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Shaper Origin von Shaper Tools: Die CNC-Fräse in der Hand

Ich bin seit einiger Zeit dabei, mich in das Thema CNC-Fräsen einzuarbeiten, und habe dazu unter anderem eine eigene Fräse gebaut. Mein Autorenkollege und Bekannter Florian Horsch dachte sich wohl deshalb, dass ich eine gute Wahl wäre, sein neuestes Projekt zu testen. Florian ist seit einiger Zeit Business Developer Europe bei Shaper Tools und soll hier die Markteinführung der Shaper Origin organisieren. Er stellte mir ein Testgerät dieser handgeführten CNC-Fräse zur Verfügung.

Die Shaper Origin
Die Shaper Origin – eine handgeführte CNC-Fräse.

Handgeführte CNC-Fräse? Das hört sich wie ein Widerspruch an, ich finde aber keine bessere Beschreibung für den Shaper Origin. Das Prinzip ist einfach erklärt: Man nehme eine handgeführte Oberfräse, rüste diese mit einem Rechner und Bildschirm aus und gebe der Frässpindel etwas Spiel in der Handhalterung, so dass sie die unweigerlich auftretenden Ungenauigkeiten, die beim Führen aus der Hand nun mal auftreten, ausgleichen kann.

Der Clou an der Maschine ist die Positionsbestimmung, die Fräse „weiß“, wo sie ist. Dazu ist sie mit einer Kamera an der vom Benutzer abgewandten Vorderseite ausgerüstet. Vor dem Fräsen beklebt man das Rohmaterial mit Shapertape, einem speziellen Klebeband, das mit Dominostein-ähnlichen Mustern versehen ist. Die Streifen müssen nicht rechtwinklig oder parallel verklebt werden, denn die Maschine erstellt aus den Markierungen eine Karte, an der sie sich orientiert. Die Shaper ist in einem Festool-kompatiblen Container verstaut, neben der Maschine enthält der Container einen Saugschlauch zum Anschluss an einer Absaugung. Im Formteil im Boden des Containers findet sich eine Tasche mit Werkzeugen, drei Fräsern und zwei Rollen Shapertape. Die Werkzeuge dienen zum Ausbau der Spindel und zum Öffnen und Schließen der Spannzange an der Spindel. Die Spannzange nimmt 6,35mm/1/4-Zoll-Werkzeuge auf, Florian legte mit zusätzlich eine 3,175mm/1/8-Zoll-Aufnahme bei. Das Testgerät kam noch direkt aus den USA, in der deutschen Verkaufsversion sollen dann metrische Spannzangen verbaut werden. Um den Jahreswechsel kam eine neuen Firmwareversion heraus, die eine deutsche Oberfläche bietet.

Shaper Origin: Auf dem Computer designen, mit der Fräse umsetzen

Die Spindel fertigt Festool für Shaper Tools, sie leistet 720W und erreicht 10.000 – 25.000 U/min. Sie ist darauf ausgelegt, die Drehzahl auch unter Last zu halten, was im Test meist gelang – das Absinken der Drehzahl bedeutet, dass man zu schnell fährt.

Shapertools
Eine klare Oberfläche erleichtert die Bedienung.

Die Shaper lässt sich mit SVG-Dateien beschicken, das Format ist für den Konstrukteur allerdings eher nicht geläufig. Deshalb habe ich mit dem Fusion360-Plugin gearbeitet, das es ermöglicht, SVG-Daten aus 3D-Modellen oder Skizzen zu erstellen. Zudem kann der Bediener einfache Konturen wie Kreise oder Rechtecke direkt auf der Maschine programmieren. Für den frischgebackenen Besitzer der Fräse lohnt sich ein längerer Aufenthalt auf Shapertools.com, dort findet sich eine ganze Reihe aussagekräftiger Videos, die Einstieg und Bedienung erleichtern. Im Shaper Hub laden Shaper-Nutzer ihre Kreationen hoch und stellen sie zum Download bereit. Dort finden sich sehr interessante Projekte, die den Einstieg erleichtern – allerdings ist die Arbeit mit der Shaper Origin quasi selbsterklärend.

Das Menü der Fräse ist einfach aufgebaut. Nach den Einstecken des Stromkabels – einen Einschalter habe ich vermisst – zeigt die Shaper Origin auf ihrem Touchdisplay rechts vier Grundmenüs, links jeweils weitere Untergruppen. Man beginnt damit, die Oberfläche des Werkstücks zu scannen. Ich habe bei einigen Teilen ein zweites Brett oberhalb des eigentlichen Werkstücks auf meinen Arbeitstisch geklebt – doppelseitiges Teppichband hält hier bombenfest. Auf dem zweiten Brett habe ich das Shapertape geklebt. Die Maschine benötigt oberhalb ihrer Arbeitsstelle einen etwas 30 Zentimeter tiefen Bereich, in dem Shapertape aufgeklebt ist – und zwar sehr exakt auf gleicher Höhe mit dem Bereich, in dem man fräst. Das Shapertape einfach auf die Werkbank zu kleben und dann 22mm-Platten zu fräsen geht also nicht. Das halte ich für ein gewisses Manko, das bei dem Funktionsprinzip der Fräse aber wahrscheinlich nicht aus der Welt zu schaffen ist.

Die Fräse bewegt die Spindel im Bereich des weißen Rings so, dass immer ein sauberer Schnitt entsteht.

Hat man die Fläche gescannt, berechnet die Fräse aus den Fotos ein Gesamtbild, anhand dessen es seine Position bestimmt. Danach kann die zu fräsende Geometrie vom USB-Stick oder der Shaper-Website geladen werden, dazu ist die Shaper Origin mit WLAN ausgestattet. Das Positionieren kann man sich vereinfachen, indem man ein Gitter definiert. Dazu spannt man als Tastdorn einen Fräser umgekehrt ein, danach fährt man menügeführt zweimal die untere und einmal die linke Kante des Bretts an. Nun wird im Bildschirmfoto ein Gitter und Koordinaten sichtbar, sodann man das Objekt millimetergenau positionieren kann.

Nachdem die Form festgelegt ist, geht es ins „Fräsen“-Menü. Hier stellt man die Tiefe des Fräsvorgangs ein sowie den Durchmesser des Fräsers, die Geschwindigkeit und ob man innen, auf oder außerhalb der Linie fräsen möchte. Im Taschen-Modus kann man frei in einer Tasche herumfahren und sie ausräumen, die Maschine achtet darauf, dass man nicht über die Abgrenzung gerät. Dabei hält die Origin einen kleinen Abstand zur Kontur, so dass man am Ende mit einem Inside-Schnitt eine saubere Kontur schaffen kann. Auch die Z-Längenmessung findet sich im Fräsen-Menü. Wenn man einen neuen Fräser eingespannt hat, drückt man diese Taste und der Fräskopf fährt – Spindel ausgeschaltet – aufs Material herab, bis es Kontakt hat. So ermittelt die Shaper Origin die Höhe, auf der die Fräsung beginnt. Kleiner Tipp: Der 0,8mm-Fräser drang fast einen Millimeter ins weiche Fichtenholz ein, ich habe zur Z-Messung die Fräse auf ein härteres Material gestellt.

Einlegearbeiten lassen sich mit der Shaper Origin sehr schön umsetzen.

Sehr interessant ist das Erstellen von Intarsien beziehungsweise Einlegearbeiten. Dabei nutzt man ein Bild zweimal. Zunächst fräst man – mit der Einstellung „Outside“ – die Einlagen. Outside bedeutet, dass die Fräse an der Außenseite der Kontur schneidet. Dann fräst man in das andere Material die Taschen und setzt die Einlagen mit minimaler Nacharbeit in diese Taschen ein. Ich habe das mit einem Skorpionlogo probiert, das Grundmaterial ist 22mm Fichtenholz, die Einlagen 5mm Allzweckbauplatte, also Kunststoff. Ich habe bei den Taschen mit verschiedenen Fräsern gearbeitet – 6,35 mm für das Räumen der Taschen, 3,175mm für die Kontur und 0,8mm, mit dem ich die Innenecken nachgearbeitet habe. Einige Teile hatten ein „Schwänzchen“, weil ich die Konturfräsung nicht bis zum Schluss vollendet habe, damit die Teile nicht wegflogen. Nach etwas Nacharbeit mit Schleifpapier ließen sich die Einlagen „saugend“ in das Holz einsetzen.

Dank des Staubsaugeranschlusses ist das Arbeiten mit der Shaper Origin relativ sauber, nur wenige Späne verirren sich an der magnetisch befestigten Abdeckung. Die Arbeit geht flott von der Hand, die Bildschirmdarstellung zeigt genau, wo man schon gefräst hat und in welche Richtung man fahren soll. Kleine Details, die in den Bewegungskreis der Shaper passen, lassen sich durch dauerhaftes Drücken der grünen Taste automatisch abfahren. Die Fräse erkennt Bohrungen, die in den Bewegungskreis passen, automatisch und schaltet in einen Helixmodus, in dem der Fräser sich langsam und schonend ins Material „schraubt“, statt gerade nach unten zu bohren. Verlässt man die gewünschte Frässpur, zieht sich der Fräser in hoher Geschwindigkeit nach oben zurück, so dass man nicht aus Versehen etwas entfernen kann, was eigentlich stehenbleiben sollte.

Der Einsatz mehrerer Fräser nacheinander ermöglicht effizientes Arbeiten in der Fläche und präzise Konturen.

Ich habe einige kleinere Projekte mit der Shaper Origin umgesetzt, unter anderem zwei vierstufige Fräsungen in eine 26 Millimeter starke Platte aus Rubberwood. Das extrem harte Holz verlangte der Fräse einiges ab, sie meisterte die Aufgabe jedoch spielend. Man muss nur darauf achten, dass die Maschine sich immer genügend orientieren kann. In einem winzigen Moment, bevor sie die Orientierung verliert und den Fräser nach oben zieht, wackelt die Maschine mit der Spindel, was Marken im Schnitt hinterlässt. Vermeidet man dies, ergibt sich ein Schnitt, den man mit einer handgeführten Fräse nur mit viel Erfahrung und Können in dieser Qualität hinbekommt.

Tipp: Ausschnitte mit Schrauben fixieren, dann fallen sie nicht unkontrolliert heraus.

Die Arbeit mit der Shaper Origin war eine sehr interessante Erfahrung. Leiser scheint die Maschine relativ teuer zu werden – es wird ein Preis um die 3.000 Euro genannt – so dass sie für die meisten Hobbyanwender außerhalb jedes Budgets ist. Für Profis bietet sie viele interessante Optionen, beispielsweise die Möglichkeit, eine CNC-gesteuerte Maschine einfach zur Baustelle mitnehmen zu können. Für kleinere Betriebe bietet die Shaper einen Einstieg in die computergesteuerte Fräserei. Zu Jahresbeginn kam die Nachricht, dass Shaper Tools von Festool übernommen wurde, die schon die Spindel und den Tragekoffer beisteuern. Vielleicht hilft die Integration in einem größeren Konzern ja dabei, die Kosten und dementsprechend den Preis kräftig zu senken. Für 1.500 bis 2.000 Euro sollte die Shaper Origin für den engagierten Holz-Hobbyisten ein sehr interessantes Werkzeug werden.

 

29 Comments

  1. Stefan

    Hi!
    Schon lange verfolge ich die Entwicklungsgeschichte, bin über die Zusammenarbeit seit Heuer mit Festo sehr entzückt und froh!!
    Aber wann und wo kann ich endlich eine Fräse kaufen? In Europa? in USA oder sonst wo??

    es wäre schön n icht nur davon zu lesen sondern damit zu arbeiten! – dafür ist die Maschiene entwickelt!!

    GRÜ stefan

    • Florian Horsch

      Hallo Stefan,

      aktuell können wir noch keine Aussagen zum offiziellen Markteintritt in Deutschland/Europa machen. Das ganze Team arbeitet mit Hochdruck daran auch hier verfügbar zu sein.

      Die nächsten Möglichkeiten Shaper Origin live selbst auszuprobieren sind folgende Events:
      – Make Munich, München / 2-3. März am Stand des FabLab München
      – IHM, München / 13-17. März im Eingang West, sowie in Halle C2, Stand 446
      – LIGNA, Hannover / 27-31. Mai in Halle 13, Stand F19

      Ich hoffe das verkürzt die Wartezeit etwas!

      Beste Grüße – Florian

  2. Dirk Käufer

    Guten Tag zusammen,

    vielen Dank für die interessante und detaillierte Vorstellung der SHAPER ORIGIN! Bei mir sammeln sich schon immer mehr Projekte, die ich mit der Oberfräse umsetzen würde – wenn ci sie denn in der EU kaufen könnte.

    Ich stehe jetzt zwischen der Entscheidung, mir diese aus den U.S.A. mitbringen zu lassen (Zeitfaktor: 1 Monat) oder auf die EU-Markteinführung zu warten (Zeitfaktor: X).

    Kann man die EU-Markteinführung ggf. schon quartalsmäßig einschätzen?

    Besten Dank vorab!

    MfG, Dirk Käufer

    • Florian Horsch

      Hallo Dirk,

      auch dir kann ich aktuell nur anbieten auf eines der kommenden Events zu kommen (siehe oben).

      Bzgl. USA-Gerät: Bitte beachte, dass wir keine ausländischen Geräte hier ordentlich unterstützen können und, dass die Motorspindel mit 120V statt der hier üblichen 220-240V läuft.

      Vielen Dank für deine/eure Geduld!
      Florian

  3. Dirk Käufer

    Hallo Florian,

    vielen Dank für die Hinweise (auch technischerseits)!

    Man darf nur hoffen, dass bei der Markteinführung die SHAPER ORIGIN nicht – wie die deutschen Autos in den U.S.A. – als eine „Gefahr für die (multi-)nationale Sicherheit“ der EU deklariert und mit unsinnig hohen Importzöllen belegt wird!

    „Mr. Trump, dear EU statesmen and women, please keep in mind EU home constuctors, ‚make contruction great again‘ ;oD

  4. Tau

    Da Shaper Origin nun zur FESTO-Familie gehört sollte eine deutsche(europäische) Markteinführung ja nicht mehr weit sein. :)

  5. Dirk Käufer

    Hallo Herr Steck,

    nochmals besten dank für die anschauliche Beschreibung der SHAPER ORIGIN.

    In Ihrem Artikel las ich „Die Arbeit geht flott von der Hand, die Bildschirmdarstellung zeigt genau, wo man schon gefräst hat und in welche Richtung man fahren soll.“

    Ich plane derzeit Fräs-Projekte, bei denen von einer 80 mm dicken Holzplatte Objekte (Buchstaben etc.) mit einer Frästiefe von ca. 50 mm „freigeräumt“ werden sollen. Mithin reduziert sich mit forschreitendem „Freiräumen“ die Auflagefläche der SHAPER ORIGIN. Wird dies bei der Fräserführung – wie oben beschrieben – berücksichtigt?

    Vielen Dank vorab für die Klärung!

    • Ralf Steck

      Die Origin geht davon aus, dass sie immer auf der selben Ebene arbeitet – und zwar auf der Ebene, auf der auch das Tape geklebt ist. Sie müssten ja, wenn Sie auf eine tiefere Ebene wechseln, dort neues Shapertape aufbringen und dann neu ausrichten. Und bis in die Ecken können Sie nicht fräsen. Anders gesagt, das gefräste Loch kann nicht größer sein als die Auflagefläche der Fräse.

      • Florian Horsch

        Fast richtig!

        Origin kann sogar damit umgehen, wenn das Tape nicht auf der Auflageebene aufgebracht ist! Das wichtige ist, dass ShaperTape nie auf zwei unterschiedlichen Höhen aufgebracht sein darf.

        Bzgl. der Auflagefläche: auch hier haben unsere Ingenieure früh mitgedacht und zwei Gewinde auf der Unterseite vorgesehen um eine verbreiterte Auflage zu befestigen (z.B. längliche Platte).

        Maximale Zustelltiefe sind 43mm, hier müsste man also gucken wie man auf die 50mm kommt.

        Im Zweifel kann man auch eine Schablone fräsen und konventionell mit der Oberfräse + Anschlagring der Kontur folgen.

  6. Dirk Käufer

    Guten Tag Herr Steck und Herr Horsch,

    vielen Dank für die technischen Hinweise! Die SHAPER ORIGIN ist und bleibt ideal für die Umsetzung meiner Projekte (die auf Umsetzung warten! ;oD).

    Ich könnte mir denken, dass eine weitere Frage nach dem genauen Einführungstermin schwer zu beantworten ist. Ist denn einschätzbar, ob im ersten oder zweiten Halbjahr 2019 oder erst 2020 mit der Markteinführung zu rechnen ist?

    • Florian Horsch

      Hallo Dirk,

      aktuell können wir das noch nicht genauer eingrenzen. Das Team ist mit viel Einsatz am Thema dran – wir wollen sicherstellen, dass unser Produkt, aber auch Service & Support in perfekter Qualität verfügbar sind, bevor wir in eine neue Region starten.

      Bitte melde dich zum Newsletter an, und du erfährst als Erster, wenn es los geht: https://store-us.shapertools.com/pages/notify Danke!

  7. Rolf

    Würde das nicht auch mit einem Spannungswandler funktionieren? Dann könnte man das US-Modell ja hier auch schon verwenden.

  8. Florian Horsch

    Wir empfehlen das aktuell nicht aus mehreren Gründen (kein lokaler Support/Reparatur, Zertifizierung und eventuelle Inkompatibilitäten mit Spannungswandlern). Daher liefern wir selbst auch nicht außerhalb der USA & Kanada. Das Interface ist bereits übersetzt und die üblichen Festool Spannzangen passen.

    Vielen Dank für euer Verständnis! Die nächste Möglichkeit das Gerät live auszuprobieren gibt es auf der LIGNA (27-31. Mai, Hannover). Freitickets unter folgendem Link: https://www.ligna.de/de/applikation/secure/registrierung/ticketregistrierung/ Aktionscode: 5shxo

  9. Steve Kozma

    Es gibt mittlerweile einige Videos in YouTube von der Ligna und in einem diese Videos (Bauforum24) gibt es auf die Frage: „wann bekommen wir es in Deutschland?“ die Antwort: „Mitte 2020″… ist etwas unverständlich nachdem im selben Video erläutert wird, dass die UI Übersetzung fertig, die Spindel auf EU Größe umgestellt und alles auf 230V und auf metrisch umgestellt ist.
    Es würde mich echt interessieren wofür man nochmal 1 Jahr braucht bis zum Markteinführung.

    • Dirk Käufer

      Hallo Herr Steck,

      alles neu macht der …. August oder September … hoffentlich! :o)

      Haben Sie irgendwelche Informationen/Erklärungen, um die Erkenntnisse von Herrn Kozma zu dem angeblich

      a) zu Juni 2019 erfolgten EU-‚retrofit‘ aber
      b) erst mit „Mitte 2020“ verkündeten Markteinführungstermin ?

      Die Neulust verwandelt sich so langsam in Neu-„Frust“ … ;oD

      Mit besten Grüßen

      Dirk Käufer

      • Florian Horsch

        Hallo Steve & Dirk,

        das Team arbeitet nach wie vor mit Hochdruck an der Zertifizierung. Die unterschiedlichen Termine ergeben sich aber auch aus der enormen Nachfrage.

        Erste Geräte werden noch in diesem Jahr in Europa eintreffen und im Rahmen eines Frühkundenprogramms verfügbar sein (bei Interesse bitte hier anmelden: https://www.shapertools.com/europe). Volle Verfügbarkeit ab Lager erwarten wir gegen Mitte 2020.

        Bei weiteren Fragen gerne per E-Mail direkt melden: hello@shapertools.com

        Wir hoffen, dass die Neulust noch ein paar Monate anhält. Dank der regelmäßigen kostenfreien Updates wird das Werkzeug ja nur leistungsfähiger in der Zwischenzeit!

        Beste Grüße & bis bald,
        Florian

        PS: Nächste Möglichkeit das Gerät live zu sehen, sollte das Holzwerken live Event in Fellbach am 25/26. Oktober sein (https://www.holzwerken-live.net).

        • Steve Kozma

          Hallo Florian,

          danke für die Infos!
          Geduld und Neulust ist noch reichlich vorhanden… 🙂
          Viele Grüße,
          Steve

        • Dirk Käufer

          Hallo Herr Horsch,

          vielen Dank für den Tip mit dem Frühkundenprogramm! Die Neulust ist wiedet da! Da man als Kunde ja nicht hintet den Prozessen einer Markteinführung steckt, ist man für jede Information dankbar!

          MfG, Dirk Käufer

  10. Kiano

    Hallo Herr Steck,
    was mich noch interessieren würde, wie das Gerät im Dauerbetrieb arbeitet. Damit meine ich natürlich nicht 24 Stunden, sondern ein Einsatz von ca. 3 Stunden am Tag. Würde sich nach einem 1 Jahr ein verschleiß zeigen?
    – Schrittmotoren (Servomotor ?)
    – Kalibrierung
    – Keilriemen
    – Linearführung
    – Öl
    -Kugellager

    Schließlich ist das eine kleine CNC-Maschine verbaut die empfindlich reagieren kann.

    Besten Dank vorab!

    • Ralf Steck

      Huh, da kann ich nach wenigen Tagen Test nichts dazu sagen. Die ganze Maschine macht jedenfalls einen sehr wertigen und stabilen Eindruck. Die gesamte Bewegungsmechanik ist gekapselt und nicht sichtbar. Ich kann Ihnen nicht mal sagen, wie die Spindel bewegt wird. Von daher würde ich die Maschine schon als dauerfest betrachten.

      • Florian Horsch

        Hallo Kiano,

        das Gerät wurde für den Profieinsatz konzipiert. Die Anwenderschaft muss sich nicht um Kalibrierung, Schmierung, etc. kümmern. Wartungsarbeiten beschränken sich auf die gelegentliche Reinigung (einfach absaugen!).

        In Europa wird ein lokaler Kundenservice und Reparaturdienst zur Verfügung stehen. Der Kundenerfolg steht bei uns ganz klar im Mittelpunkt :)

        Beste Grüße,
        Florian

  11. Pingback:Shaper Origin: Manuelle CNC-Fräse kommt endlich nach Europa

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