Aufbau 3D-Drucker P3 Steel #03 – Hotend und Heizbett

Das Hotend ist fertig – bis auf die Kabelzusammenführungen, da das LED-Licht noch fehlt und dessen Kabel ja auch mitkommen soll. Der Thermistor und die Heizpatrone wurden mit dem unteren Teil des MPX-Steckers verbunden; die Heizpatrone bekommt 4 der 6 Anschlüsse, damit es keine Stromprobleme gibt.

Beim Heizbett habe ich mich anstelle des etwas günstigeren MK-II mit Glasplatte für eine prazisionsgefräste Aluplatte entschieden, die mit einer 200W Silikonheizmatte erwärmt wird. Dieses ist in der Lage z.B. auch ABS zu verarbeiten und heizt im Vergleich schneller auf. Oben auf die Aluplatte wird eine BuildTak-Matte geklebt. Sie hat optimale eigenschaften und macht Blue Tape, Malerkrepp oder Haarspray obsolet.  Unter der Aluplatte klebt die selbtklebende Heizmatte:

Heizbett1_IMG_9210

Darauf habe ich mit Selundenkleber eine 3mm Korkplatte geklebt.

Heizbett2_

Dann kommt ein selbstklebendes Thermovlies, welches an der Klebeschicht ein Kunstfasergewebe besitzt und abschließend eine Alufolie. Es ist ringsherum etwas größer, als das Heizbett und die Korplatte und klebt somit am Rand umschließend wieder am Alublech. Schön mollig eingepackt:

Heizbett3_IMG_9212Das Buildtak ist oben noch nicht aufgebracht, es ist zunächst noch die Schutzfolie drauf.Heizbett eingebaut_IMG_9215

Die Z-Achsen-Endstopstellschraube hat eine Feder bekommen und das Heizbett wurde auf den Schlitten gesetzt.

Hier noch eine Gesamtansicht des aktuellen Stadiums; ich warte nun darauf, dass endlich die Elektronikboards kommen…

Totale_IMG_9213

 

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Aufbau 3D-Drucker P3 Steel #02 – Erste Anbauteile

Den Rahmen hatte ich aus Spaß komplett zusammengebaut. Ein paar Teile fallen jedoch weg, da sie durch Toolson’s Kunstoffteile ersetzt/ergänzt werden. Einige Schrauben müssen außerdem kurzfristig wieder entfernt werden, da sie Kunststoffteile mittragen.

So zum Beispiel die Umlenkrolle vorne:

Man hat Y-Umlenk_IMG_9173es etwas einfacher, den Riemen einzufädeln, wenn man das macht, bevor man die M6-Schraube und die Lager einbaut. Ich habe jedoch einen kleinen Trick gefunden, mit dem das auch im zusammengebauten Zustand gut geht.

 

 

Die mühsam angebrachten Lagerhalterungen am Schlitten kommen wieder herunter, da Toolson doch Teile für die LM8UU-Lager hat (und nicht nur für die IGUS-Lager), das hatte ich falsch verstanden. Sie besitzen 6-eckige Aussparungen für M3-Muttern, die bei mir jedoch nicht sofort hineinpassten. Sie lassen sich einfach mit einem Lötkolben erwärmen und eindrücken. Nur muss man das vorsichtig und zügig machen, damit das Kunststoffteil nicht kaputtschmilzt.Mutter mit Lötkolben einpressen_IMG_9171

Der Riemenspanner wird, falls es mehrere Bohrlöcher gibt, der Nase zugewandt angebracht, die letztlich nach hinten zeigt. Der fertige Schlitten sieht von unten so aus:SChlitten lose v. unten_IMG_9172

Wenn es, wie hier beim Riemenspanner, eingelassene Muttern gibt, habe ich zuerst eine längere Schraube ins Bauteil gedreht, die Mutter am anderen Ende aufgesteckt und sie mit der Schraube vorsichtig in’s Material gezogen.

Die weiteren Kunststoffteile wurden vorbereitet bzw. angebracht. Ebenso habe ich die 8mm Wellen für die Z-Achse angebracht. Dazu musste ich jeweils unten etwas auffeilen. Wenn diese Löcher zu groß werden, ist es nicht so schlimm, da die Wellen auf den Motoren aufliegen und nicht durchrutschen können.

Hier nun ein paar Bilder:

Das letzte Bild zeigt den Riemendpanner der Y-Achse. Durch die Schlaufe der Riemenenden ist jeweils ein halber Nagel geschoben, somit kann der Riemen nicht mehr herausrutschen.

Auf dem einen Bild oben ist der Z-Endstopschalter noch intakt. Plötzlich sehe ich, das die Blechfahne ganz nach hinten zeigt. Als ich sie zurückbiege, bricht sie ab 😦 Ich habe mir dann einen Streifen Blech aus einer ATX-Blende eines ausrangierten Mainboards geschnitten, ein Loch hineingebohrt und dieses Stück etwas gebogen. Es wird nun von einer der beiden Schrauben getragen, die auch das kleine Endstopboard halten. Funktioniert wie das Original. Guckst Du:

Im nächsten Beitrag gibt es Bilder vom fertigen Hotend und des Heizbettes.

Aufbau 3D-Drucker P3 Steel #01 – Der Rahmen

Der Stahlrahmen – Zusammenbau

Heute kam endlich der Rahmen aus Spanien. Naja, was heißt „endlich“, es hat nach Bestellung nur 9 Tage gebraucht – ich hatte mit 2 Wochen gerechnet.

Das Zusammenbauen der im Prinzip sehr exakt gefertigten Teile ist kein besonderes Hexenwerk, birgt jedoch ein paar kleine Herausforderungen, die ich hiermit dokumentieren möchte.

Empfohlenes Werkzeug:

Werkzeuge

Ein Inbus-Schlüssel, der gut in der Hand liegt, ein längerer herkömmlicher Inbus-Schlüssel mit Kugelkopf, eine kleine Flachfeile und eine (nicht abgebildete) Rundfeile

Da sind nu ein paar große und kleine Teile, von denen man nicht bei allen auf Anhieb sagen kann, wo die hingehören. Ich habe deswegen Tante Google befragt, und sie spuckte mir http://reprap.org/wiki/P3Steel aus, wo es ein computeranimiertes Video gibt, das den Zusammenbau der Rahmenteile zeigt – dachte ich…

Leider ist die Reihenfolge – so wie im Video gezeigt – nicht machbar!
Ich musste den halben Rahmen wieder auseinanderbauen.

Die Teile werden alle mit der selben Technik verbunden:

Ein02e Schraube wird in eine schwergängige Stopmutter gedreht, die wiederum in einer entsprechenden Aussparung am Drehen gehindert wird. Ein Schraubenschlüssel ist daher nicht erforderlich.

 

Die Muttern sind aber zunächst lose und das Hineinfummeln in den Schlitz kann etwas Nerven kosten, da sie sich gerne umdrehen oder verkanten. Meistens fallen sie wieder heraus, oder liegen so, dass die Schraube nicht in’s Gewinde kann. Hat das Schraubengewinde gegriffen, hat man gewonnen. Das wäre mit feststehenden Gewinden schöner. OK, jetzt das selbe Prozedere nur noch 59 mal…

 

Zunächst werden die drei großen Teile ineinandergesteckt. Sie werden mit insgesamt Schrauben miteinander verbunden. Bevor es weitergeht, müssen nun – anders, als im Video(!) – die zwei  (5-8cm langen) trapezförmigen Teile eingebaut werden.

03Dazu müssen die langen unteren Rahmenteile etwas gebogen werden.

Danach können die Top-Platten angebracht werden; die Löcher für die Wellen zeigen natürlich nach vorne:

Top

Weiter geht es mit den unteren Rahmenteilen vorne und hinten. Sie tragen jeweils zwei kleine Teile, die den Motor und das Gegenlager für den Y-Achsen Zahnriemen aufnehmen.

Unten-hinten

Unten-vorne

Da ich die von toolson konstruierten Kunststoffteile verwenden werde, fallen die kleinen vorderen später Teile weg. Eines der beiden unteren Rahmenteile sollte man noch nicht montieren, da zuvor die 8mm Wellen eingeführt werden.

Ebenfalls abweichend vom o.g. Video müssen die beiden Z-Motoraufnhamen, die jeweils aus drei Teilen bestehen, vorher zusammengebaut werden:

Motoraufnahme

Immer mal wieder passen die Teile nicht sauber in die Aussparungen, da sie bis zu 1mm hohe einzelne Grate haben. Das kommt zum Glück nicht so oft vor, bei mir 3-4 mal. Da hilft nur Abfeilen:

Grat_02Grat_01abfeilen

Nun kann der Schlitten vorbereitet werden.

Verwendet man die standard LM8UU-Lager, kommen die Teile aus dem Rahmenbausatz zum Einsatz. Diese Lösung ist allerdings das Schlechteste am Steel-Rahmen. Toolson hat alternative Lagerhalterungen für Gleitlager von IGUS konstruiert, die , schön leise laufen, einen etwas größeren Außendurchmesser haben, aber eine hohe Montagepräzision verlangen (weswegen mir von Ihnen abgeraten wurde).

Hier die vom Rahmenkonstrukteur vorgesehene Kit-Lösung: Am besten bereitet man den Schlitten, in dem man sie acht Schrauben/Mutternpaare schon einmal so zusammenführt, dass das Schraubengewinde jeweils knapp einen Millimeter hinten aus der Mutter herausschaut. Die Muttern werden natürlich an der Unterseite platziert:

Schlitten_01

Jetzt wird es fummelig: Die Lager werden in die Ausschnitte gelegt und tauchen ca. 1mm tief ein. Hierbei muss darauf geachtet werden, dass es keine Grate der Pulverbeschichtung gibt, die eine saubere, plane Lage verhindern würden. Dann werden die Haltebleche aufgeschoben und beide Schrauben abwechselnd langsam angezogen, bis das Lager sich nicht mehr bewegen kann. Hierbei sollte ein nur sehr geringes Drehmoment angewendet werden (viel geringer, als zur Befestigung der anderen Rahmenteile)! Dreht man zu fest oder ungleichmäßig, wird das Lager etwas gequetscht, so dass die Welle nur schwer oder sogar gar nicht einführbar ist. Also wirklich nur so stark anziehen, dass das Lager sich nicht mehr von Hand bewegen lässt. Am Ende gibt es einen ca 1,5mm breiten Spalt zum Schlittenboden, der natürlich parallel verlaufen sollte. Alles in allem eine sehr diffuse Konstruktion…

SChlitten_02

Wenn alle vier Lager montiert sind, können die Y-Wellen in den Rahmen geschoben werden. Dies gelingt wahrscheinlich nicht sofort, da die Ausparungen der Rahmenteile etwas zu knapp ausgeschnitten sind. Sie müssen mit einer Rundfeile etwas erweitert werden, wobei man nur kleine Schritte vornimmt und immer wieder prüft, ob sich die 8mm – Welle einführen lässt, aber immer noch fixiert wird.

Feilen

Übertreibt man es hierbei, ist das nicht so tragisch (es sei denn, die Welle hat so viel Spiel, dass sie herumwackelt und zu ihrer Nachbarin nicht immer parallel läuft). Wenn es nur so ist, dass sie sich leicht herausschieben lässt, gibt es als Gegenmaßnahme z.B. herunterladbare Druckteile, die man als Abschluß anbringen kann.

Nun kann man die Wellen in die Schlittenlager schieben. Das sollte sehr leicht gehen, und so, dass sie danach bereits herausrutschen, wenn man den Schlitten nur leicht neigt, ansonsten sind sie nicht in Flucht montiert. Zuvor sollten die neuen Lager geschmiert werden [wird noch ergänzt, da ich hier noch nicht sicher bin, womit].

Da eine der beiden Rahmenteile ja noch demontiert sind, kann man die Wellen mit aufgestecktem Schlitten in die bereits fixierte Seite einführen, sie auf das abschließende Rahmenteil aufstecken und letzteres schließlich anmontieren.

montierter SchlittenDer Schlitten läuft schön leichtgängig, aber beeindruckend laut! Dabei resoniert meine Arbeitsplatte am eifrigsten. In der Luft gehalten, ist es deutlich leiser. Daher wurde der Beschluss gefasst, den Drucker am Ende auf Silikonfüße zu stellen.

Die Z-Achsen  – Lager könnten auch schon vorbereitet werden. Ist noch nicht erledigt.

Auch die Motoren können erst montiert werden, wenn ich die benötigten Kunststoffteile erhalten habe.

In ein paar Tagen wird es weiter gehen. Bis dahin Ciao!

Projekt: 3D Drucker P3 Steel

Einleitung – 3D Drucker: Wäre das was für mich?

3D Drucker gibt es ja schon seit einiger Zeit, und dem einen oder anderen könnte (wie mir) aufgefallen sein, dass man mittlerweile einen (Bausatz) auf Ebay für unter 250,- € bekommen kann.

Somit rückt die Vorstellung, beliebige Dinge herunterzuladen oder selbst zu konstruieren in erschwingliche Reichweiten. Ich habe mich zunächst eine nicht unerhebliche Zeit lang in die Materie eingelesen und einige grundsätzliche Dinge ermittelt, die ich euch nicht vorenthalten möchte:

  • Ein 3D Drucker ist keinesfalls ein übliches Consumergerät, was man bestellt, auspackt, anschließt und nach Treiberinstallation geht es munter los – und das für Monate.
  • Ein 3D Drucker ist aktuell ein Selbstbauprojekt für Technikbegeiserte, die nicht unbedingt zwei linke Hände haben sollten.
  • Ein 3D Drucker liefert erst nach längerem Kalibrieren und Tests annehmbare Ergebnisse.
  • Ein 3D Drucker verschleißt mit der Zeit und benötigt immer wieder Reparaturen oder Justagen.
  • Nicht alles (Geometrie oder Größe) ist überhaupt druckbar.
  • Nicht alle verarbeitbaren Materialien entsprechen in ihren Eigenschaften bekannten industriell hergestellten Kunststoffteilen.
  • Jedes Druckteil benötigt nach dem Druck mehr oder weniger Nachbearbeitung
  • Ein Druck kann verdammt lange dauern, manchmal muss man wieder von vorne anfangen.

Zusammenfassend sind 3D Drucker eher ein Bastelprojekt für ambitionierte Hobyisten, die sich sowieso schon mit Modellbau, Elektronik, etc. beschäftigen.

Ein 3D-drucker, der einigermaßen gute Ergebnisse liefert, ist nicht unter 400,- € (eher mehr) zu realisieren.

Vergesst also die 250,- € Teile aus China; allenfalls könnte man sie als Lernobjekt und Grundlage für einen Ausbau hernehmen. Am Ende kommen auf jeden Fall mehr Ausgaben zusammen.

Und weil wir schon bei den Billigteilen sind: Es gibt einige frei (nachbaubare) Grundmodelle, die auch die Grundlage der erhältlichen Bausätze ist. Eine gute Quelle für diese und andere vielschichtigen Informationen nebst Forum ist http://www.reprap.org.

Ich habe mich für ein Modell entschieden, was es in vielen Variationen gibt (Rahmen z.B. aus Gewindestangen, Plexiglas, Holz oder Stahl) und als „i3 Prusa“ mit diversen Namenszusätzen vertrieben wird. Er ist vergleichsweise günstig, solide konstruiert und liefert in seinen besten Modifikationen (s.u.) sehr gute Ergebnisse.

Der Rahmen eines 3D-Druckers muss möglichst steif sein, damit der Druck exakt wird.

Die Plexiglasrahmen der Billigangebote liefern hierbei das schlechteste Ergebnis. Es hat sich gezeigt, dass ein Rahmen aus Stahl optimal ist (Die Masse liegt höher und ist damit träger, als ein Rahmen aus Aluminium). Dann kommt es noch darauf an, wie der Rahmen geometrisch konstruiert ist., d.h. wie effektiv die einzelnen Komponenten darauf angebracht sind. Hierbei hat sich gezeigt, dass der „P3 Steel“ – Rahmen einer der beste ist.

Man kann sich die Konstruktion bei http://www.thingiverse.com herunterladen und –  wenn man die Möglichkeit hat – selbst fräsen oder lasern. Man kann die Teile aber auch fertig hergestellt und lackiert bei mehreren Anbietern kaufen. Ich habe meinen bei Orballoprintung in Spanien bestellt, das hat 9 Tage gebraucht; nur das Porto hat etwas weh getan. Er kostet übrigens 60,- bis 80,- €.

Neben diesem soliden Rahmen als Grundlage viel mein Blick auf sehr gut konstruierte i3 Teile des reprap-Users toolson, die in seinem Blog scheuten.me dokumentiert sind und auch bei thingiverse.com kostenlos heruntergeladen werden können. (Wenn man seinen ersten 3D-Drucker konstruiert, kann man das natürlich noch nicht tun, also muß man jemanden finden, der das für einen macht (toolson hat das in meinem Fall für mich und viele andere getan, der gute hat allerdings sehr viel zu tun, da seine Teile aber auch wirklich gut konstruiert und gedruckt sind).

Mein Drucker wird daher ein P3 Steel toolson edition werden.

Neben der grundsätzlichen Konstruktion gibt es noch ein paar andere variablen Dinge zu entscheiden (z.B. welche Materialien sollen verarbeitet werden, daraus folgert, welche Art Druckbettheizung soll eingesetzt werden).

Bei mir soll es PLA (beliebt und günstig) und PETG (etwas stabiler und teurer, benötigt höhere Temperaturen) werden. ABS gäbe es noch. Nicht viel stabiler, als PETG, dafür teurer und auf jeden Fall giftig bei der Verarbeitung unter Erhitzung.

Nach einigen Tagen Zusamenstellung der Teile und ermitteln günstiger Vertreiber stand meine BOM (bill of materials, meine Teileliste) ging es mit dem Bestellen von ca. 50 Einzelposten los. Nun sind die ersten Teile eingetroffen und der Bau kann beginnen, was ich in den folgenden Blogbeiträgen dokumentieren möchte.

Wenn ihr mehr Informationenzum, Thema sucht, schaut  Euch bei reprap.org um und lest auch dort im Forum.

Nun aber die Feilen gewetzt  … und los geht’s!