Lego, LEDs und 3D-Druck: Wir bauen eine Tastatur im Klemmbaustein-Gehäuse

Wie kriegen wir Tasten in Lego -Optik hin? Und wie passt die Tastatur in ein Klemmbausteingehäuse? Wir lassen der Kreativität freien Lauf.

24. März 2024 um 09:00 Uhr / Von Oliver Nickel

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Unsere selbstgebaute Tastatur im Klemmbausteingewand fällt definitiv auf. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de) — Unsere selbstgebaute Tastatur im Klemmbausteingewand fällt definitiv auf. Bild: Oliver Nickel/Golem.de

Dass es Spaß macht, Tastaturen selbst zu bauen, haben wir schon in einem ausführlichen Bericht zu Custom Keyboards (g+) und etlichen Details rund um dieses doch recht skurrile Hobby dargelegt. Doch was wäre, wenn wir uns das Gehäuse und die Tasten unserer Tastatur selbst bauen? Da kommen Klemmbausteine doch gerade recht. Hier lassen sich zwei nerdige Hobbys verbinden. Das Ergebnis: unsere Tastatur im Klemmbausteingehäuse.

Durch die Wahl unseres Materials wählen wir natürlich einen spaßigen und kreativen, aber auch etwas einfacheren Weg. Denn wir könnten unsere Tastatur natürlich auch in ein selbstmodelliertes Gehäuse aus dem 3D-Drucker oder sogar in eine selbstgeraspelte Schale aus Holz stecken. Klemmbausteine haben für uns aber ihren eigenen Charme.

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Dabei wollen wir uns nicht nur auf Lego als Marke konzentrieren. Wir packen deshalb die Steinesammlung aus und werfen den 3D-Drucker an, um unsere Tastatur im Klemmbausteinlook zu basteln.

Die richtige Tastatur auswählen

Doch eins nach dem anderen: Zunächst sollten wir uns überlegen, welche Art von Tastatur wir bauen wollen.

Bild 1/33: Tasten drucken wir mit dem 3D-Drucker aus. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 2/33: Die Lego-Tastatur (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 9/33: Die Unterseite ist vergleichsweise grau gehalten. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 10/33: Gummireifen geben der Tastatur Halt auf dem Boden. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 11/33: Die Tastenkappen werden mit 1x1-Fliesen dekoriert. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 14/33: Mario schmückt die Escape-Taste. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 22/33: Die Tastatur klemmt zwischen zwei Steinebenen. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 24/33: Wir haben etwas Beleuchtung installiert. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 27/33: An den oberen und unteren Seiten bringen wir Blenden versetzt an. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 28/33: Der USB-Controller hängt an einem Haken. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 29/33: Eine einfache Tastaturmodifikation: Malertape auf der Rückseite dämmt die Tippgeräusche. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 30/33: Der Controller wird in seinen Sockel gesteckt. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 31/33: Die LED-Leuchten kleben in speziellen 1x4-Steinen. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 32/33: Die Tastaturschale sieht ohne Tastatur unscheinbar aus. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Bild 33/33: Einige Tasten benötigen angepasste Tastensockel. (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Wir haben uns für das weniger verbreitete 75-Prozent-Layout entschieden. Dabei werden einige Sondertasten und der Nummernblock weggelassen, um ein kompakteres Design zu erreichen. Dabei wird nicht auf die F-Tastenreihe, die Pfeiltasten und einige Sondertasten verzichtet. In den meisten Fällen müssen wir uns um Doppelbelegungen und Makros per Fn-Taste also keine Gedanken machen.

Wie gesagt sind 75-Prozent-Tastaturen nicht gerade verbreitet. Wir haben zum Glück noch eine Royal Kludge RK84 in unserem Sortiment gefunden. Das Besondere an dieser Tastatur: Mit einem Hot-Swap-PCB können unsere Lieblings-Switches ohne viel Lötarbeit einfach ausgetauscht und aufgesteckt werden – ganz im Zeichen der Klemmbaustein-Mentalität.

Die RK84 wird bereits mit Red-Switches aus China ausgestattet, die für die meisten Tasks völlig ausreichend sind. Der Preis dafür ist für eine so modulare Tastatur, die zudem mit Akku auch kabellos per 2,4-GHz-Empfänger betrieben werden kann, nicht allzu hoch. Wir haben 60 Euro direkt beim Hersteller bezahlt.

Wie gesagt: Die Switches müssen wir nicht unbedingt austauschen. Wir haben uns allerdings für eine Alternative entschieden, wenn der Austausch der Schalter schon so einfach gestaltet wird. In unserem Fall verwenden wir eine Mischung aus Glorious-Panda-Switches mit taktilem Druckpunkt und Kailh Speed Silvers mit sehr kurzem linearen Schaltweg. Allein für die Switches haben wir also noch einmal rund 50 Euro bezahlt.

Das Custom Custom Keyboard

Damit sich das auch lohnt, ging es für uns anschließend an die Feinarbeit. Wir haben jeden einzelnen der Switches selbstständig eingefettet, so dass er sich besser schaltet. Im Endergebnis sollte sich die Tastatur deshalb besonders geschmeidig anfühlen – so zumindest die Theorie.

Das Switchlubing ist ein wichtiger Teil des Custom-Keyboard-Hobbys und kann besonders entspannend oder besonders frustrierend sein. Deshalb gibt es auch immer mehr Hersteller, die ihre Switches bereits ab Werk einfetten. Die kosten meist etwas mehr Geld, schalten sich dafür merklich besser als ihre ungefetteten Gegenstücke. Lubing lohnt sich in jedem Fall sehr.

Eine wesentlich einfachere Modifikation kann erreicht werden, wenn wir unsere Tastatur vor dem Zusammenbau noch mit einer geräuschdämmenden Polsterung ausstatten. In den meisten Fällen nutzen Custom-Keyboard-Hersteller dafür Schaumstofflagen zwischen dem PCB und der Switchplate und eine weitere Lage Stoff zwischen Gehäuse und dem Board.

Wir haben uns für die günstige, aber ebenfalls effektive Methode des Tape-Mod entschieden. Datei werden mehrere Lagen Malertape auf die Rückseite des Mainboards geklebt. Das Tape fängt durch Tastendrücke entstehende Frequenzen ab und sorgt so für ein dämpfendes Soundprofil.

Da wir so schon wenig Platz in unserem Gehäuse haben werden und unter anderem auch einen Akku unterbringen müssen, haben wir auf die etwas besser dämmenden Schaumstofflagen verzichtet.

Generell ist es recht herausfordernd, mit den einschränkenden Standardmaßen von Klemmbausteinen ein passendes Gehäuse für unsere Tastatur zu bauen.

Eine Legostein-Noppe – oder doch zwei?

Im ersten Schritt haben wir uns erstmal nur um den Tastaturteil gekümmert. Es ist eine völlig andere Herausforderung, die verschiedenen Teile in ein für uns ästhetisch ansprechendes Gehäuse zu verpacken. Und wenn wir schon mit Klemmbausteinen bauen, warum nicht auch gleich ein farbenfrohes Feuerwerk entfachen? Graue Tastaturen gibt es schließlich genug.

In unserem Designprozess haben wir uns deshalb direkt entschieden, Teile aus dem Lego-Set Nintendo Entertainment System 71374 wiederzuverwerten. Super Mario und Nintendo passen unserer Meinung nach perfekt zu einem Tastaturprojekt.

Außerdem haben wir uns einige Sets der Lego-Dots-Reihe besorgt – hier das Ergänzungsset XXL 41950 und das Einhorn Familienkreativset 41962. Sie sind wie viele andere Legosets teurer. Die bedruckten 1x1-Rundfliesen und andere bunte Kacheln eignen sich für unser Projekt aber sehr gut.

Die richtigen Bausteine helfen sehr

Wollen wir nicht ganz so viel Geld ausgeben, können wir uns unsere Bausteine auch bedrucken lassen. Einige Hersteller bieten das als Dienstleistung an und verlangen dafür weit weniger Geld als den vollen Preis für ganze Lego-Sets. Alternativ können wir unsere Tastatur auch nur zum Teil in Klemmbausteinoptik entwerfen und beispielsweise die bei der RK84 mitgelieferten Switches verwenden.

Unabhängig davon sollten wir einige wichtige Bauteile in unserer Steinesammlung haben. So sind größere Platten und lange einzeilige Stangen beim Bau hilfreich. Natürlich kommen wir auch mit kleineren Bausteinen an unser Ziel. Dann ist die gesamte Konstruktion aber möglicherweise nicht mehr ganz so stabil.

Haben wir unsere Sammlung vor uns ausgebreitet, geht es an den Bau. Dazu nutzen wir das PCB unserer Tastatur als Vorlage. Die Batterie und den USB-Controller platzieren wir zudem darunter – so wie es auch beim Standardgehäuse der RK84 der Fall ist. Anschließend bauen wir zunächst eine solide Grundplatte. Wir achten darauf, sie nicht zu dick zu stapeln, da die finale Tastatur dadurch sehr unergonomisch werden kann.

Auf die Grundplatte stapeln wir anschließend die Gehäuseseiten. Wir nutzen dafür 1xX-Stangen, um das Gehäuse möglichst schlank zu halten. Wir können die Tastatur natürlich auch eher wie ein älteres Modell aussehen lassen, dann wären herkömmliche 2xX-Steine angebracht. Insgesamt ist es aber wie gesagt sinnvoll, die Höhe der Tastatur möglichst niedrig zu halten, um am Ende auch darauf gut tippen zu können.

Ein Problem ist, das PCB halbwegs fest im Gehäuse unterzubringen. Der Hersteller hat es eben nicht nach Klemmbausteinmaßen und Noppenabständen gebaut. In unserem Fall haben wir uns für eine Art Klemmmechanismus entschieden: An den Seiten können wir das Tastatur-PCB sehen.

Es wird von einer Stangenkonstruktion und zwei Lego-Federn auf die darunterliegenden Steine gedrückt. Die Federn sollten ursprünglich unseren Klemmmechanismus arretieren, sind am Ende aber eher für das Argument "Sieht cool aus" geblieben.

Mit Bautechniken experimentiert

Die Ober- und Unterseite des PCBs wird derweil zum Teil von zwei dekorierten 2xX-Blenden verdeckt. Sie sind mit ihren zentralen Noppen an der Unterseite mit 1x1-Rundsteinen etwas versetzt angebracht. Mit dieser Bautechnik können wir auch Abstände von einer halben Steinnoppe erreichen. Die gesamte Konstruktion ist allerdings nicht sonderlich stabil. Hier könnten wir bei einem künftigen Projekt sicher noch mehr Arbeit hineinstecken.

Ebenso improvisiert wirkt die Innenkonstruktion unserer Tastatur. Mittels Trial and Error konnten wir eine recht gute Methode finden, um den USB-Controller zu befestigen. Der darf schließlich beim Ein- und Ausstecken eines USB-C-Kabels nicht herumwackeln. Was für ein Glück, dass im PCB ein Loch eingestanzt wurde. Darin können wir unseren Lego-Hakenstein einstecken und die ganze Konstruktion anschließend mit weiteren Steinen an Ort und Stelle festklemmen.

Beim genaueren Hinsehen fragen sich findige Beobachter sicher: Wo führt das USB-A-Kabel hin, das an eine der zwei freien USB-Buchsen des USB-Controllers gesteckt wurde? Die Antwort ist einfach: leuchtende Klemmbausteine!

Experimente mit dem 3D-Drucker

Da unsere Tastatur nach dem Anschließen auch bunt leuchten kann, haben wir uns für eine weitere Mod entschieden. Mit einem passenden LED-Set lassen sich Klemmbausteine beleuchten. Lego selbst bietet solche Produkte kaum an. Zu unserem Glück hat sich aber ein gesamter Markt um die Beleuchtung von Klemmbausteinen gebildet.

In unserem Projekt verwenden wir simple, einfarbig warmweiß-leuchtende LEDs. Sie werden in Reihe geschaltet und anschließend über eine USB-A-Buchse mit Energie versorgt. LED-Panels kleben wir an spezielle ausgehöhlte 1x4-Steine. Die können wir anschließend an beliebigen Stellen an unserem Modell anbringen. Die dünnen Verbindungskabel lassen sich zudem zwischen unterschiedliche Steine klemmen und so verstecken – sofern notwendig.

Wir klemmen unsere LED-Bausteine an die Rückseite der Tastatur. Im Betrieb scheint das Licht an den Seiten heraus und erleuchtet so unsere Arbeitsfläche. Ist das in irgendeiner Weise für die Funktion wichtig? Nein. Wir sehen unsere Tastatur aber sowieso eher als schickes Kunstwerk und nicht als praktisches Arbeitswerkzeug an.

Besserer Halt mit Reifen

In ersten Designideen haben wir mittels Lego-Technic-Teilen auch höhenverstellbare Standfüße in unsere Tastatur integiert. Dadurch wurde das gesamte Gehäuse allerdings wesentlich größer und höher. Schlussendlich haben wir uns dann dagegen entschieden und stattdessen zwei bereifte Legoräder an der Unterseite befestigt. Die sind zudem jeweils über ein Kugelgelenk eingeklemmt, so dass sie sich nicht von selbst drehen.

Die gummierten Reifen sorgen zumindest für einen gewissen Halt auf unserem Holzschreibtisch. Es wäre natürlich auch möglich, einfach dedizierte Gummifüßchen anzukleben. Aber warum einfach, wenn es auch schwer geht.

Apropos nicht einfach: Die Tastenkappen selbst konnten wir leider nicht völlig aus Klemmbausteinen herstellen. Deshalb bemühten wir unseren SLA-3D-Drucker, der für uns zu Cherry-Kreuzsockeln kompatible Steine drucken sollte. Die erforderliche Datei haben wir der Datenbank Thingiverse entnommen. Das 3D-Modell Not a Lego Keycap(öffnet im neuen Fenster) des Bastlers Herecomesatlas schien uns eine gute Wahl zu sein.

Das Standard-Modell der Tastenkappe hat vier Noppen. Nach einem ersten Druck stellten wir allerdings fest, dass sowohl der Sockel als auch die Noppen nicht ganz genau passten und die Taste so viel zu locker auf dem Switch sitzt. Mit dem 3D-Modeling-Programm Blender haben wir die Dimensionen angepasst.

Dabei haben wir kein Lineal bemüht, sondern einfach nach Augenmaß mehrere Varianten der gleichen Taste ausgedruckt. Nach ungefähr drei Generationen fanden wir die richtige Kombination aus Klemmfestigkeit und einfacher Installation.

Anpassungen für Stabilizer

Bei Sondertasten mussten wir allerdings noch einmal etwas weiter experimentieren, um beispielsweise die Stabilizer großer Tasten wie der Leertaste, der Rücktaste oder der Returntaste nutzen zu können. Dafür haben wir die Kreuzsockel der ursprünglichen Taste verschoben. Schließlich gilt auch hier: Tastaturen richten sich nicht nach Noppensteinabständen.

Bei einigen anderen Sondertasten haben wir das 3D-Modell stattdessen von einem 2x2-Stein zu einem 2x1-Stein umgewandelt. Stecken wir anschließend einen 3x2-Stein darauf, lassen sich diverse weitere Tastenkappen wie etwa die rechte Umschalttaste oder die Steuerungstaste realisieren.

All das erforderte einiges an Geduld und Experimentierfreudigkeit. Das Schöne ist allerdings: Wir müssen nicht allzu genau arbeiten, da Lego und andere Klemmbausteinsysteme doch relativ viel Platz für Toleranzen lassen.

Unser Ergebnis ist eine kunterbunte Tastatur im Gaming-Look, in die wir mehrere Ideen einfließen und diverse Hobbyskills – Stichwort 3D-Druck und 3D Modeling – anwenden konnten. Allerdings ist das finale Produkt dann doch ein wenig zu hoch für unseren Geschmack, obwohl sich einzelne Tasten geschmeidig und sanft tippen.

Das macht nichts: Wir stellen das filigrane Kunstwerk gerne auf unserem Schreibtisch aus. Neugierige Blicke sind da vorprogrammiert!

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