Stühle - ein Bastelprojekt mit Bildern

[yoghurt]

Hallo,
ich frage mich ja immer, ob ich als Moderator besonders brillante Projekte vorstellen muss? Ich hoffe nicht, denn ich bin auch nur ein Tischler und nicht besonders brillant. Das Projekt beginnt auch gleich mit einem dicken Fehler - doch dazu später mehr.

Die Idee war, dass wir gerne andere Stühle für unseren Esstisch hätten. Dazu kam die Möglichkeit eine Vierachs-CNC einzusetzen. Ich werde versuchen Die Ideen, Probleme und Lösungen so zu schildern, dass auch ein CNC-Laie und Nicht-Tischler das Thema nachvollziehen kann.

Die Stühle sollen recht zierlich und leicht sein und aus Birke-Multiplex hergestellt werden. Dabei muss es sehr materialeffizient zugehen, denn Geld habe ich nicht viel und das Multiplex ist so teuer geworden, dass ich den Eindruck habe, es wird neuerdings bei der Produktion Goldstaub mit verpresst. Deswegen sollen alle Bauteile des Stuhls aus einer möglichst kleinen Platte geschnitten werden, wo ich sie verschachtelt ineinander angelegt habe. Der Stuhl ist eine "Art Pyramidenstumpf", er verjüngt sich nach hinten und nach oben. Daraus ergeben sich unangenehme Winkel, für die die Vierachs-CNC eher suboptimal ist - es fehlt eine weitere Achse. Doch zunächst ein Bild und später mehr!

Das Bild zeigt die Oberfläche von WoodWOP, dem Programm, dass ich nutze um die CNC zu programmieren. Man erkennt die roten Linien als Konturen der Bauteile.

 

[welaloba]

die Spannung steigt!!!!

 

[yoghurt]

Hallo,
leider alles nicht so ausführlich und schön beschrieben, wie @Batucada es so schön kann (technisch auch nicht so anspruchsvoll). In den angehängten PDFs kann man ein wenig die Entwicklung des Entwurfs nachvollziehen. Anfangs war der Stuhl sehr eckig und hatte Streben zwischen den vorderne und hinteren Beinen. Nun sind eckige Ecken nicht die Spezialität einer CNC (das geht schon...), weswegen der Entwurf in Richtung geschwungener Formen ging. Hier kam meine Freundin ins Spiel, die ist Produktdesignerin. Sie hat dann auch die beiden Seiten des Stuhl schräg gestellt. Mein Ansatz war, den Stuhl nach hinten zu verjüngen (dazu morgen vielleicht ein Bild).

 

[schrauber-at-work]

Die Lehne bei "Stuhl2" sieht nicht wirklich bequem aus.
Klar wenn man Gäste schnell loswerden will ideal.

Gruß SAW

 

[yoghurt]

Hallo,
ich habe den Stuhl also versucht in AutoCAD in 3D zu zeichnen und hinterher die einzelnen Bauteile bzw. deren Konturen auf eine Ebene zu legen und an das CNC-Programm zu übergeben. Die Konturen müssen dann Fräsern zugewiesen werden bzw. gedanklich ist es umgekehrt, ich rufe einen Fräser auf und weise dem dann zu, was er zu machen hat. Die beiden "Stuhlseiten" - also jene Teile aus Vorder-, Hinterbein und Lehne stellen dabei das geringste Problem dar. Ich habe die Konturen 1mm größer mit einem Wendeplattenfräser in drei Schritten soweit ausgefräst, dass 1mm Platte stehen blieb. Anschließend ging es mit einem feinen Schlichtfräser auf Fertigmaß und 0,5mm Platte herunter. Der Sinn der Sache war, den feinen Schlichtfräser zu schonen und ich habe nicht durchgefräst, da meine Teile so filigran sind, dass sie mit den verfügbaren Blocksaugern nicht mehr auf der Maschine zu befestigen wären. An einer Kante bot es sich an dann doch ganz durchzufräsen, das habe ich dann auch gemacht, ich wollte möglichst wenig mit der Oberfräse und dem Bündigfräser von Hand machen.

Ein großes Thema (und das ist dann doch noch schief gegangen) sind die Anfahrtswege der Fräser. Die Fräser sollen nicht auf der Kontur senkrecht eintauchen, sondern sich seitlich der Kontur nähern. Wenn die Bauteile aber so relativ dicht liegen, dann kann schnell eine Anfahrbewegung ein anders Bauteil zerstören, Bei den Stuhlseiten habe ich daher den Startpunkt der Fräsbahnen an die Plattenkanten gelegt und war fein aus dem Schneider.

Die Sitzfläche und die Lehne stellten mich vor weitere Probleme. Zuerst die Sitzfläche: Prinzipiell ist das ein Trapez bei dem die paralellen Seiten eine leichte konkave Wölbung haben. Die beiden aufeinaderzulaufenden Seiten sind aber nach oben schräg, ihre Kanten sind nicht im 90°-Winkel zur Fläche, sondern haben nur 88° zur Unterseite. Diese Verjüngung ließe sich erreichen, indem man das Sägeaggregat der Maschine händisch mit Nonius auf diese 88° einstellt. Das war mir zu fummelig und hätte vermutlich endlose Testreihen mit sich gebracht. zudem wäre es wahrscheinlich schwierig gewesen, die Sägeschnitte so ein- und auszusetzen, dass nicht ein Stuhlbein gleich mit durchgesägt wird. Ich habe das nicht weiter verfolgt. Stattdessen habe ich den Wendenplattenfräser eine "Treppe" mit jeweils 0,5mm hohen Stufen fräsen lassen. Diese Treppe bildet den Winkel von 88°. Hier habe ich rechts die Anfahrt der Fräser seitwärts gemacht, so dass der Abfall gleich abgefalle ist. Links habe ich die Fräser senkrecht anfahren lassen. Damit die Fräser aber nicht voll ins Material tauchen habe ich dort, wo der Fräser von oben kommt zuvor Löcher in in die Platte gefräst.

In letzter Minute bin ich das Programm noch einmal durchgegangen und habe mich dann dafür entschieden, auch rechts an der Lehne nicht 0,5mm der Platte stehen zu lassen sondern durchzufräsen. Der Anfahrtsweg dieser durchgehenden Fräsung war dann mein Verhängnis! Ich habe das eine Stuhlbein bis auf 1mm durchgefräst.

Nun gut! Der Stuhl ist ein Prototyp. Ich muss ohnehin überprüfen, ob man überhaupt auf dem Ding sitzen kann, oder es sofort kollabiert und ob es einigermaßen bequem ist. Ich habe meinen Fehler repariert - Bilder dazu gibt es morgen!

 

[Batucada]

Deswegen sollen alle Bauteile des Stuhls aus einer möglichst kleinen Platte geschnitten werden, wo ich sie verschachtelt ineinander angelegt habe. Der Stuhl ist eine "Art Pyramidenstumpf", er verjüngt sich nach hinten und nach oben. Daraus ergeben sich unangenehme Winkel, für die die Vierachs-CNC eher suboptimal ist - es fehlt eine weitere Achse.

Hallo yoghurt,
warum eine Vierachs-CNC suboptimal sein könnte, hatte ich am Anfang nicht verstanden. Nach deinem Beitrag #5 habe zwar verstanden was die CNC macht und warum es in dem speziellen Falle zu dieser Problematik kommt.

In meinem laienhaften Verständnis würde ich einen Punkt definieren wollen, an dem der Fräser eintauchen soll. Dann wäre doch die Anfahr-Problematik gelöst. Kann man das nicht softwaretechnisch lösen?

Gruß
Batucada

 

[yoghurt]

Hallo,
ja klar kann ich definieren, wo die Fräser ihre Arbeit beginnen. Es ist eben so, dass das Programm die beschriebenen drei Möglichkeiten vorsieht und es sich anbietet bei bereits aus dem CAD übernommenen Konturen diese einfach zu übernehmen. Das hat ja auch soweit gut geklappt, bis auf diese eine Fräsung bei der ich gepennt habe.

Sitzfläche Teil 2:
Die längere paralelle Seite der Sitzfläche hat dann an der Vorderkante einen 17mm Radius. Da ich nicht über den passenden Fräser verfüge habe ich auch hier eine “Treppe“ mit sehr kleinen Treppenstufen programmiert, die allerdings in diesem Fall nicht schräg ist, sondern einen Viertelkreisradius abbildet. Ich ahbe das zum ersten Mal ausprobiert und tatsächlich war die Treppe nach wenigen Bewegungen mit einem Schleifpapier nicht mehr zu spüren.

Jammern auf hohem Niveau:
Das eigentliche „Problem der fehlenden Achse“ sind die Verbindungen meiner Bauteile. Ich hätte gerne in die schrägen Kanten meiner Sitzfläche winklig Dübellöcher gebohrt. Aber genau da liegt die Grenze der Maschine. Ich kann in x,y, und z bohren und auch jede Bohrung in der xy-Ebene ausführen aber eben nicht schräg dazu. Dazu werde ich dann meine Dominofräse verwenden, deren Winkelanschlag sich recht sauber auf 88Grad (das Tablet kennt kein Grad-Zeichen) einstellen lässt.

 

[Batucada]

Das hat ja auch soweit gut geklappt, bis auf diese eine Fräsung bei der ich gepennt habe.

Also Eigenverschulden

Gruß
Batucada

 

[yoghurt]

Hallo,

Die zweite berichtenswerte Panne betrifft die Lehne. Ähnlich wie die Sitzfläche ein Trapez mit zwei konkaven Seiten und einem abgetreppten Radius an der Oberseite. Das Problem hier lag darin, dass das Bauteil wieder zwei abgetreppte schräge Seiten haben muss, in diesem Fall muss ich aber von der Gegenseite abtreppen.

Ich habe daher den Radius an der Oberseite abgetreppt bis auf 0,5mm Plattenreststärke und die untere Kante durchgefräst. Das war der Fehler! Dann habe ich den Teil der Platte mit der Lehne rechtwinklig aus der Platte getrennt und dieses „neue“ Bauteil um 90 Grad gedreht (anders lies es sich nicht spannen) und upside-down weiterbearbeitet. Die Abtreppung beginnt mit der tiefsten Fräsung, also genau genommen mit drei identischen Fräsungen, deren letzte das Werkstück durchtrennt. Da jetzt im Bereich der Unterkante der Lehne das Werkstück schon durchgefräst war, hing der Abschnitt nach der ersten Fräsung der Treppe nur noch an einem Zipfel Multiplex. Der ist dann vom Fräser losgerissen worden und wie ein Geschoss gegen die Makrolon-Scheibe der Sicherheitsumhausung der Maschine geknallt. Das nächste Mal wird also die Unterkante der Lehne nicht durchgefräst und das Werkstück doch irgendwie anders gespannt, denn abgesehen von dem Geschoss ist bei diesem Schlag auch das Werkstück minimal verrutscht und daher nicht ganz perfekt gefräst worden.

 

[yoghurt]

Hallo,
trotz oder wegen des Eigenverschuldens war das heute ein maximal lehrreicher Tag! Ich habe für ca. 40€ Multiplex gebraucht und habe immerhin vier Teile, die einen Stuhl ergeben können. Viel wichtiger ist aber, dass ich weiß, was ich das nächste Mal beachten muss. Meinen Fehler habe ich geflickt indem ich einen Schlitz in das Stuhlbein (ca. 260x22mm) und auch gleich ein passendes Stück Multiplex ausgefräst habe. So habe ich das Bein geschient. Bei allem Ärger über meine eigene Blödheit: Das Gebilde ist ein Prototyp und eventuell tatsächlich nur eine Stuhlprobe!

Im besseren Falle werde ich noch einige der zierlichen Stühlchen für unseren Haushalt herstellen, kann mein Programm vermutlich erheblich beschleunigen und die Gefahren durch fliegende Abschnitte unterbinden. Vor dem Feierabend hatte ich noch alle Teile soweit bündiggefräst und die Kanten etwas gebrochen, dass ich Lehne und Sitzfläche auf eine Stuhlseite stellen konnte. Es sieht zumindest so aus, als ob die Teile passen könnten - den Rest richte ich morgen mit Zwingen!

 

[yoghurt]

Hallo,
es geht fröhlich weiter mit dem Stuhl. Heute morgen stand ich noch vor der Frage: Probestuhl oder Stuhlprobe?

Zunächst hat meine Flickaktion gut funktioniert. Zumindest bricht das Stuhlbein nicht gleich durch.

Dann habe ich ein paar Dominos eingefräst. Ich habe hier 6x40 genommen. 8x40 wäre eher die passende Größe, die waren aber nicht mehr da. Ein Problem habe ich erst an dieser Stelle erkannt: Die Lehne soll vorne bündig mit den Seiten sein. Um die Dominos von der Vorderkante der Stuhlseiten zu fräsen - und damit von der vorderen Fläche der Lehne, hätte ich den Winkelanschlag der Domino statt auf 88° auf 92° stellen müssen - das gibt der Anschlag aber nicht her... Fachlich richtig wäre jetzt gewesen, den Winkelanschlag so einzustellen, dass ich die Dominos genau mitti g in die Kante der Lehne setzen kann. Das hätte jetzt eines Probestückes mit 88° bedurft. Ich habe mir an der Stelle beholfen, indem ich zwei 5mm-Plättchen an den Anschlag geklebt habe. Sicherlich ein eher hemdsärmliges Verfahren, dass aber leidlich funktioniert hat.

 

[yoghurt]

Hallo,
dann habe ich den Stuhl trocken zusammengesteckt. Schon ohne Leim konnte man darauf sitzen, und das nicht mal unbequem. Ein Manko hat die Konstruktion, der Stuhl wackelt leicht von links nach rechts. Da weiß ich so recht keinen Rat. Ich könnte anstelle der 18mm-Multiplex eine dickere Platte verwenden, befürchte aber, dass der Effekt minimal bleibt und es schnell zu Lasten der filigranen Optik, des Geldbeutels und des Gewichtes geht. Querzargen unter der Sitzfläche wären das andere Mittel der Wahl, aber auch da befürchte ich nicht viel zusätzliche Steifigkeit zu erreichen. Bleibt nur ein: ein Stützkreuz von Ikea hinten dran zu schrauben

Jetzt habe ich das Ding erstmal verleimt und muss noch so ein paar Stellen beischleifen. Die Designerin nörgelt anhand der Fotos schon an den Radien herum....

 

[Zimmerling203]

Hallo,

also ich finde den Stuhl optisch ne absolute Wucht...würde ich bei Verfügbarkeit einer CNC sofort nachbauen.

Für die Steigerung der Querstabilität könnte ich mir auch vorstellen, dass du im Bereich der hinteren Beine + Lehne ein ebenfalls auf MPX gefrästes Kreuz einsetzt (analog der Anordnung des "Ikea-Stützkreuzes"). Was natürlich deine Designerin dazu sagt bleibt abzuwarten

Gruß
Danny

 

[pedder]

Hübscher Entwurf, aber ich würde mich nicht drauf setzen. Mit einer Traverse vielleicht, aber so sicher nicht.

Und mir wäre die Sitzfläche nach hinten zu kurz.

 

[asphaltblau]

Konstruktion, der Stuhl wackelt leicht von links nach rechts.

wundert mich nicht. Eleganten, leichten Entwürfen fehlt oft einfach eine Zarge. Form follows force!

 

[yoghurt]

Hallo,
ich nehme den Stuhl heute mit nach Hause um ihn den Blicken der kritischen Designerin zu unterwerfen. Wer möchte, kann gerne auf einen Kaffee vorbeikommen und Probesitzen!

 

[buckdanny]

Sind die Stühle auch für die Kinder vorgesehen?

 

[asphaltblau]

auf einen Kaffee vorbeikommen und Probesitzen

bin unterwegs, dafür nimmst du mir bitte einen Zentner Zucchini ab.

 

[teluke]

Also mir gefällt der Stuhl sehr gut.
Den kann man doch auch ohne CNC und mit Massivholz bauen.
Ich würde vermuten dass er dann auch stabiler wäre.

 

[yoghurt]

Sind die Stühle auch für die Kinder vorgesehen?

Hallo,
na ja, mein Kinderreichtum ist legendär, deswegen werden darauf auch Kinder sitzen. Aber geplant sind die Stühle schon für Erwachsene.

 

[yoghurt]

Hallo,
@teluke grundsätzlich denke ich, dass Vollholz für den Stuhlbau das bessere Material ist. Mein Entwurf richtete sich nach den zur Verfügung stehenden Möglichkeiten und unseren Vorstellungen. Den Stuhl in Vollholz nachzubauen ist sicher irgendwie möglich, wird aber - meiner Meinung - ein seltsames Konstrukt. Es gibt stimmige Entwürfe für Vollholz wie für Plattenwerkstoffe aber Entwürfe für das eine mit dem anderen zu bauen endet eher in seltsamen Konstrukten. Aber lass Dich nicht aufhalten, stell uns Deine Version vor, Du wirst das genauso toll meistern wie die Rietveld Stühle!

Morgen geht es wahrscheinlich weiter, es gibt ein paar kleinere Änderungen am Entwurf….

 

[Paulisch]

Ich finde den Stuhl recht ansehnlich und wirkt auch bequem. Für die Stabilität würde ich hinten und vorne jeweils ne Leiste eindübeln, wenigsten 5cm hoch. Stiehlt dann leider etwas vom Charme, leider wird der Stuhl so aber nicht lange funktionieren.

 

[petermitoe]

Da sich die Projektvorstellung ja auch an Laien richtet, eine Frage:
Warum sind die Fräsgänge der CNC so breit? Muss da so ein breiter Fräser verwendet werden?

 

[yoghurt]

Hallo,
nein, da muss kein so dicker Fräser genutzt werden, das ist ein 20mm Wendeplattenfräser, der bei uns als preiswerter Universalfräser genutzt wird. Ich hatte das hier: https://www.woodworker.de/forum/threads/voll-hartmetallfräser-kaufempfehlung.128209/post-1044096 mit der Frage nach einem günstigen 8mm-Fräser schon mal aufgegriffen.

Im Endeffekt war es so, dass die 2500x1250mm-Multiplexplatte entgegen meiner Erwartungen in der Decklage nicht quer sondern längs furniert war. Daraus ergab sich, dass es für den Moment keinen Sinn mehr ergab unbedingt 5 Stühle quer aus der Platte zu nesten, sondern ich die Platte geviertelt habe und dann 4 Stühle längs nesten kann. Da der Stuhl sich noch im Bereich des Prototypenbaus bewegt, kommt es auf die letzte Effizienz nicht an - eh nicht, ist ja nur ein Privatprojekt.

Aktueller Stand ist eine Pause. @Paulisch s Einwand mit der Querstrebe ist völlig berechtigt - allerdings mit der Designerin noch nicht konsensfähig. Jetzt hatte ich letzten Freitag noch ein weiteres Exemplar gefräst (dieses Mal mit einem anderen interessanten Fehler im Programm) und werde jetzt Zargen unter der Sitzfläche anordnen. Vielleicht ein Kompromiss zwischen den Anforderungen.

Nebenher:
Wir haben mal Stühle gesehen, die bestanden aus 8mm(?) Multiplex, da waren vier Seiten jeweils auf Gehrung zu einem Pyramidenstumpf-ähnlichen Konstrukt verleimt. Auch das spukt noch im Kopf meiner Designerin herum - bräuchte dann aber endgültig eine Fünf-Achs-CNC mit einem Sägeaggregat, dass in jeder Richtung dreh und schwenkbar ist.

 

[conny_g]

Coole Idee einen schönen und brauchbaren CNC-Stuhl zu designen. Die Version sieht auf jeden Fall schon mal gut aus.
Schliesse mich allerdings den Bedenken zur Stabilität an.