P3steel toolson edition MK2

Vorwort:
Ich hätte niemals mit dem durchschlagenden Erfolg des ersten P3steel toolson edition (kurz: P3sTE MK1) gerechnet.
Nach der Veröffentlichung des Design, Features, BOM, usw. hätte ich ich mich schon über 3 Nachbauten gefreut. … naja, weit dran vorbei, sehr weit …
Das ursprünglich Ziel, dem i3 mein persönliches Denkmal zu setzen, ist wohl mehr als erfüllt worden. Die Annahme, dass die meisten Teile-Kits wenig bis scheinbar gar nicht durchdacht sind, ist somit bestätigt.
Am meisten freut mich, dass ein unter „nicht-kommerziell-Klausel“ veröffentlichter Drucker die überteuerten, konkurrienden Drucker so sehr in die Schranken weist. Den Abzockern mal in die Suppe gespuckt…

Dabei bleibt es auch:
„P3steel Toolson Edition MK2“ by toolson is licensed under the Creative Commons – Attribution – Non-Commercial license.

Worum geht es überhaupt?
Zwischenzeitlich kommt man immer mal wieder auf neue Ideen, findet tolle Inspirationen und baut doch wieder was um.
Der Gedanke „der P3sTE MK1 ist mein letzter i3 und ich werde ihn nicht verändern“ wurde zunehmend hinfälliger.

Da die gesammelten Änderungen und Verbesserungen im Detail doch sehr zahlreich sind gibt es eine neue Versionsnummer.

Da ist er nun der P3steel toolson edition MK2
(diesmal wirklich mein letzter nach i3 Konzept)

Eine grobe Zusammenfassung der Neuerungen:
Lagerung der Achsen:
Das wohl am meisten problematische Thema ist die Lagerung der bewegten Achsen.
Kugelumlaufbuchsen, auch besser bekannt als LMxUU, sind meist von schlechter Qualität, laut und nervig. Nach meinen Erkenntnissen für Drucker eigentlich gar nicht geeignet.
Kunststoffgleitlager, insbesondere die eines sehr bekannten großen Kölner Herstellers, sind meist äusserst problematisch in der Handhabung und sehr kostspielig. Man könnte auch sagen: das Geld nicht wert.
Angeregt durch den DuoCube von B.Marl entschloss ich mich mit Sinterbronzegleitlagern zu befassen. Nach einigen Prototypen war die Entscheidung gefallen. Sinterbronzegleitlager haben sehr viel Potenzial und werden definitv zum Einsatz kommen. Die Lager sind leise, präzise, reibungsarm und sehr günstig. Das Druckbild ist fantastisch.

Anmerkung (01/2018):
Mittlerweile hat einer meiner P3s ca. 13km Filament gedruckt. Wellen und Sinterbronzelager sind immer noch in einem sehr guten Zustand und können voraussichtlich nochmal mindestens diese Laufleistung bringen

Teiledesign:
Viele Teile des ersten P3sTE waren doch etwas klobig gestaltet. Grundlegend kein Problem, nur halt teilweise nicht besonders schick.
Materialverbrauch und Druckzeit der Teile war somit auch nicht optimal.
Die Teile des MK2 sind fast alle nochmals überarbeitet worden. Etwas mehr Eleganz und Ökonomie.

Effektor:
Der ursprünglich für meinen Delta entwickelte V3 fanduct fand sehr großen Anklang und funktioniert sehr sehr gut. Meinen Dank an euch für die tolle Resonanz.
Der V3 fanduct findet nun an einem völlig neu gestaltetem Halter Platz.
Die Entnahme des Hotends ist nochmals vereinfacht.
Allerdings habe ich vorläufig die praktische Hotendbeleuchtung erstmal weggelassen.

Bettlagerung:
Die zwischenzeitlich entwickelten Silikondämpfer für die Heizbettlagerung sind nun fester Bestandteil des Druckerkonzepts. Die Dämpfer sind äusserst niedrig gestaltet, dies reduziert Artefakte im Druckbild durch ein eventuell schwingendes Druckbett.
Die X-Ends (X/Z Verbinder)  sind leicht umgestaltet und ermöglichen die Verwendung der flachen Dämpfer selbst mit einem sehr dünnen Druckbett.

Anti-Wobbel-Kupplung:
Scheinbar ist Z-Wobbel doch ein größeres Thema als von mir angenommen.
Die bei der ersten Version eingeführte eingehängte (Lagerung/Lastaufnahme von oben) X-Achse verbesserte das Druckbild schon erheblich. Einige hatten dennoch Probleme mit krummen Gewindestangen und schlechten Kupplungen.
Durch die nun in X-Ends integrierten Anti-Wobble-Kupplungen gehört das Thema nun der Vergangenheit an. Eventuelle Bewegungen der Z-Gewindestangen in X und Y sind nun völlig entkoppelt von der Z-Führung.

Im groben war es das an Neuerungen. Klingt erstmal nach nicht viel, war aber doch ein gutes Stück Arbeit.

Kompatibilität
Das Bohrbild am X-Carriage weist weiterhin die Maße des rework-carriages auf. Somit ist weiterhin eine gigantische Vielzahl an verfügbaren direct/geared/bowden extruder Setups möglich. Meine V1 und V2 Effektoren sind weiterhin verwendbar.
Das X-Carriage für die Sinterbronzegleitlager ist weiterhin zu den alten X-Ends kompatibel.
Die Y-Achse lässt des P3sTE MK1 lässt sich auch problemlos auf die neue Lagerung umbauen, hierzu ist allerdings auch ein Upgrade des Riemenspanner sowie des Endstophalter erforderlich.

Die Teile sind für den von mir favorisierten v2.01 Rahmen erstellt. Somit auch kompatibel zur Rahmenversion v2.5. Die meisten Funktionsteile passen auch ohne Änderungen an meinen v1 Rahmen.
In den letzten Monaten kamen dutzende verschlimmbesserte (ausgeschnittene Z-Tops, …) Rahmen raus. Grundsätzlich kann ich nur empfehlen die Finger von diesen Rahmen zu lassen.

Was es weiterhin nicht geben wird:
ABL = Auto-Bed-Leveling.
Ein sich ständig in Z-bewegendes Druckbett hat einem Prusa i3 nichts aber auch wirklich gar nichts verloren.
Ein vernünftig auf Silikondämpfern gelagertes und von Hand justiertes Druckbett bleibt monatelang maßhaltig. Es gibt absolut keinen Grund einen Sensor auf dem X-Carriage mitzuschleppen und die Z-Achsen nonstop arbeiten zu lassen.
Ein von Hand geleveltes Druckbett ist m.E in Punkto Druckgenauigkeit nicht zu schlagen.

Unnötiger „Klapperkram“:
wie z.B. Kabelketten etc. wirken sich nur negativ auf das Druckbild und Geräuschkulisse aus und haben somit an einem Drucker, der für sehr gute und zügige Drucke gemacht ist, nichts verloren.

Trapezgewindespindeln:
Völlig overdosed für einen Prusa und treibt nur unnötig den Preis in die Höhe.

detailierte Anleitung:
wird es auch nie geben.

Impressionen:
Hier dann mal ein paar schicke Bilder:

DSC_1825

DSC_1845

DSC_1874

DSC_1883

Der neue V3 Druckkopf.

DSC_1828

Hier ist auch der MPX-Stecker zu sehen. Dieser ermöglicht den unkomplizierten Wechsel des Hotends.

DSC_1831

Stepdownregler für die 5V Radiallüfter. (einfach mit einem Klebepad montiert)

DSC_1862

Z Achse mit integrierter Anti-Wobble-Kupplung:

DSC_1904

Sinterbronzelager für X-Achse:

DSC_1867

Sinterbronzelager für die Y-Achse:

DSC_1887

Silikondämpfer für das Druckbett:

DSC_1841

Extruder nun mit verlängerten Andruckarmen:

DSC_1832

Bewährte Endstopkombination:

DSC_1839

Videos:

Funktionsweise der Anti-Wobble-Kupplung:

erster Testlauf:

stl’s / Druckteile:
Gibt es hier als .zip zum runterladen.

Firmware:
kommt noch, vorläufig funktioniert erstmal die vom MK1.

BOM / Schraubenliste:
– BOM ist hier zu finden
– Schraubenliste ist hier

Nachsatz/Variationsmöglichkeiten:

Elektronik/Board:
Die gezeigte  Elektronik (RAMPS/MEGA/TMC) ist kein Muss.  (Die TMC möchte ich persönlich aber nicht missen).
Es gibt viel schöne Alternativen und laufend kommen neue Varianten raus.
Hier mal ein paar schöne Ausweichmöglichkeiten: Gen7 (32-bit, Teacup), MKS Gen (8Bit, 24V tauglich), MKS SBase (32-bit, Smothieware),…

Treiber:
Es können natürlich die kostengünstigen Klassiker A4988 oder DRV 8825 zum Einsatz kommen, die Wahl ist aber aufgrund der Geräuschkulisse nicht sinnvoll.
Meines Erachtens nach sind die TMC2100 Treiber das Optimum (sehr leise, aber anspruchsvoll in Punkto Kühlung), insbesondere für 8-bit Boards.
32bit Boards ermöglichen die Verwendung von höherauflösenden 1/128 Treibern wie z.B. die RAPS128

LCD/Display:
Displayvarianten stehen auch genügend zur Verfügung und sind teils auch abhängig vom verwendeten Board. Für das 4-zeilige 2004 LCD sowie das 12864 LCD (beides RAMPS kompatibel) stehen bereits Gehäusevarianten zur Verfügung.
Gehäuse 2004er LCD: http://www.thingiverse.com/thing:1012626
Gehäuse 12864 LCD: http://www.thingiverse.com/thing:1309498

PSU/Netzteil:
Als Netzteil kann auch ein ATX-Netzteil verwendet werden. Manche Boards (z.B. Gen7) unterstützen dies direkt.

Heizbett/Druckauflagen:
… sind in hunderten verschiedenen  Kombinationsmöglichkeiten vorhanden. Zuviele um sie aufzuzählen. Eine leichte, kostengünstige aber nicht sehr heizstarke Variante ist das MK3 Heizbett aus 3mm Aluminium. Solidere Heizbetten aus z.B gefräster 5mm Alumiumgußplatte inkl. Silikonheizmatte sind deutlich schwerer können aber mehr Heizleistung aufweisen.
Druckauflagen sind mittlerweile äusserst zahlreich vorhanden: Holzleim, 3Dlac, Buildtak, FR4, Pertinax, Carbon, PEI, Bluetape, Kapton, …. persönlich gebe ich aber einer Pertinaxbeschichtung den Vorzug.

Druckkopf/Hotend/Extruder:
Beide Druckköpfe (V2 bzw. V3) sind für ein E3Dv6 Bowden-Hotend bzw. dessen kompatiblen Chinaclone gestaltet.
Auf Thingiverse finden sich jedoch reichlich andere Adapter die kompatibel mit dem X-Carriage sind. Ob Merlin Hotend, directextruder, dualextruder ….. alles ist möglich.

So, dann viel Spaß beim nachbauen.

Damit es einfacher wird, hier ein paar Montagehinweise:

Teilevorbereitung / Montagehinweise:
Drucker kalibrieren (super wichtig) und die Teile ausdrucken.
Anschließend die frisch gedruckten Teile versäubern bzw. evtl. Brim entfernen.

DSC_1741

Es müssen einige M3 Gewinde an der Halterungen für die Sinterlager (X und Y Achse) geschnitten werden. Am besten die Löcher mit einem 2,3mm Bohrer vorbohren.

DSC_1744

Nachdem die Kernlöcher nun kalibriert sind kommt der M3 Gewindebohrer (Sacklochgewindebohrer = Spiralnut) zum Einsatz. Ein Tröpfchen Öl am Gewindeschneider wirkt wahre Wunder. Mit Ruhe vorgehen, die Wandungsstärke in Richtung Lagersitz ist sehr dünnwandig.

DSC_1754

An einem Teil des Bowden Extruders muss noch ein M5 Gewinde rein.

DSC_1758

Der Extruderblock muss auch noch bearbeitet werden. M5 Gewinde für die Pushfits. Den Kanal für das Filament mit einem 2,0 mm Boherer nachkalibrieren. Das Loch für das Scharnier mit einem 3,0 mm Bohrer aufbohren.

DSC_1759

An den Lagersitzen für die obere Z-Lagerung muss der Support rausgebrochen werden. Mit einem 3,0 mm Bohrer die Bohrung für die Schraube durchstoßen.

DSC_1797

Die Bohrung der Anti-Wobble-Kupplung muss ebenfalls durchstoßen werden. Hier mit einem 6,0 mm Bohrer.

DSC_1775

Die X-Ends müssen, je nach Maßhaltigkeit des Druckers, auch noch überarbeitet werden. Ich verwende gerne eine 8mm Reibahle um die Bohrungen für die Führungsstangen zu kalibrieren. Damit die Führungsstangen nachher wirklich passgenau und parallel sitzen ist das ganze am besten in einer „Aufspannung“ zu machen. Um den exakten Bezug herzustellen, am besten die Teile schon mit einer Welle bzw. einem Bohrerschaft, etc verbinden.
Wer keine Reibahle hat kann auch einen qualitativ hochwertigen Bohrer nehmen.
Das ist einer wichtigsten Bearbeitungschritte, laufen die Wellen nachher nicht parallel funktioniert die Gleitlagerung nicht zufriedenstellend. Die Wellen sollten sich anschließend mit lockerer Handkraft in die Kunststoffteile einschieben lassen.

DSC_1774

Auch die Luftführungen möchten noch bearbeitet werden. Die Bohrungen für die Radiallüfter sind im Druckteil markiert. Je nach verwendeter Schraube muss aufgebohrt werden. Eine 2mm Bohrung bietet sich Blechschrauben nach DIN7981 2,2×4,5 an. Für den 30mm Axiallüfter sind M3 Gewinde (Kernlochbohrung nicht vergessen) vorgesehen.

DSC_1800

Die Klammer für die GrooveMount Befestigung muss auf Maß gebracht werden. Das Druckteil ist 6,2 mm dick. Der Groovemount sollte 6mm breit sein, aufgrund von Fertigungstoleranzen ist dieses Maß aber wenig verlässlich. Am besten die Klammer in kreisförmigen Bewegungen über ein Stück Schleifpapier reiben bis das Maß so ist, dass die Klammer stramm im GrooveMount sitzt. Diese Verbindung darf keinesfalls wackeln.

DSC_1806

Je nach Qualität der gedruckten Teile ist es evtl. notwendig alle weiteren Teile zu überprüfen. Sollte die Teile nicht maßhaltig gedruckt sein, bitte nachbohren. Wenn Teile platzen weil die Schrauben klemmen ist das immer sehr ärgerlich.

DSC_1764

Wichtiger Hinweis:
Die Linsenkopfschrauben, die das Sinterbronzelager in Position halten, müssen zur Montage einmal ganz reingedreht und danach wieder ein 1/4 Umdrehung gelöst werden.
Die Schraube soll das Lager nur in Position halten, nicht fixieren!

DSC_1886

Hinweis zum Anschluss des evtl. benötigten Stepdown Reglers
1. Die + und – Inputs des Stepdownreglers mit dem + und – Pol des Netzteils verbinden (+ auf + ; – auf -)
2. Netzteil einschalten. Spannungsmeßgerät am Stepdownregler Output anschließen. Am Trimmpoti des Stepdowns die Ausgangsspannung auf 5,0 V (besser 4,9V) einstellen.
3. + pol des Stepdown Outputs mit den + Polen der 5V Lüfter verbinden.
4. Die – Pole der Lüfter mit dem entsprechenden – Pol des Boards verbinden (üblicherweise beim RAMPS D9-)

… so lassen sich die Lüfter per PWM regeln.
Wird der Stepdown einfach nur zwischen RAMPS und Lüfter geklemmt funktioniert die PWM Regelung nicht!

Credits:
P3Steel – frame by irobri is licensed under the Creative Commons – Attribution – Non-Commercial license.

Compact Bowden extruder by scarou is licensed under the Creative Commons – Attribution – Share Alike license.

SmartLCD-Case by schlotzz is licensed under the Creative Commons – Attribution – Share Alike license.

27 Gedanken zu „P3steel toolson edition MK2

  1. Emil Class

    Hallo Lars,

    Die Sinterbronze Gleitlager aus deinem P3steel haben es mir angetan, ich krieg die nicht mehr aus dem Kopf.
    Hier eine Link, wo man sie beziehen kann.
    https://www.ebay.de/usr/tools-technik-hs?_trksid=p2047675.l2559
    Deswegen würde ich gerne mein Drucker umbauen, leider bin ich in Sachen CAD „Fusion360“ nicht so fit das ich die Halterungen selbst entwerfen kann. Ich würde gerne an deine ein paar Veräderungen vornehmen, sodass sie zu meinen Heatbed Halterung passen.
    Auf diesem Wege möchte ich dich fragen ob du mir zwei CAD Dateien zur Verfügung stellen könntest.
    MK2_Y-bronce-clamp_v1_0_r
    MK2_Y-nut-plate_v1_0_r
    Die Umwandlung von STL in Solid ist mir leider missglückt.
    Sorry, wenn ich dich damit nerve. Ich würde mich sehr freuen wenn du mir helfen könntest.

    MfG
    Emil

    Antworten
    1. toolson Beitragsautor

      Ich wollte schon längere Zeit mal endlich die Quelldateien zum MK2 veröffentlichen. Hab jetzt mal mit den Teilen angefangen. Schau einfach bei GIT vorbei.

      Antworten
      1. Emil

        1000 Dank für deine Mühen. Kann ich mich sonst irgendwie erkenntlich zeigen?
        Sieht dein P3 Steel immer noch so aus wie auf den Bildern? Du kannst es sicher nicht mehr hören, aber dennoch möchte ich dir mein Lob aussprechen. Ein echt schönes Teil hast du da gebaut.

        MfG
        Emil

        Antworten
      2. Eugene

        Toolson, thanks for your great project! Please keep going to upload STEP files of MK2. I have to enlarge all M3 holes for Nyloc Nuts which width is 5.5mm

        Antworten
        1. toolson Beitragsautor

          I will continue … BUT … all holes for nuts should be already 5,5mm.
          Maybe you are printing to small?
          Please tell me if you find a part that really dont have 5,5mm nut holes.

          Antworten
          1. Eugene

            Holes are 5.5mm, I know that. But my M3 nyloc nuts are also 5.5mm and I can’t put they in that holes. That’s why I need to enlarge holes to 6mm.

  2. Pingback: Wie alles begann... (Tschüss, CTC i3 Pro B!) - Coq au lo-res

  3. Wolfgang Wolfgang

    Vielen Dank für den tollen Blog, auch ich bin bin auf dem Weg meinen CTC-Holz Drucker zu optimieren. Eine Frage in diesem Kontext: Welche Sinterbronzelager sind zu empfehlen? Welche Bezugsquellen gibt es?

    Antworten
    1. toolson Beitragsautor

      Die chinesischen sind nahezu alle nicht zu empfehlen. Deswegen Finger weg von Ali und Co. Die „3D Fachhändler“ auf Amazon und ebay verkaufen auch alle nur den asiatischen Winheitsbrei, nur halt mit 500% Preisaufschlag.

      Halt dich ab den Lieferanten der in der BOM vom Tantillus R bzw. P3 MK2 verlinkt ist, da bekommst du Qualitätsware.

      Antworten
  4. Daniel

    Hallo Toolson,

    Vielen Dank für deine Arbeit! Ich bin von meinen Drucken immer begeistert.

    Ich habe noch eine paar Fragen an dich:

    Die TMC2100 können ja als Endstop verwendet werden. Gibt es einen Grund warum du noch mechanische auf X / Y benutzt?
    Wäre es möglich den 30mm Lüfter vom Hotend gegen einen 40mm zu ersetzen?
    Hast du Pläne einen Chimera / Cyclops einzusetzen?

    Gruss
    Daniel

    Antworten
    1. toolson Beitragsautor

      Fast getroffen, aber Fehler im Detail 😉

      Als ich den P3stTE-MK2 gemacht habe gab es nur den TMC2100. Diese als solche sind „dumm“.
      Der Nachfolger, der TMC2130 kann mit seiner StallGuard Funktion nicht maßrelevante (also bitte nicht für Z einsetzen) Endstop ersetzen.
      In der Tantillus R Doku sind auch noch einige Hinweise drin: http://scheuten.me/?page_id=1476

      Ein 40mm Lüfter für die Kühlung des Cold-Ends bekommt man leider nicht unter. Ganz im Gegenteil dazu verwende ich nur noch 25mm Lüfter, siehe: http://scheuten.me/?p=1493

      Vom Chimera, also 2in 2out, halte ich nichts. Endet immer darin Schmuddel von der nicht genutzten Düse im Druck zu haben. Der Kalibrationsaufwand ist auch nicht zu unterschätzen.

      Das Cyclops, also 2in 1out, kommt bei mir auch nicht viel besser weg, der Extrusionswiderstand ist einfach riesig.

      Ein eleganter Weg scheint nachwievor ein Y-Splitter zu sein, auch wenn Multicolour Drucke damit aufgrund des Zeitverlusts und der Primeverluste nicht unbedingt als effizient zu bezeichnen sind.
      Der Einstandspreis und der Aufwand ist aber sehr gering, das sollte für die meisten dann auch ausreichen um zu erkennen das man Multicolour Drucke sowieso nur äusserst selten macht.

      Die Königslösung ist eine Dual-X-Achse bzw. ein Toolchanger. Sehr aufwändig zu kalibrieren und in Betrieb zu nehmen. Allerdings kann man weiterhin performante Hotends nutzen und hat kaum Zeit- und Primeverluste.
      Es hat auch schonmal ein Dual-X für meinen MK1 gebaut, siehe: https://www.thingiverse.com/thing:1862801

      Antworten
  5. Ömer Can VURAL

    Will you ever consider sharing design files rather than STL files? As this is Creative Commons – Attribution – Non-Commercial license. You are required to share them if someone asks, right? Here I am asking for those files and I promise to publish the changes as I make because it feels like i will continue working/developing on this platform.

    Thanks in advance.

    Antworten
    1. toolson Beitragsautor

      Hi, i think you missunderstand the license.

      As i remember some sources are lost due to harddisk crash. The rest is spread over some backup media.
      Searching all files will end in a lot of work. What files do you need? Maybe i can find them and upload somewhere.

      Antworten
      1. Ömer Can VURAL

        I would love to modify X axis so i can change AWB abit and rework adapter so i can add a secondary nozzle and proxy probe etc.

        I am not expert on open source licenses but once you make an improvement or a new design based on a open source design, you are supposed to share the source codes/files so people can derivate or keep working on them. That’s why there are always source codes on Ghub but that might be a software thing, as i said at the begining, i am no expert.

        Antworten
  6. Thomas

    Die Qualität der Rahmen bei Orballo scheint sehr, sagen wir mal vielschichtig zu sein.
    Ich habe meinen Rahmen vor 1,5 Jahren bestellt, hatte ´ne schnelle Lieferung und auch eine Superqualität.

    Die Wellen von Orballo sind, auch hier sag ich mal vorsichtig schwer verbesserungswürdig und somit auch nicht zum Kauf empfohlen. Definitiv sind die Wellen von Orballo nicht gehärtet und das Finisch ist eher grottig.

    Antworten
  7. Xavi

    hallo, ich komme aus spanien barcelona, ​​ich liebe deinen blog und du hast mich sehr inspiriert für meinen p3steel, welche art von lager verwenden sie (ich empfehle sie)?

    Antworten
    1. toolson Beitragsautor

      Da die Qualität des Wellenmaterials bei Orba… nicht genau definiert ist würde ich sie dort eh nicht kaufen.

      Grundsätzlich beste Verfahrensweise ist: Rahmen kaufen, nachmessen, gehärtete Präzisionswellen kaufen…

      Antworten

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.