Dank des 3D Drucks wurde das Leben des Milchschäumers verlängert. In diesem Projekt habe ich einen Ersatzteil für einen Milchschäumer hergestellt, der direkt mit Lebensmittel in Kontakt kommt.

Die Geschichte

Um Milch zu erwärmen und aufzuschäumen nutzen wir viel einen induktiv beheizten Milchschäumer. Dieser besteht aus einer Edelstahlkanne und 2 Magnetrührer, wobei einer ein reiner Rührer ist und er zweite ein Quirlring. Um das Material zu schonen, werden diese immer händisch abgewaschen und neben dem Spülbecken zum Trocknen aufgestellt.

Eines Tages war einer der Rührringe für mehrere Tage spurlos verschwunden, bis er auftauchte, als ich etwas im Backrohr machen wollte, denn da entdeckte ich ihn auf dem Boden des Backbleches magnetisch anhaftend. Ich freute mich sehr über den Fund, denn es war schwer ein Ersatzteil für das bereits in die Jahre gekommene Gerät zu bekommen, ich konnte nur auf Amazon direkt China Importe finden.

Viele Monate später machten wir wieder etwas im Backrohr und diesmal kam ein stechender Gerich von verbranntem Kunststoff aus dem Backrohr und kurz darauf sah ich schon einen der Magnetrührer unten am Backblech komplett geschmolzen und auf den Boden des Backrohres tropfen.

Wie es scheint, habe ich beim Abwaschen des Blechs nicht aufgepasst und es in die Nähe des Magnetrührers gestellt und beim Wegräumen blieb der Magnetrührer scheinbar am Backblech haften. Trotz des ersten Vorfalls war es so unwahrscheinlich, dass dies eintrifft, dass ich nicht daran gedacht habe hier besser aufpassen zu müssen, aber jetzt weiß ich es.

Herstellung des Ersatzteils

Die Idee

Da ich zu dieser Zeit als Testingenieur bei einer Firma arbeitete, wo ich viele Tests mit Gerätschaften, die am Menschen getestet wurde, teils sogar im Mundbereich. Hierfür muss sichergestellt sein, dass alle verwendeten Komponenten für den Tester weder giftig noch in irgendeiner Form gefährlich sein darf. Hierfür war es nötig sicherzustellen, dass alle Materialien keine giftigen Substanzen bei Hautkontakt absondern und dass die Herstellung der Testsetups sicherstellt, dass auch bei der Herstellung keine Verunreinigungen, bzw. giftige Stoffe entstehen können, mehr dazu habe ich in diesem Artikel.

Somit war für mich schnell klar, dass ich mein Wissen aus der Arbeit nun sofort für ein privates Projekt nutzen kann und weitere Erfahrung sammeln kann. Und es war auch klar, dass 3D Druck eingesetzt werden wird, da ich Magnete in den Druck einbetten muss.

Das Design

Zuallererst muss man sich überlegen, wie soll das Ersatzteil produziert werden soll, da man für unterschiedliche Herstellungsprozesse unterschiedlich designen muss. Wie schon erwähnt habe ich mich für den FDM 3D Druck entschieden, da ich hier die meiste Erfahrung habe und es am sichersten ist Biokompatible Teile herzustellen, also ungiftiges.

Schnell war das Design mit  Fusion 360 - Autodesk nachgezeichnet, dank des zweiten Magnetrührers. Für die Magneten wurde eine Öffnung nach oben gelassen, so, dass ich nach dem Druck testen kann, ob ich mit dem Ergebnis zufrieden bin um schlussendlich die Magnete mittels FDA zertifizierten Sekundenklebers zu vergießen.

Die erfahrenen 3D Drucker unter euch höher ich schon schreiben, "aber warum wurde der Druck nicht pausiert, um die Magneten ein das vorgesehene Loch zu geben, welches anschließen von den nachfolgenden Schickenten eingeschlossen wird!." und die Antwort ist einfach, ich war mir unsicher über die Passungen und die Ausrichtung der Magnete und ob das auch funktioniert, da ich einen Drucker mit magnetischer Druckplatte habe, kurz, ich wollte nicht experimentieren und kein Risiko eingehen und schnell zu einem zuverlässigen Ergebnis kommen. 

Die Materialwahl

Da das Material Biokompatibel, also FDA oder DIN EN ... Zertifiziert sein sollte, Temperaturbeständig bis mind. 60 °C und gute Gleiteigenschaften haben sollte wahr die Wahl sehr einfach, PA6, ein Nylon. Ja Nylon ist nicht ideal für Flüssigkeiten, da es zu quellen beginnt, wenn es länger in Flüssigkeiten eingelegt wird und so die Toleranzen sich verändern und die Funktion beeinträchtigen können. In diesem Fall war das Risiko gering, denn der Rührer würde für Maximal 5 Minuten verwendet werden und in dieser Zeit verändert sich das Nylon nicht signifikant, auch nicht bei 60 °C dafür sind mehrere Stunden nötig.

Eine weitere Option hätte PETg oder PCTG sein können, wobei eher PCTG wegen der Temperaturbeständigen. Bei dem Material bin ich sehr begeistert für Gelenke (wie z.B. das Projekt  Tablet Halterung), aber da sich der Magnetrührer doch etwas schneller dreht habe ich Angst, dass hier das Material dann schneller verschleißt als Nylon und so entschied ich mich für Nylon, aber beim nächsten Mal werde ich auf jeden Fall PCTG testen.

Die Herstellung

Bei Biokompatiblen Produkten ist nicht nur die richtige Materials Wahl, sondern auch der richtige Herstellungsprozess nötig. Folgende Punkte müssen hier berücksichtigt werden

1. Alle Komponenten, die mit dem Material in Berührung kommen müssen, neu sein und sollten aus Edelstahl oder auch aus biokompatiblen Materialien sein, falls Abrieb verdruckt wird.
2. Die Komponenten müssen neu, oder es dürfen zuvor keine nicht biokompatiblen Materialien verwendet worden sein.
3. Es darf keine Materialien zuvor verarbeitet worden sein, dass einen anderen Schmelzpunkt hat!
4. Der Drucker muss so eingestellt sein, dass keine Rückstände auf der Nozzle verbrennen und in den Druck abgegeben werden.
5. Der Drucker muss so eingestellt sein, dass niemals das Material zu warm wird.

Erfüllt man all diese Punkte, kann man den Druck starten.

Ist der Druck nun fertig, muss darauf geachtet werden, dass dieser nur auf Sterilen und sauberen Flächen gelegt wird und auch nur mit sterilen und sauberen Händen angefasst werden.

Arbeitet man in deiner Werkstätte ist unbedingt darauf zu achten, dass man die Magneten an einem Ort einklebt, wo kein giftiger Staub such auf das trocknende Werkstück niederlegen kann. Einfach ist es das Werkstück in eine Box zu legen, um diese vor äußeren Einfluss zu schützen.

Hat man nun der richtige Platz gefunden, so kann 

Das Ergebnis

Der originale Magnetrührer war schon viel verwendet und die Passung in der Mitte, um die sich der Rührer um die Achse dreht, war schon etwas locker wodurch beim Rühren immer wieder starke Vibrationen auftraten, die auch die Rührleistung beeinflussten, hätte es dieser Rührer eh nicht mehr viel länger mitgemacht.

Das neue selbst gedruckte Teil hat die perfekte Passung und funktioniert einwandfrei und deutlich besser als der originale Magnetrührer kurz vor seinem tragischen Unfall und mittlerweile sind über 2 Jahre vergangen und er ist immer noch unverändert gut.

Fazit

Auch wenn immer mehr Konsumgüter als Wegwerfprodukte konzipiert sind, kann man mit genug Fachwissen und etwas Geschick das Leben vieler Geräte verlängern, da oft nur ein kleiner Teil kaputt wird, dies aber die Funktion beeinträchtigt und Ersatz bei älteren Geräten meist unmöglich zu bekommen ist.

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