Die Fairy Dust des Chaos Computer Clubs ist wohl den meisten Chaos-affinen Personen bekannt. Für alle, die sie nicht kennen: Das ist eine im Original ca. 7m hohe Rakete aus Glasfaserlaminat, welche auf den größeren Veranstaltungen des CCC, wie dem Chaos Communication Congress und dem Chaos Communcation Camp vorzufinden ist. Als Train Operation Center (@c3troc auf Mastodon und Twitter) hatten wir von Anfang an vor, auch die Fairy Dust maßstabsgetreu in 1:11,11 nachzubauen, eine verkleinerte Version hatten wir bereits seit dem 33C3. Modelle der Faiy Dust gibt es bereits viele, unter anderem auf Thingiverse. Jedoch weisen alle die eine oder andere Unstimmigkeit auf. Zusätzlich waren sie für das geplante Fertigungsverfahren (3D-Druck mittels SLS) ungeeignet. Daher habe ich schon als Vorbereitung auf den 34C3 begonnen die Rakete nach den Originalplänen als CAD-Modell nachzubauen. Am wichtigsten bei der Konstruktion waren mir eine geringe Wandstärke aller Teile um Verzug und Materialverbrauch in Grenzen zu halten sowie ein Aufteilen in Segmente. Dadurch ist es einfacher die Teile zu Drucken, da nicht das gesamte Volumen der SLS-Anlage benötigt wird. Für einen einfacheren Transport können, wie auch beim Original, die Beine abgenommen werden.
The Fairy Dust, owned by the Chaos Computer Club is probably known by the most Chaos-affine people. For all of you who don’t know it: It is a circa 7m high rocket made from fiberglass which you can find at all the big events of the CCC, like Chaos Communication Congress and Chaos Communication Camp. We, the Train Operation Center (@c3troc on Mastodon and Twitter) wanted to build a scaled model of the Fairy Dust in 1:11,11 from the beginning. We already had a smaller version since 33C3. There are plenty of different models of the Fairy Dust, especially on Thingiverse but they all show some inconsistencies and are not really designed for the planned manufacturing method (3D printing with SLS). In preparation for 34C3 I had already started with building a CAD model of the Fairy Dust according to the original plans. The main focus was on two aspects: uniform thin walls to minimize warping and material usage and splitting it up in segments. This way it is easier to print the model, since it doesn’t use up the complete volume of the SLS machine. To make transport easier, I made the legs removable just like at the original rocket.
Der erste Schritt betsand darin, alle Teile zu drucken. Trotz der Aufteilung in Segmente dauerte es mehrere Wochen bis ich alle Teile fertig hatte, da die Anlage mit wichtigeren Druckjobs ausgelastet war welche wenig freien Platz hatten. Wie auf den nachfolgenden Fotos zu sehen ist, sind die Einzelteile trotz der Aufteilung relativ groß.
Printing all the individual parts was the first step. This took a few weeks even though I had split everything up into segments since there were a lot of more important printing jobs which didn’t have plenty of free space. As you can see in the following pictures the parts are still quite big.
Im April 2018 war es dann aber endlich so weit: wir hatten alle Teile fertig und ich konnte mit dem Verkleben beginnen. Bei Polyamid gestaltet sich das nicht sehr einfach, da lösungsmittelbasierte Klebstoffe ätzend sind und ich mit Cyanacrylat (Sekundenkleber) trotz der rauen Oberfläche der gedruckten Teile keine guten Erfahrungen gemacht habe. Meine Wahl fiel schlussendlich auf UHU Plus Endfest, einen Zweikomponentenklebstoff auf Epoxydharzbasis.
In April 2018 we finally had all the parts printed and I could start with the assembly. Glueing Polyamid isn’t that easy since solvent based glues are basically an acid and cyanoacrylate didn’t work well in the past even though the printed parts have a rogh surface. Finally I picked a 2k epoxy glue, namely UHU Plus Endfest.
Der ausgewählte Kleber hat einen schwierigen Aspekt, nämlich die lange Aushärtezeit von mehreren Stunden. Daher war es wichtig alle Teile nach dem Verkleben gut mit Malerkrepp zu fixieren. Am fertig verklebten Körper zeigte sich auch endlich wie groß diese Rakete ist.
The selected glue has one property which makes it hard to work with: it takes several hours to fully harden. Therefor I secured everything well with painters tape. Once the body was fully assembled it was also visible how big the rocket is.
Nach dem Aushärten und Entfernen des Klebebands kamen alle Ungenauigkeiten und Fehler zum Vorschein. Für das Verkleben bzw. ausgleichen der Fertigungstoleranz hatte ich an allen Klebeflächen einen Spalt von 0,1mm vorgesehen, was überall gut funktionierte. Außer an der Spitze. Hier offenbarte sich ein großer Spalt wie sehr schön am ersten Foto zu sehen ist. Zusätzlich hatte ich an einigen Stellen zu viel Kleber aufgetragen und nicht mehr ausreichend entfernt.
After the glue was fully cured and all the tape was removed the inaccuracies became visible. To allow manufacturing tolerances and leave some space for glue I added a gap of 0,1mm on all interfaces between the parts. This worked really well, except for the top where I ended up with a big gap which you can see in the first picture. Additionally I didn’t remove all the excess glue at some places.
Für die beschriebenen Probleme gab es nur eine Lösung: Spachteln, Schleifen, Grundieren und wieder von vorne. Zu Beginn habe ich die großen Löcher und Dellen mit Polyesterspachtel aus dem Baumarkt aufgefüllt. Interessanter Nebeneffekt beim Schleifen der ersten Schichten: Gelegentlich zeigte sich die Oberflächenstruktur der STL-Datei.
There was only one solution for the described problems: filler, sand, prime and repeat. I started with a polyester epoxy for filling the big holes and dents. An interesting side effect which showed up during sanding the first layer: the surface structure of the STL file became visible.
Als nur noch minimale Dellen übrig waren bin ich dann auf Spritzspachtel, eine etwas dickere Grundierung in der Spraydose, umgestiegen. Damit ließ sich, ebenfalls in mehreren Durchgängen, eine schöne Oberfläche als Basis für den Effektlack herstellen.
Once there were only minimal dents left I switched to a spray filler which is basically a thick primer in a spray can. With multiple layers of this I finally got a smooth base surface for the effect paint.
Da ich die Beine in einem Stück konstruiert hatte, musste zwar nichts gespachtelt werden. Dafür wurden diese in einer ungünstigeren Orientierung gedruckt, wodurch an der Innenseite deutliche Stufen sichtbar waren.
Since I designed the legs in one piece there was no filler needed. However, they were printed in a less than optimal orientation which resulted in a lot of steps on their inside facing surface.
Aber auch dieses Herausforderung ließ sich mit einigen Schichten Grundierung und Spritzspachtel bewältigen. Die M6 Gewinde in den Beinen stellten sich schon als sehr nützlich heraus, da ich somit eine Möglichkeit hatte die Beine beim Grundieren zu fixieren und von allen sichtbaren Seiten mit der Spraydose zu erreichen.
Even this challenge could be tackled with many layers of primer and spray filler. The M6 threads in the legs turned out quite usefull during this since they gave me an opportunity to mount the legs in way where I could reach all visible surfaces with the spray can.
Neben den zu lackierenden Teilen der Fairy Dust gibt es auch noch einen Teil den ich bisher noch nicht erwähnt hatte: Das Fenster. Hierzu lautete der Plan es durch Tiefziehen aus transparenter PET-Folie herzustellen. Dafür wird eine Form benötigt, welche ich aus einem Stück Aluminium fräsen wollte um mir den Aufwand mit dem Spachteln, Schleifen und Grundieren von gedruckten Teilen zu ersparen. Also habe ich erstmal ein passendes Reststück Aluminium aufgetrieben und mir eine Möglichkeit geschaffen es im Schraubstock der CNC-Fräse einzuspannen.
Beside the painted parts of the Fairy Dust there is one part I haven’t mentioned so far: the window. My plan for this component was to vacuum form it using a sheet of clear PET. However, this requires a form which I wanted to machine out of solid Aluminium so I don’t need to fill, sand and prime another printed part. I picked a leftover piece of Aluminium and added a piece for mounting it in the vice of the CNC mill.
Vom CAD-Modell der Form habe ich mir direkt im CAM-Modul das Fräsprogramm erzeugt. Erst mit dem Messerkopf grob schruppen…
Using the CAD model of the form I could generate the machining program in the CAM module. I started with roughing using the cutter head…
…danach folgte im zweiten Schritt abzeilen in X und Y-Richtung mit einem Schaftfräser um die endgültige Oberfläche zu erreichen.
…and then switched to fine machining in X and Y direction using a endmill to get the final surface.
Leider war die Oberfläche nach dem Fräsen leider nicht so glatt wie ich es mir erwartet hatte, unter anderem da ich anscheinend eine zu große Bearbeitungstoleranz zugelassen hatte. Das ließ sich aber durch händisches Nachschleifen relativ gut bewältigen.
Unfortunately the surface after machining wasn’t as smooth as I hoped it would be, probably because I had set the machining tolerance too high in the CAM software. However with a bit of sanding I got the surface smooth enough.
Zum Glück konnte ich mir für das Tiefziehen eine Maschine ausborgen, meine Alternative wäre gewesen diese selbst zu bauen. Nach dem dritten Versuch hatte ich auch schon ein Fenster aus 1mm dicker PET-Folie, welches fehlerfrei abgeformt war und sogar in die Fairy Dust passte.
Luckily I could borrow a vacuum forming machine since my alternative would have been building a machine on my own. After the third attempt I already had a window made from 1mm thick PET sheet which was molded without defects and even fit into the Fairy Dust.
Beim Lack der Fairy Dust handelt es sich um einen Effektlack, welcher extra angemischt wurde. Trotz ausführlicher Recherchen konnten wir keinen anderen Lack finden der dem Effekt nahe kommt. Daher haben wir schlussendlich entschieden das Modell von einem Profi lackieren zu lassen und die Fairy Dust in die Hände von Pablo Spitzer übergeben. Pünktlich zum Chaos Communication Camp 2019 war das Modell dann auch fertig und das Ergebnis ist vom Original nicht zu unterscheiden. ;-) Vor allem die Lackierung ist perfekt getroffen, was ich so wohl nie hinbekommen hätte.
The Fairy Dust was painted with a custom mixed effect paint for which we weren’t able to find a good equivalent despite extensive research. So we finally decided to let a professional paint the model and put our Fairy Dust in the hands of Pablo Spitzer. Just in time for Chaos Communication Camp 2019 we got it back and the result is indistinguishable from the original. ;-) Especially the paint is right on spot, something I would probably never achieve on my own.
Am 36C3 hatten wir die Fairy Dust natürlich auch mit und gemeinsam mit Leah ein paar Fotos mit der kleinen und großen Rakete gemacht. Ihre anderen Fotos vom 36C3, welche genauso schön geworden sind, findet ihr auf Flickr. Die beiden nachfolgenden Fotos stehen unter CC-BY.
Of course we took the Fairy Dust to 36C3. Together with Leah we took some pictures of the small and big rocket. You can find more of her beautiful pictures from 36C3 on Flickr. Both following pictures are licensed under CC-BY.
Abschließend kann ich sagen dass der Nachbau der Fairy Dust ein ziemlich spannendes Projekt war, auch wenn die langen Spachtel- und Schleifarbeiten sehr ermüdend und gelegentlich demotivierend waren. Das Ergebnis spricht aber definitiv für sich und war den Aufwand allemal wert.
Auch wenn das Nachbauen des Modells für viele wohl nicht machbar sein wird habe ich den gesamten CAD-Datensatz als STL auf Thingiverse gestellt: Fairy Dust auf Thingiverse
regendrogenbogen 