Archiv des Autors: toolson

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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P3steel – toolson edition – part 01

Momentan ist mein Dauerläufer, ein P3steel, ziemlich abgenutzt.

So ziemlich alle Lager sind defekt, die Riemen sind nahezu durchgescheuert, irgendwas am Druckbett klappert, und etliche andere Probleme. Generell ist er mir einfach, trotz vieler Maßnahmen, noch zu laut.

Da der P3steel mein absolut zuverlässigster Drucker ist, habe ich mich dazu entschlossen, nochmals einen komplett neu aufzubauen.

Hierzu habe ich mir einen komplett neuen Rahmen aus der 2.x Versionreihe besorgt.
Stück für Stück werden jetzt alle Teile redesigned und aus meinem neuen Lieblingsmaterial, PETG, gedruckt.
Es werden alle Langzeiterfahrungen in die Teile einfliessen. Kompromisse sind nicht vorgesehen,

Für den Anfang habe ich den Stepper-Spacer (thing:525851) neu gezeichnet und gedruckt. Die Vorlage von Psych0o passt leider nicht exakt. Der Spacer ist minimal zu schmal.

Durch den Einsatz des Spacers werden nicht Unmengen an Unterlegscheiben benötigt. Des weiteren ist das Pulley und der Stepper vor den üblichen Krümmeln und anderem Druckabfall geschützt.

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Y-axis_stepper_spacer_2

Y-axis_stepper_spacer_3

Meine Version ist, wie immer, auf Thingiverse zu finden:
http://www.thingiverse.com/thing:1004728

Der Startschuß für ein komplettes redesign des P3steel ist somit gefallen.

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.

NEMA 23 Extruder – part 02

Vor einiger Zeit bin ich über Filament-Tracking-System von Vincent gestolptert. Der Gedanke den Filamentvorschub zu überwachen gefällt mir sehr.

Irgendwie kam mir die Idee das FTS direkt mit meinem NEMA23 Extruder zu kombinieren.

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Das FTS bietet nicht nur die Möglichkeit den Filamentvorschub zu erkennen, sondern auch das Filamentende, bevor der Extruder leer läuft, zu erkennen.
Diese Funktion fällt durch die Integration in den Extruder leider raus. Da der Drucker zwangsweise seinen Puffer leerdrucken muss, bevor in pausiert, ist ein größer Abstand zwischen Extruder und FTS notwendig.

Eventuell liesse sich die Funktion noch durch einen zusatzlichen Schalter nachrüsten.

Die von mir verwendeten Gummipuffer sind etwas länger als die aus der BOM vom sparklab, aber leichter zu beziehen.

Folgende Bauteile ergeben die Tracktionsrollen:
2 Schwingungsdämpfer  Typ A M4 D8 H8
4 Rillenkugellager 684ZZ
1 Neodym Magnet 5x5x5mm

Zu Sicherheit sollte der Magnet verklebt, oder anderweitig befestigt, werden.

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Die Tracktionsrollen werden einfach nur in den Extruderblock geschoben und durch eine Schrauben gegen herausarbeiten gesichert.

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Die Anschlußkontakte des Hall-E Endstops müssen um 90° abgewinkelt werden.

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Hier nochmal im Detail.

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Das System habe ich noch nicht im praktischen Einsatz getestet.
Manuelle Tests sind jedoch positiv.

Die stl’s, wie immer zu download:
http://www.thingiverse.com/thing:955370

Rework Effector

Eigens für mein Hexagon Projekt hatte ich schon einen Entwurf für die Kühlung des Hotends und des Druckteils erstellt. Das gerenderte Bild zeigt einen der frühen Entwürfe.

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Nach vielen weiteren Modifikationen und Tests stand das Design. Da es an der Hexagon-XL Front momentan etwas stockt, habe ich das fertige Design nochmals angepasst um das Teil an meinem i3 ersten Testläufen unterziehen zu können.

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Zielsetzung war es unter anderem das Hotend schnell und unkompliziert ausbauen zu können. Das Hotend lässt sich durch lösen von 3 Schrauben und 2 Steckverbinder schnell entnehmen.

Für eine Magnetlösung steht leider nicht genügend Platz zur Verfügung.

Der rote Teflonschlauch / Bowden stammt aus einen MIG/MAG Schweißgerät-Schlauchpaket. Die Schläuche sind deutlich steifer, präziser und weisen erheblich weniger Drall als die üblichen billig-Schläuche auf.

Der blaue Druckluftschlauch soll den Kabelstrang minimal aussteifen. Die Kabelstränge laufen so sehr geschmeidig und sind geschützt vor Knicken und Vibrationen.

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Das Druckteil sollte unbedingt von mindestens zwei Seiten gekühlt werden. So sollten Probleme mit einer einseitigen Kühlung der Vergangenheit angehören.
Von den teilweise üblichen Ringlösungen mit einem Lüfter halte ich nichts, da es eigentlich niemals eine gleichmäßige Strömung ergeben kann.

Um Gewicht und Bauraum zu sparen setze ich auf 30mm Lüfter.

Der Heizblock ist so angeordnet, dass die maximale Sicht auf das Druckteil gewährleistet ist.

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Das Design ist so ausgelegt, dass die Kühlluft nicht den Heizblock runterkühlen kann und so die PID Regelung, bei plötzlichem Einschalten der Lüfter, ins straucheln bringt.

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An so ziemlich allen gängigen Lösungen stört mich, dass der Lüfter für die Hotend-Kühlung entweder frontseitig montiert ist bzw. an das Hotend geclipt wird.
Die frontseitige Montage versperrt immer die Sicht auf das Druckteil. Die Clip-Variante ist enorm nervig sobald man mal an das Hotend muss.

Deswegen ist der Lüfter auf der Rückseite platziert.

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Der Luftstrom des Hotendkühlers ist auf die COB-Led gerichtet. So  möchte ich der COB zu mehr Lebensdauer verhelfen.

Um die Demontage des Hotend maximal zu vereinfachen, habe ich die Heizpatrone und den Thermistor steckbar gemacht.
Die XT60 sind vielleicht etwas überdimensioniert. Ich mag jedoch die sehr feste Steckverbindung.

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Der Haltewinkel passt auf das i3 rework X-Carriage und sollte somit in einer Vielzahl von Druckertypen verwendbar sein.

Einige zusätzlich Gewinde habe ich für zukünftige Upgrade wie z.B. Auto-Bed-Leveling vorgesehen.

Wie immer findet ihr das Teil unter meinen Thingiverse-Account:
http://www.thingiverse.com/thing:953811

Alternativ, fertig ausgedruckt:
My 3D Hub

NEMA 23 Extruder – part 01

Für meinen Hexagon XL Drucker brauche ich noch einen Bowden-Extruder.

Auf der Suche nach einer schönen Lösung habe ich  jede Menge tolle Ideen gesehen. Den Extruder wollte ich, wie auch alle Teile des Druckers, selber erstellen.

Nach endlos vielen gezeichneten Versionen steht das Design für die „Basic“ Variante fest.

Arbeitstitel: „Kraftwerk Extruder“.

Für den Hexagon ist dieser Extruder/Motor ziemlich sicher völlig oversized.

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Irgendwie bin ich bei der Idee,  mal einen NEMA23 Motor zu verwenden, hängen geblieben. Der große Motor erzeugt deutlich mehr Drehmoment als die kleinen NEMA17.

Zum Vergleich (aus den Datenblättern):

NEMA 17 / 2,5A – (ACT 17HS5425) : 48Ncm Drehmoment
NEMA 23 / 2,5A – (ACT 23HS5425) . 110Ncm Drehmoment

Der größere Rotordurchmesser zahlt sich also deutlich aus. Die größere Motorträgheit sollte keine Rolle spielen.
Genügend Drehmoment für eine saubere und ruhige Dosierung ist also, auch ohne Getriebe, vorhanden.

Des weiteren wollte ich das MK8 Ritzel einsetzen.
Die Testreihe von Airtripper ist sehr aufschlußreich.

Leider haben NEMA23 6.35mm Wellen. Das MK8 ist konstruktiv auf eine 5mm Bohrung begrenzt. Um das MK8 verwenden zu können muss die Rotorwelle des Motors abgedreht und eine Schlüsselfläche angebracht werden.

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Hier mal die Basic Version in Teilen:

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Da genügend Platz zur Verfügung stand, habe ich den Klappmechanismus mit Kugellagern ausgeführt. Die tragende Kunststofffläche ist somit stark vergrößert.

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Bei den meisten Extrudern wird der Klemmdruck durch wackelig aufgehängt Schrauben erzeugt. Diese Lösungen sind einfach nur Nervig (kleine Gewindesteigung, meist Werkzeug benötigt,…).

Aus diesen Gründen habe ich eine Augenschraube verwendet. Die Schraube wird durch den Extrudergrundblock gegen verschieben gesichert.
Die Rändelmutter M5 hat eine angenehme Steigung und lässt sich bequem ohne Werkzeug bedienen.

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Für sehr flexible Filamente ist die Führung am Ritzel nicht optimal. Da man diese eh nicht mit einem Bowdenextruder verwenden sollte, hab ich, zu Gunsten der besseren Zugänglichkeit, die Filamentführung nicht noch enger gehalten.
Mit seitlich einschiebbaren Messingröhrchen liesse eine sehr präzise,haltbare und lückenfreie Führung nachrüsten.

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Der fertige Prototyp.

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BOM:

4  – Mutter DIN934 M5
1 – Mutter DIN934 M4
3 – Schraube DIN912 M5x16
1 – Schraube DIN912 M5x35
1 – Schraube DIN912 M4x30
1 – Rundstahl  d=6mm(H7), l=12mm
2 – Rillenkugellager 684ZZ
1 – Rillenkugellager 626ZZ
1 – Feder (z.B vom Druckbett)
1 – Augenschraube DIN444 M5x40
1 – Rändelmutter DIN466 M5
2 – Push-Fits M5 (4mm Schlauch)
1 – MK8 Förderritzel
1 – NEMA 23 Stepper (5mm Schaft!!)

und die Druckteile:
http://www.thingiverse.com/thing:928958

Fertig ausgedruckt auch hier zu bekommen:
My 3D Hub

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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