Archiv der Kategorie: 3D Druck

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.

X-axis_complete_2

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.

X-axis_complete_3

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.

X-axis_complete_4 X-axis_complete_5 X-axis_complete_6

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.

X-axis_complete_7

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.

X-axis_complete_8

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

P3steel – toolson edition – part 03

Der neue P3steel soll nicht so werden wie alle anderen. Das nervigste an allen Druckern ist grundsätzlich die Lautstärke.

Es gibt Hauptverursacher für Lärm. Einerseits die Steppertreiber, andererseits die Linearlager.

Die für mich ideale Lösung für das Steppertreiberproblem habe ich schon vor längerer Zeit gefunden. Die TMC 2100 Treiber sind, im Vergleich zu den preislichen Alternativen, gespenstisch leise.

Um die Geräuschentwicklung der Linearlager zu reduzieren, habe ich mich diesmal für den Einsatz IGUS Gleitlagern entschieden.

Leider sind die Lager länger und größer im Durchmesser und lassen sich deswegen nicht mit den originalen P3steel Halteklammen befestigen. Durch die längere Bauform passen dies auch nicht in die ausgelaserten Ausschnitte des Druckbettträgers der Y-Achse. Die Ausschnitte lassen sich jedoch problemlos mit einer Feile um 1 mm verlängern.

Y-axis_igus_bearing_clamp_2

Die originalen Klammern sind mehr als nur nervig und haben es eigentlich nur verdient im Altmetall zu landen.

Um die größeren IGUS Lager vernünftig und nervenschonend befestigen zu können, habe ich neue Halteklammern entworfen.

Y-axis_igus_bearing_clamp_1

Y-axis_igus_bearing_clamp_3

Noch ein Hinweis an alle Nachbauer, insbesondere an die Anfänger:
Die Verwendung von Kunststoffgleitlagern senkt die Geräuschkulisse deutlich. Es muss allerdings extrem penibel bei der Montage vorgegangen werden. Verkanten die Lager auch nur leicht gibt es ungewollte Effekte im Druckbild und andere Störungen können auftauchen. Anfängern möchte ich ans Herz legen, mit normalen LM8UU Lagern auf Präzisionsstahlwellen anzufangen. Aufrüsten kann man immer noch.
Die Kunststoffgleitlager laufen auch auf den Stahlwellen.

Wie immer auf Thingiverse zu finden:
http://www.thingiverse.com/thing:1015089

 

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.

hexagon_095

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

 

P3steel – toolson edition – part 02

Nach meiner Erfahrung ist der LCD Controller am besten stirnseitig am P3steel aufgehoben.

Auf der Suche nach einem schönem und praktikablem LCD-Gehäuse bin ich wiedermal auf keine gute und fertige Lösung gestossen.
Jedoch habe ich eine tolle Vorlage gefunden. Das LCD Gehäuse von Schlotzz für einen Mini-Kossel, ist eine ideale Grundlage, insbesondere da eine OpenScad Datei zur Verfügung steht.

Nach einigen kleinen Änderungen passte das Gehäuse perfekt an den P3steel Rahmen.

LCD-case

Wie immer, habe ich die .stl auf Thingiverse zum Download bereitgestellt:
http://www.thingiverse.com/thing:1012626

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.

Y-axis_stepper_spacer_1

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.

hexagon_025

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.

hexagon_081

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.