Archiv der Kategorie: Hexagon XL – 3D Drucker

universal fanduct V3 – evolution of a fanduct

Mein erster kombinierter Hotend-/Druckteilkühler V1 hat sehr lange Zeit gute Dienste geleistet. Es kommen 3 Stück 30 mm Axiallüfter zum Einsatz. Ein paar mehr Details zu V1 finden sich hier: http://scheuten.me/?p=303

V1:
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40 mm Lüfter sind durchschnittlich leiser und leichter zu beschaffen. Aufgrund vieler Nachfragen entstand zwischenzeitlich eine Abwandlung von V1. Für V2 werden 2 Stück 40mm Axiallüftern und ein 30mm Axiallüfter benötigt.

V2:
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V2 hat 4km Filament lang gute Dienste geleistet. Es war irgendwie trotzdem Zeit für eine verbesserte Version.
V3 ist von Grund auf neu gezeichnet und beinhaltet alle Erfahrungswerte aus den Vorgängern.

Erstmals kommen 2 Stück 35mm Radiallüfter zum Einsatz.
Dadurch kommt V3 deutlich kompakter daher.
Kleiner, leiser, leichter und kein Resonanzkörper mehr.

Wie auch die Vorversionen passt V3 auf meinen Delta Effektor vom Hexagon XL und die Rework Einheit vom P3steel.

V2 vs. V3 Prototyp:IMG_0782

V3 finale Version:
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hier mal am Delta montiert:
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Weil sich leider jede Menge unbelehrbare Vollidioten auf Thingiverse rumtreiben und ich absolut keine Lust habe mich denen rumzuärgern gibt es diese Lüftereinheit ausnahmsweise mal nicht auf Thingiverse, sondern nur hier, zum download.

Hier klicken für den Download

Hexagon XL – part 18

Bedingt durch schwankende die Raumtemperaturen schwankt auch die Länge (Höhe) des Druckers.
Durch die ziemlich große Länge der Vertikalprofile (>1m) sind temperaturbedingte Längenveränderungen des Hexagon von bis zu 0,4mm keine Seltenheit.
Ohne Auto-Bedleveling ist das bei einem Delta natürlich sehr ungünstig.
Das Hotend fährt von den Endstops die volle Länge mit voller Geschwindigkeit Richtung Druckbett.
Bislang bin ich ohne Crash davon gekommen, muss aber regelmäßig Z0 neu kalibrieren. Nervige Geschichte.
Dementsprechend steht ABL momentan ganz weit oben auf meiner Wunschliste.

Den klassischen Aufbau mit Federn, Schrauben und Mikroschaltern wollte ich mir nicht antun. Gefällt mir gar nicht.
Die günstigen induktiven Endschalter aus China sind schwer und klobig. Alles Eigenschaften die keiner bei einem Delta-Effektor haben möchte.
David Crocker’s IR-Sensor ist natürlich eine sehr tolle Lösung. Aber auch sehr sehr teuer. Ein Sensorboard haut mit fast 30 GBP ein dickes Loch in die Hobbykasse.
Im RepRap-Forum bin ich auf die PiBot Reflection Endstop aufmerksam geworden.

Interessantes Teil. Klein und sehr leicht. Schaltabstand direkt am Sensor nachstellbar. Dazu noch sehr günstig. Direkt aus Deutschland für ca. 8€ zu beziehen.

Die Dinger sind leider für 5V Logikspannung ausgelegt. Das von mir verwendete RADDS läuft mir einer Logikspannung von 3.3V. Ich habe es trotzdem gewagt und mir einen bestellt.

Auf dem P3steel habe ich dann mal schnell ein procisorische MEßsetup erstellt. Der Sensor ist an ein RADDS angeschlossen und wird per M119 abgefragt. Die LED am Sensor zeigt zusätzlich den Schaltzustand an. Der Sensor kann mittels der Z-Achse des P3 verfahren werden. Höhenwerte kann ich dann direkt am LCD ablesen.

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Der Sensor arbeitet auch gut mit den 3.3V des DUE.

Getestet wurden Buildtak, Aluminium und Filaprint.

Buildtak geht nicht. (ist ja auch irgendwie klar, matt schwarz reflektiert ja nunmal nicht)
Aluminium funktioniert hervorragend. Hier ist der Schaltabstand am größten.
Filaprint funktionier auch gut. Schaltabstand etwas kleiner als Alu.
Da der Schaltabstand am Sensor nachgestellt werden kann, kann man den Sensor also auf sein Druckbettmaterial einstellen.

Die Schaltgenauigkeit liegt wiederholungsgenau bei unter 0,01 mm. Für einen 3D-Drucker also sehr gut geeignet.
Die Schalthystere ist Materialabhängig. Und Materialabhängig irgendwo zwischen 0,4 (FP) und 0,8 (Alu) mm.
Die Hystere spielt spielt für den angepeilten Verwendungszweck natürlich keine Rolle.

Um genaue Werte/ein genaues Schaltverhalten zu erhalten ist es extrem wichtig den Sensor senkrecht zur Oberfläche zu nutzen.
Schieflage führt zu Ungenauigkeiten.

Da ich die Schaltgenauigkeit hervorragend finde, gebe ich dem Sensor mal eine Chance. Der wird Platz an meinem Hexagoneffektor finden.

Hier nochmal der Sensor:

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Hexagon XL – part 17

Mal wieder habe ich keine vernünftige Vorlage für Carriages und Effektor, die mit meinen Kugel-/Magnetgelenken,  für meinen Deltadrucker gefunden.

Die Lüfterlösung von meinen Universal-/Rework Bowden Effector hat sich äusserst gut bewährt. Also wollte ich auf dieser Lösung aufbauen.

Die Beleuchtung des Hotends wollte ich ebenfalls beibehalten. Ein e Beleuchtung, die direkt auf die Hotenddüse leuchtet ist äusserst praktisch wenn es z.B. darum geht den exakten Flow zu finden.
Aus Platzgründen musste ich diesmal auf eine kleine COB-LED zurückgreifen. Diese reicht jedoch mehr als aus.

Nach einigen Entwürfen war das Design fertig.
Für spätere Ergänzungen, wie z.B. ABL-Sensor, sind noch einige Bohrungen vorgesehen.

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Die Stahlkugel werden mit UHU Endfest 300 einfach mit dem Druckteil verklebt. Um geometrische Fehler zu vermeiden empfiehlt es sich während der Aushärtezeit eine gerade und beschwerte Platte aufzulegen. So sollten alle Kugel exakt auf der gleichen Höhe liegen.

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Mittlerweile ist die ganze Konstruktion schon im praktischen Einsatz und hat sich äusserst gut bewährt.

Wie immer habe ich die stl’s auf Thingiverse zum download bereitgestellt:
http://www.thingiverse.com/thing:1025581

 

Hexagon XL – part 16

Nachdem alle Magnet/Kugelgelenke fertiggestellt waren, musste ich mich um die Fertigstellung der Rods kümmern.

Meine ersten Rods waren, aus meiner Sicht der Dinge, nicht steif genug. Die pultrudierten 6mm Carbonrohre sind für einen Hexagon in Standardgröße vielleicht noch ausreichend.
Bei den ersten Testläufen habe ich jedoch festgestellt, dass die verlängerten Rods leicht zur Resonanzgeräuschbildung neigen.

Diesmal habe ich mich für den Einsatz wesentlich steiferer Karbonrohre entschieden. Durchmesser 10mm mit schöner hochglanzoberflächer und einer Köper Sichtdecklage.

Die Gelenke werden, wie gehabt, mit UHU Endfest 300 verklebt.
Damit alle Rods möglichst gleichlang werden, kommt wieder eine Lehre zum Einsatz.

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Damit die Rods immer an der gleichen Stelle zu Einsatz kommen, habe ich jeden Rod einseitig mit einer Nummer versehen.
Dies wird bei den letzen Kalibrationen noch eine große Rolle spielen.

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Hexagon XL – part 15

Nachdem ich das Hexagon-XL Projekt auf spielfreie Linearführungen umkonzipert habe, wurde es Zeit an dem Problem des nicht ausreichenden Freiheitsgrades der IGUS Kugelköpfe an den Kragen zu gehen.

Hier nochmals ein Bild des Problems.

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Hier hatte ich eindeutig einen Planungsfehler gemacht, weil ich nicht beachtet hatte, dass man scheinbar nicht den Printer-Radius, ohne Konsequenzen, vergrößern kann.
Abhilfe hätten nur längere Rods gebracht. Dies hätte aber eine wesentlich Verkleinerung der verfügbaren Druckhöhe sowie eine Minimierung der erzielbaren Druckqualität mit sich gebracht.

Wen die Zusammenhänge all dieser Faktoren interessiert, dem kann ich folgende Links empfehlen:
Delta Printer Kinematics Part 1 – Calibration and Leveling
Delta Printer Kinematics Part 2 – Towards an Optimal DesignDelta Printer Kinematics Part 3 – Calibration Curses
Die weiterführenden Links sind ebenfalls sehr interessant.

Auf der Suche nach dem idealem Gelenk bin ich immer wieder auf die verschiedensten Formen, der beliebten Kugel-/Magnetgelenke gestoßen.
Irgendwie hat mich aber keine „fertige Lösung“ vollends überzeugt. Also hieß es mal wieder die eigenen grauen Zellen in Schwung zu bringen.

Nach reiflichen Überlegungen kam ich zum Schluß, dass eine Kombination der „magnet in tube“ Variante aus hochwertigen Komponenten mit der vorgespannten Lösungen des Cherrie Pi III von Andy Cart die für mich ideale Lösung darstellt.

Es gibts viele fertige Kugelköpfe zu kaufen. Fast alle haben den Nachteile, dass es sich um gedrehte Kugelgeometrien handelt. Also nur eine Ansatzweise ideale Kugelform erreicht wird.
Wegen der nicht-magnetiesierbarkeit scheiden die leicht zu beschaffen Edelstahlkugeln mit M3 Innengewinde ebenfalls aus.
(Nachtrag: Die sind doch magnetisierbar)
Nach vielen Stunden der Recherche und vielen Abwägungen blieben nur Kugellager-Kugeln übrig.
Diese vereinen die meisten postiven Eigenschaften: ideale Kugelform, sehr gute Oberflächenqualität, harte und verschleißfeste Oberfläche sowie Magnetsierbarkeit.
Als Nachteil blieb übrig, dass sich 100Cr6 Material quasi nicht zerspanen lässt. Das einbringen eine Innengewindes, für die Befestigung, ist mit normal verfügbaren Methoden nicht möglichen.
Dieses Problem lässt sich aber mit 2K-Epoxy-Kleber lösen.

Somit stand die erste Hälfte des Kugelgelenks fest. Jetzt musste nur der ideale Laufpartner gefunden werden. Schnell entschied ich mich für Linearlager aus selbstschmierender Sinterbronze. Diese sind kostengünstig, leicht und in jeder erdenklichen Größe verfügbar. Die zu erwartende Standzeit auf den Lager-Kugeln ist sehr hoch.

Neodym-Magnete die in Bronzelager passen, waren schnell gefunden. Somit stand quasi alle Bauteile meines Gelenks fest.

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Die Filzpads sollen als Schmierstoffspender dienen. Des weiteren fungieren sie als Abstandshalter bei der Verklebung, so haben alle Magnete immer den gleichen Abstand zur Kugel. Des weiteren ist sichergestellt das nur die kreisförmige Fläche der Bronzelager die Kugel berührt und die Reibung somit minmal gehalten wird.

Hier mal der Aufbau der Gelenke im Detail.

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Als ideal hat sich die Verwendung von nur einem 1mm starken Filzpad herausgestellt. Die verfügbare magnetische  Kraft ist deutlich höher als mit 2 Pads.

Die Herstellung der Filzpads ist mit einem Locheisen recht einfach.

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Die Sinterbronzlager haben, herstellungsbedingt, 2 verschiedene Seiten. Die Lager müssen also der Richtung nach sortiert und markiert (Edding-Punkt) werden.

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Die Magnete sind übrigens auch alle nach Polarität sortiert und markiert. Es wird immer nur der plus oder der minus Pol in Richtung Stahlkugel verklebt.
Näher kann man die Magnet nicht aneinander stellen, da sie sich sonst anziehen.

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Hier habe ich mal 2 Protypen fertiggestellt.

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Nach den  erfolgreichen Fertigstellung bin ich dann in Serienproduktion gegangen. Als Klebstoff diente der bewährte UHU-Endfest 300 2K-Epoxy.

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Hexagon XL – part 14

Nach einigen Probeläufen und diversen Tests musste ich leider feststellen, dass die IGUS TWE-04-12 Gleiter für Drucker mit Delta-Kinematik leider unbrauchbar sind.

Trotz des einstellbaren Spiels, bleibt einfach zuviel Spiel. Selbst wenn die Gleiter auf das minimalste Spiel eingestellt werden, sitzen die Gleiter nicht spielfrei auf der Schiene.

Der Grund hierfür liegt in der Herstellung. Ich habe mal einen Gleiter zerlegt um der Sache auf den Grund zu gehen.
Scheinbar werden die Oberflächen der Gleiter nicht nachbearbeitet und somit entsteht nur ein punktuelles Tragbild.
Das lässt sich gut an den Abriebflächen (etwas dunkler) der Gleiteinsätze erkennen.

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Die Serienstreuung ist ebenfalls recht hoch. Einer der 3 Gleiter liess sich nicht ansatzweise in Richtung „0-Spiel“ einstellen.

Der Einstellbereich der anderen 2 Gleiter war auf maximaler Stellung ausreichend. Würde man die Gleiteinsätze nachbearbeiten bzw. die Gleiter einlaufen lassen, wäre der Verstellbereich ebenfalls wieder nicht ausreichend gewesen.

Ein zu großes Spiel führt zu einem verdrehen der Gleiter auf der Schiene und somit zu einer Pendelbewegung des Hotends.
Präzise drucke sind somit nicht erzielbar.

Des weiteren führt das zu große Spiel, bei der auftretenden Belastungsrichtung, zu einem ratterndem Lauf auf der Schienen.
Dies äusserte sich in einer fiesen Geräuschkulisse, die sogar die Carbonrods in Schwingung versetzte.

Eine Nachfrage, per Webformular, bei IGUS bezüglich der großen Serienstreuung und des nicht ausreichenden Einstellbereichs wurde nicht beantwortet.

Die Summe aller dieser Fakten führte mich zu der Entscheidung das IGUS System definitiv nicht einzusetzen. Schade um das Geld.

Nach einiger Recherche habe ich mich dazu entschlossen den so beliebten Kopien der HIWIN MGN12H Miniatur-Lineearführungen eine Chance zu geben.
Der Preis in Kombination mit der Tatsache spielfreie und minimal vorgespannte Führungswagen zu bekommen war einfach zu verlockend.

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Mit etwas Expressaufschlag erreichten mich die Schienen in Rekordzeit. 7 Tage Laufzeit von China bis zu meiner Haustür. Respekt. Für den größten Teil der Versandzeit war der deutsche Zoll verantwortlich.

Einige Anfragen bei deutschen Vertretern diverser Miniatur-Linearführungen förderten zu Tage, dass originale und sehr hochwertige Schienen mindestens zum 3-4-fachen Preis der gefakten Führungen aus China verkauft werden.

Leider lässt sich die geschliffene Nut schlecht auf einem Bild einfangen. Im Gegensatz zu den teuren und hochwertigen Führungen ist hier kein Schliff mit gotischer Form, sondern nur simple 45° Fasen.

Für die auftretenden Belastungen bei einem 3D-Drucker wird das aber vollends ausreichen.

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Die China-Clone Schienen sind sehr rostempfindlich und sollten nach dem auspacken unverzüglich mit einem hochwertigen Schmierstoff versiegelt werden. Sonst ist nach kurzer Zeit jeder Fingerabdruck in Form eines Rostfleck zu erkennen.

Des weiteren sollten die Rollwagen ordentlich mit z.B. Bremsenreiniger durchgespült werden. Das fördert noch so einigen Dreck zu Tage. Eine anschließende neue Schmierung mit z.B. Gleitbahn-Haftöl ist zwingend notwendig.

Die Erneuerung des Schmierstoffs lässt die Schienen auch deutlich ruhiger und sanfter laufen.

Mit diesen Führungen sollte präzisen Drucken erstmal nichts mehr im Weg stehen.
Aussagen über die Haltbarkeit der Schienen wird man wohl erst nach einiger Zeit treffen können.

Hexagon XL – part 13

Grundsätzlich drucke ich nicht gerne mit Host. Für Einrichtungs- und Kalibrationsarbeiten ist eine USB Verbindung zum PC wunderbar.
Ansonsten empfinde ich die Verbindung zum PC nur als zusätzliche Fehlerquelle.

Kurzum: Display und Sd-Karten-Slot sind ein must have.

Zum Einsatz kommt erstmal mal das original RADDS Display.

Die ursprünglich Planung sah vor, keine Teile ausserhalb der Sechskantkontur anzubringen. Der von mir entworfene Gehäuseprototyp für das Display wirkt jedoch vollkommen deplaziert und ist auch von der Handhabung her äusserst unpraktisch.

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Nach vielen weiteren Überlegungen und Entwürfen ist dann das folgende Design entstanden. Das Gehäuse wird jetzt doch ausserhalb der Druckerkontor angebracht. Leicht geneigt für eine bessere Ablesbar- und Bedienbarkeit.

Um die Beleuchtung ganz umkompliziert, ohne Bedienung des Displays, schalten zu können habe ich noch etwas Platz für 2 zusätzliche Schalter vorgesehen.
Es passen alle Schalter und Taster aus der 1801 Serie von Marquardt.

Das Displaygehäuse kommt ohne zusätzlich Frontplatte, wie z.B. beim Hexagon V2, aus.

Der „back“ Button ist erhaben. Der „reset“ button ist leicht versenkt um ein versehentliches killen des Controllers zu vermeiden.

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So sieht das ganze dann in der Realität aus. Es fehlt leider noch der Knopf für den Drehencoder. Dieser ist immer noch auf dem langem Weg von China zu mir.

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Das Gehäuse inkl. Montagewinkeln und Bedienknöpfen gibts, wie immer, hier:
http://www.thingiverse.com/thing:881010

Fertig ausgedruckt auch hier zu bekommen:
My 3D Hub

Hexagon XL – part 12

Bei allen Druckern hat mich bislang eine schlechte Ausleuchtung geärgert.
Um es diesmal besser zu machen habe ich mir 4 Stück COB LED’s aus China geordert. Die Teile sind 170mm x 17mm x 5mm groß und sehr günstig (ca. 2€/Stück)

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Um die LED-Streifen am Rahmen befestigen zu können, habe ich Halter entworfen.

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2 Stück habe ich im Kopfteil untergebracht.

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Weitere 2 sind im unteren Bereich der Vertikalen montiert. Das reduziert Schatten auf ein Minimum. Das nachfolgende Bild zeigt die Ausleuchtung in völliger Dunkelheit. Die Belichtungszeit wurde so gewählt, dass das Foto einen möglich realistischen Eindruck ergibt.

Die COBs sind extrem hell. Mit meiner Step-Down-Bank kann ich Lichtstärke noch etwas reduzieren, dass sollte der Lebensdauer der COB’s auch zu Gute kommen.

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Die Halter gibt es hier: http://www.thingiverse.com/thing:845244

Fertig ausgedruckt auch hier zu bekommen:
My 3D Hub

Hexagon XL – part 11

Bei einem Deltaprinter macht nur ein rundes Druckbett Sinn.

Als Grundlage dient eine feingefräßte Alugußplatte. Gußplatten verziehen sich bei Erwärmung deutlich weniger als gewalztes Aluminium. Durch die Überfräsung ist die Platte sehr plan.
Die Legierung (AlMg4,5Mn) ist leicht und gut zerspanbar.
Selbst mit Hausmitteln (Flex, Feile, Zirkel) sind gute Ergebnisse erzielbar.
Ich habe eine 6mm starkes Material bestellt, so dass Aufheizzeit, Wärmespeicherung und Abkühlzeit halbwegs ausgewogen sein sollten.

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Für eine kurze Aufheizzeit und eine homogene Erwärmung kommt eine 500W/220V Silikon Heizmatte zum Einsatz.
Die Matten von Keenovo aus China sind qualitativ sehr hochwertig und bezahlbar.
Die bestellte Matten ist selbstklebend und hat vormontierten einen Thermistor.

Um das Heizbett regeln zu können, wird mein Solid-State-Relais zum Einsatz kommen.

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Als Isolator kommt ein 12mm dicke Korkschicht zum Einsatz. Alles zusammen wird auf die Zwischenplatte geschraubt.

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Meine Erfahrungen mit PEI beschichteten Druckbetten sind sehr positiv. Leider ist eine PEI Beschichtung nicht mit Hausmitteln zu machen und ein Sonder-Anfertigung nicht gerade günstig. Deswegen habe ich mich diesmal dazu entschlossen der BuildTak Folie eine Chance zu geben. Im Gegensatz zu PEI sollte die Folie auch leicht austauschbar sein..

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Nachtrag 09/2015:
Eine 500W Heizmatte (ca.0,6W/cm“) auszuwählen war die richtige Entscheidung. Die Aufheizzeit ist phänomenal kurz.

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Hexagon XL – part 10

Wirklich viel Arbeit war die Zwischenplatte. 5mm starkes AlMg3 und sehr viele Ecken. Da wünscht man sich wirklich eine CNC Fräse.

Es geht aber auch mit Hausmitteln.

Die Löcher/Gewinde an den sechs Kanten ermöglichen eine Verschraubung mit dem Grundrahmen. Ein evtl. notwendige Nivellierung der Grundplatte mittels Konterschrauben lässt sich so ebenfalls realisieren.

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Für das Kopfteil habe ich noch eine schicke 5mm Aluplatte gemacht. Die 3 Löcher mit den M4 Innensechskantschrauben sind für die Riemenspanner. In das mittige Loch kann ich noch einen Spulenhalter montieren

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Um der Basis mehr Stabilität und Masse zu verleihen habe ich eine Grundplatte angefertigt. 2 Lagen 19 mm starkes  MDF flächig verklebt und verschraubt.

Für das Auge habe ich noch ein Fase angefräßt und das Material mit Hartwachs behandelt.

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Schnell noch 6 Winkel designed und gedruckt. Die Winkel sind leicht untermaßig um das Profil Richtung Grundplatte zu ziehen.

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Die Klammern/Winkel gibt es wieder hier: http://www.thingiverse.com/thing:927540