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P3steel – toolson edition – part 13

Der letzte Beitrag meinerseits vor der Veröffentlichung des Gesamtpaket, behandelt das Druckbett meines P3steel.

Da ich noch genügend Material dafür da hatte, kommt der bewährte Aufbau meines Hexagon XL Druckbetts zum Einsatz.

Als Grundplatte kommt ein feingefräßte Aluminiumgußplatte zum Einsatz. Diese Platten sind sehr plan und verziehen sich wenig bei Erwärmung.

Als Druckoberfläche kommt wieder eine Buildtakfolie zum Einsatz.
Die ermöglicht eine deutlich niedrige Druckbetttemperatur als z.B. Glasplatten oder Dauerdruckplatten. Das spart Energie und minimiert Probleme durch zu warme Druckbetten.
Die Haftung mit so ziemlich jedem Material ist gigantisch. Das ablösen der Teile erfordert teilweise etwas Übung. Am besten geht es mit ein Cuttermesserklinge, die an Ecke des Druckteils zwischen dieses und die Buildtakfolie geschoben wird.
Die Haftung des Druckteils auf der Buildtakfolie lässt sich den Abstand der Düse und die Druckgeschwindigkeit der ersten Schicht steuern.

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Um die Aufheizzeiten kurz zu halten kommt eine leistungsfähige Silikonheizmatte zum Einsatz. Der Thermistor ist bereits in der Matte integriert.

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Da der Spitzenstrombedarf der Silikonheizmatte bei fast 17A (12VDC) liegt muss ein SSR verbaut werden. Das eingesetzte RAMPS verpackt nur Ströme bis ca. 11A.
Es gibt Möglichkeiten das RAMPS zu modifizierem, umzulöten. Da ich aber günstig an das SSR gekommen habe ich mir die Arbeit gespart.

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P3steel – toolson edition – part 12

Nachdem nun so ziemlich alle Baustellen am P3steel abgehakt sind, wird es Zeit das Kernstück zu montieren. Das Hotend.

Vor einiger Zeit habe ich schon den modularen bowden effector entwickelt. Die Kühleinheit für Hotend und Druckkühlung hat sich bewährt. Auf so ziemlich jedem meiner Drucker verwende ich Teile dieser Einheit.

Das Hotend ist leicht entnehmbar. Dank der nun eingesetzen MPX Steckverbinder auch leicht, für Wartungszwecke, vom Kabelbaum zu trennen.
Der Lüfter für das Hotend ist rückseitig montiert. Dies ermöglicht eine möglichst freie Sicht auf die Düse und erleichtert die Entnahme des Hotends.

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Die Luftströme für die Druckkühlung treffen sich ziemlich genau unter der Düse ohne die Temperaturregelung des Hotends zu stark zu beeinflussen.

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Die montierte COB LED ermöglich auch eine gute Sicht auf die Druckteile selbst bei schlechtem Umgebungslicht. Der steile Beleuchtungswinkel zeigt so ziemlich jeden Druckfehler auf.

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Da die 30 mm Lüfter, teuer, schwer zu beschaffen, nicht gerade leise sind und teilweise schlecht auf PWM Regelung reagieren, entwickle ich momentan eine alternative Lüftereinheit. Es soll nur noch ein 30mm Lüfter für die Hotendkühlung eingesetzt werden. Für die Druckteilkühlung  kommen nun 40mm Lüfter zum Einsatz.

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Die aktuellste Version findet sich zum download hier:
http://www.thingiverse.com/thing:953811

 

P3steel – toolson edition – part 11

Die originalen Befestigungspunkte für den Arduino am P3steel Rahmen sind ziemlich nah am X-Portal.
Um ein LCD-Adapter auf dem RAMPS zu benutzen ist quasi kein Platz vorhanden.

Um etwas Platz für alle Komponenten zu schaffen habe ich einen Befestigungsplatte für den Arduino MEGA erstellt.

Durch die Platte rückt die MEGA/RAMPS Kombination 15mm nach hinten.

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ramps_offset_mount_2

Die TMC Treiber benötigen eine gute Kühlung. Diesmal möchte ich 2 Stück 40 mm Lüfter einsetzen.

Viele montieren die MEGA-RAMPS Kombination in eine Box.
Dies gefällt mir nicht, da die Teile danach extrem schwer zugänglich sind. Meistens lassen sich die Kabel auch nur äusserst kompliziert verlegen.
Deswegen setze ich diesmal auf die offene Lösung.
Das sollte vieles vereinfachen.

Lüfterhalter für RAMPS shields gibt es jede Menge. Gefallen haben mir dir die Halter von Schlotzz.

Um 2 Lüfter verwenden zu können, habe ich noch schnell ein Lüfterverbinder entworfen.

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Das Netzteil ist auf die andere Seite gewandert. Ein schicke Box für den Hauptschalter und eine Kaltgerätebuchse war schnell erstellt.

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Die Teile gibt es auf Thingiverse zum Download:

Arduino Offset Befestigung:
http://www.thingiverse.com/thing:1052156

Netzteilabdeckung:
http://www.thingiverse.com/thing:1052288

RAMPS-Kühlung:
http://www.thingiverse.com/thing:1052196

 

P3steel – toolson edition – part 10

Da im Original die Z-Achse des P3steel oben nicht geführt ist, entstehen bei Drucken mit hohen Jerks und Beschleunigungen üble Klappergeräusche der Gewindestangen.

Selbst gedruckte Führungsbuchsen können die Geräuschkulisse höchstens minimieren.

Des weiteren sind üblichen Kupplungen zwischen Stepper und Gewindestange nicht für Druckbelastungen geeignet. Dies kann man meistens an Unregelmäßigkeiten in den Layerhöhen erkennen.

Um beide Problematiken in den Griff zu bekommen habe ich Kugellagerhalterung entworfen.
Das Lager führt die Gewindestange präzise, so dass sich diese nicht aufschwingen kann.

Durch Nyloc Mutter DIN985 überhalb des Kugellagers kann eine leichte Vorspannung über die Gewindestange auf Stepperkupplung gegeben werden.
Dies führt zu einem Wechsel der Belastung. Das Gewicht der X-Achse liegt nun nicht mehr auf der Kupplung sondern auf dem oberen Lager.

Das Druckbild müsste deutlich von dieser Maßnahme profitieren. Die Ohren sowieso.

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Die .stl ist wie immer auf Thingiverse zu finden:
http://www.thingiverse.com/thing:1044542

P3steel – toolson edition – part 09

Um Gewicht auf der X-Achse zu sparen soll der neue P3steel einen bowden Extruder bekommen.

Mein NEMA23 Extruder wäre doch etwas zu viel des Guten für diesen kleinen Drucker.

Scarous’s compact bowden extruder hat sich schon bei anderen Projekten bewährt und gefällt mir sehr gut. Er setzt auch auf das äusserst bewährte MK8 Ritzel.

Also habe ich mir erstmal ein compact bowden hergestellt:

compact_bowden_extruder_2_pushfits_xt_light_green

An dem P3steel Rahmen einen vernünftigen Platz für Extruder war gar nicht so einfach. Es musste ein Montagewinkel angefertigt werden.

Der Extruder hat somit seinen Platz für die Zukunft gefunden:

extruder_mount_1

Den Halter gibts zum Download hier:
http://www.thingiverse.com/thing:1042401

P3steel – toolson edition – part 08

Seid einiger Zeit verbaue ich an meinen Hotends LED’s bzw. COB’s. Da diese müssen nicht ständig leuchten müssen, muss irgendwo ein Schalter hin.

Also schnell eine Box kreiert:

led_switch_box_1

Passend für die snap-in Schalter von Marquardt aus der 1801 Serie.

Hier gehts zum Download auf Thingiverse:
http://www.thingiverse.com/thing:1040318

P3steel – toolson edition – part 07

Bei dem Neuaufbau des P3steel wollte ich auf ganz klassische mechanische Endschalter setzen. Diese sind günstig, leicht zu beziehen, sehr präzise und völlig unanfällig gegen Störeinflüsse.

Wie immer gabs es keine Halter die mir gefallen haben. Auf Basis der gefunden Ideen habe ich auf die schnelle einen neuen entworfen. Die ist kompatibel zu allen Teilen der X-Achse.

X-axis_endstop_mount_v1_0

Die .stl gibts, wie immer, auf Thingiverse:
http://www.thingiverse.com/thing:1037870

Für die Z-Achse ist auch ein Halter entstanden:

Z-axis_endstop_mount_1

Die .stl gibts, wie immer, auf Thingiverse:
http://www.thingiverse.com/thing:1052823

Die Y-Achse benötigt auch einen Endstop.

Y-axis_endstop_mount_1

Die .stl gibts, wie immer, auf Thingiverse:
http://www.thingiverse.com/thing:1054680

P3steel – toolson edition – part 06

X-axis_complete_1

Zum Einsatz kommen, wie auch schon bei der Y-Achse, die IGUS RJZM-01-08 Gleitlager. Auf den hartanodisierten Aluminiumwellen von IGUS haben die Gleitlager einen traumhaft gutes und leises Laufverhalten.

Der Lochabstand der Bohrungen  auf dem X-Carriage ist identisch zu dem vom i3-rework. Eine optimale Kompatiblität ist somit gewährleistet.

Für einen 100% Sitz der Lager  werden diese seitlich durch je eine Linsenkopfschraube gesichert.

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Der Motorseite X-Lagerbock ist weitestgehend eine Standardausführung. Die Klemmen für die Z-Lager sind verstärkt.
Die zumeist dünnwandige Ausführung führt meist zu einer Pendelbewegung der X-Achse in Y-Richtung sobald das Hotend ein überstehenden Druckrand berührt.

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Das Umlenklager ist, im Gegensatz zu den Standardteilen, außen  angebracht und somit direkt im Riemenspanner integriert.

Durch die Einleitung der Kraft der Riemenspannung auf die Gleitwellen können sich die Z-Achsen nicht verbiegen.
Mir ist bis heute nicht klar warum das nicht Standard ist. Jeder billige Bausatz wird bis heute mit diesem Konstruktionsfehler ausgeliefert.

Der rechte Block der X-Achse ist somit losgelagert. Die Motorseite stellt das Festlager dar.

Die Klemme für die Z-Lager sind ebenfalls verstärkt.

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Zwei Miniaturlager mit Flansch (MF126) sind ideal für die Umlenkung des Riemens. Durch die Flansche kann der Riemen nicht seitlich ausweichen.

Der Durchmesser der Lager entspricht dem einer 20 Zahn GT2 Riemenscheibe. Somit läuft der Riemen exakt parallel und horizontal. Fehler in der Druckgeomtrie sind somit ausgeschlossen.

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Für den Antrieb der Z-Achse kommt eine M5 Gewindestange zum Einsatz. Durch die kleine Gewindesteigunge erreicht die Achse zwar keine hohen Geschwindigkeiten, passt aber gut zu den anderen Teilen.
Die Gefahr mit einer nicht 100% geraden Trapezgewindespindel in Kombination mit 8mm Führungsstangen Z-Wobbel zu erzeugen ist groß. Aus diesem Grund setze ich auf die dünnen, weichen M5 Stangen.

Um dennoch ein qualitativ hochwertiges Ergebnis zu bekommen wird eine M5 Gewindestange mit 8.8 Zugfestigkeit eingesetzt. Die hohe Zugfestigkeit wird zwar nicht benötigt, aber Qualität des Gewindes ist einfach viel besser als die einer Gewindestange in Baumarktqualität.

Oftmals wird der Fehler gemacht eine Edelstahlmutter mit einer Edelstahl Gewindestange zu kombinieren. Dies ist zwar immer gut gemeint, fachlich jedoch völlig falsch. Die gleichwertige Härte führt zu einer sehr schlechten Lebenserwartung und Fressspuren an beiden Teilen.
Aus diesem Grunde kommte eine Mutter aus Messing zum Einsatz. So ergibt sich eine gute Paarung. Sollte die Mutter jemals verschleißen, ist sie schnell ausgetauscht.

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Alle Teile der neuen X-Achse gibts, wie immer, auf Thingiverse zum download:
http://www.thingiverse.com/thing:1036871

P3steel – toolson edition – part 05

Der P3steel Rahmen wird ohne Riemenspanner geliefert. Die Riemen sollen von Hand festgezogen und dann mit einer Klammer festgesetzt werden.

So lässt sich natürlich keine akzeptable Riemenspannung erzeugen und somit erst recht kein vernünftiges Druckergebnis.

Leider sind alle Lösungen von Thingiverse und co. schlecht durchdacht, begrenzen den Druckbereich, nicht praktikabel oder einfach nicht stabil genug.

Aus diesem Grund habe ich mir einen vernünftigen Riemenspanner konstruiert. Nach drei Exemplaren mit leichten Mängeln steht das endgültige Design fest.

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Die Konstruktion ist verstrebt und alle Teile sind mehr als ausreichend dimensioniert.

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Der Druckbereich wird nicht begrenzt und die Riemenspannung kann an den beiden Innensechskantschrauben eingestellt werden. Die Schrauben sind von vorne mit einem längeren Schlüssel gut zugänglich.

Die stl’s sind auf Thingiverse zum download verfügbar:
http://www.thingiverse.com/thing:1031592

 

P3steel – toolson edition – part 04

Die Original Umlenkung für den Antriebsriemen der Y-Achse des P3steel ist leider völlig fehlerhaft konstruiert. Im wesentlichen sind 2 massive Fehler vorhanden.

Das vorgesehene Kugellager hat einen viel größeren Außendurchmesser als das Pulley. Dies führt zu einem nicht parallel laufenden Riemen.

Noch viel schlimmer ist jedoch, dass die Achse zu hoch angesetzt ist, dies führt im Druck zu einer sich ständig verändernden Riemenspannung.

Warum diese Fehlkonstruktion nun schon seid mehreren Iterationen des P3steel Bestand hat ist mir ein völliges Rätsel.

Um den idealen Riemenverlauf zu bekommen habe ich ein neues Teil entworfen.
Das Kugellager wird durch 2 Miniaturlager mit Bund ersetzt.
Der Durchmesser der Miniaturlager entspricht ziemlich genau dem Durchmesser ein 20-Zahn Pulleys. Durch den Bund der Lager kann der Riemen nicht zu Seite ausweichen.

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Y-axis_idler_1

Nun läuft der Riemen exakt horizontal und parallel.

Y-axis_idler_2

Den Idler gibts zu download auf Thingiverse:
http://www.thingiverse.com/thing:1031144