was fehlt, sind die Versionen für bspw. Köf und einige weitere Dieselloks – hier fehlen mir aktuell die entsprechenden Vorbildzeichnungen.

Die Varianten frisch aus dem Drucker

Der folgende Slider zeigt die unterschiedlichen Versionen:

Einheitslampe - Lampenkörper
Einheitslampe Rauchkammertüre
Einheitslampe Rauchkammertüre
Einheitslampe auf Halteblech
Einheitslampe auf Halteblech
Einheitslampe stehend
Signalstütze, lange Ausführung
Einheitslampe auf langer Signalstütze
Einheitslampe auf kurzer Signalstütze
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Einheitslampe - Lampenkörper
Einheitslampe Rauchkammertüre
Einheitslampe Rauchkammertüre
Einheitslampe auf Halteblech
Einheitslampe auf Halteblech
Einheitslampe stehend
Signalstütze, lange Ausführung
Einheitslampe auf langer Signalstütze
Einheitslampe auf kurzer Signalstütze
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Gedruckt auf dem bereits erwähnten Elegoo Saturn 2 mit maximaler Auflösung (0,013 mm Schichtstärke). Resin: Phrozen 8K Aqua Grey (nicht irritieren lassen, das Aqua bezieht sich auf die Farbe, das Zeug ist nicht mit Wasser abwaschbar!).

Lackierung

Für das Lackieren habe ich eine kleine Hilfe gezeichnet, die ebenfalls gedruckt werden kann:

Ein kleines Hilfsmittel, um die Lampen besser Lackieren zu können.

Dieses Teil wird einfach nach der weißen Grundierung mit der dickeren Seite in die Lampe gesteckt. Der Ring hat genau die Dimensionen der Scheibe und deckt so beim Lackieren mit Schwarz oder bei Dieselloks halt einer anderen Farbe den Teil im Inneren der Lampe ab, der weiß bleiben soll. Der nach oben herausragende Stift ist nur zum besseren Greifen vorhanden. Nach dem Lackieren mit der eigentlichen Farbe kann das Teil einfach wieder von der Lampe gezogen werden. Fertig.

In eine grundierte Lampe eingesetzte Lackierhilfe
Lampe nach dem entfernen der Lackierhilfe

Beleuchtung mit LED

Der Lampenkörper hat innen einen Durchmesser von 1,58 mm und wie das Vorbild auf der Unterseite eine Öffnung (0,3 mm) um LED in die Lampen einbauen zu können. Zudem ist die Öffnung auf der Innenseite der Lampe angefast, wodurch das Einfädeln von Kupferlackdraht einfacher gelingen soll. Ich verwende fertig bedrahtete LED der Bauform 0201, die durch ihre sehr kleinen Abmessungen (0,6 mm x 0,35 mm) und zusammen mit einem ausreichend dimensioniertem Vorwiderstand tatsächlich den Eindruck einer mittig sitzenden Glühbirne erzeugen.

Gedruckte und mit SMD-LED beleuchtete stehende Einheitslampe.
Gedruckte und mit SMD-LED beleuchtete, stehende Einheitslampe.

Ein paar Worte zum Muster der Scheiben

Die Streuscheiben der Lampen sind auf der Innenseite der Scheiben derart geriffelt, dass sich durch die unterschiedlichen Stärken der Rillen ein V-Muster ergibt:

Einheitslampe der DB mit der typischen Streuscheibe

An einer sichtbaren Nachbildung dieses Muster habe ich mir über längere Zeit die Zähne ausgebissen. Die Rillenstruktur lässt sich zwar in FreeCAD nachbilden, an dem V-Muster bin ich jedoch final gescheitert. Letztlich habe ich die Streuscheiben mit einer im Vergleich zum Vorbild gröberen Rillenstruktur gedruckt, weil diese in der maßstäblichen Verkleinerung schlichtweg nicht mehr sichtbar ist.

Konstruktion der Einheitslampe mit einem im Vergleich zum Vorbild viel zu groben Muster.
Streuscheibe an einer Einheitslampe

Montage

Die Lampen bzw. korrekterweise die Signalstützen in langer und kurzer Ausführung sind immer in zwei Ausführungen vorhanden: mit einem Haltestift sowie mit zwei Haltestiften. Ich habe für mich festgestellt, dass es bei nachträglichem Tausch der Lampen einfacher ist, nur ein Loch pro Lampe in das vorhandene Modell bohren zu müssen und die Lampe dann händisch auszurichten. Für die Verwendung in neuen Konstruktion hingegen, bei denen es kein Problem ist, zwei sicher horizontal auf gleicher Höhe liegende Bohrungen vorzusehen, gibt es Signalstützen mit zwei Haltestiften.

Für die stehende Signalstütze sowie die Version für die Rauchkammertüre ergibt sich die obige Problemstellung nicht, hier ist jeweils nur eine Variante vorhanden.

  • Die Stifte an den stehenden Signalstützen haben einen Durchmesser von jeweils 0,5 mm
  • Der Abstand der Haltestifte bei der stehenden Signalstütze beträgt 2,2 mm
  • Der Stift an der Lampe für die Rauchkammertüre hat einen Durchmesser von 0,4 mm

Lange und kurze Signalstütze mit 2 Stiften:

  • Die Stifte haben einen Durchmesser von jeweils 0,5 mm
  • Die Stifte haben einen Abstand von 1,1 mm

Lange und kurze Signalstütze mit 1 Stift:

  • Die Stifte haben einen Durchmesser von jeweils 0,7 mm

Download

Die STL-Dateien der oben beschrieben Lampen stelle ich unter der Creative Commons Lizenz CC BY-NC-SA bereit. D.h. die Dateien können für den nicht kommerziellen Einsatz beliebig verwendet oder angepasst werden, solange ich als Ersteller genannt und Anpassungen ebenfalls unter der gleichen Lizenz bereitgestellt werden.

Erster Praxiseinsatz

Den ersten Praxiseinsatz der hier gezeigten Lampen kann Manfred Mitze vorweisen: Er hat für sein Projekt “ESA 177, der Steuerwagen zum Wittfeld-Akku” eine der Lampen zur Nachbildung des oberen Spitzenlichts verwendet:

ESA 177 auf Basis eines Brawa Ci 33. Foto & Modell: Manfred Mitze