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Oliver Arend

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Beitrag 7623907 , 3D-Drucker im Eigenbau [Alter Beitrag18. Dezember 2012 um 15:59]

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Auch wenn es sich hier nicht um Experimentalraketenbau im eigentlichen Sinne handelt, denke ich, ist das hier ein gutes Forum für diesen Beitrag.

Nach einem Artikel in der Zeit Online (welcher genau, weiß ich nicht mehr, da ist im Laufe der Diskussion um selbstgedruckte Waffen ein ganzer Schwung an Artikeln erschienen), bin ich auf die Open-Source-Drucker-Familie http://www.reprap.org aufmerksam geworden. Es gibt Händler, die vollständige Bausätze vertreiben, ich bin aber den steinigen Weg gegangen und habe mir die Teile selbst zusammengesucht und so den einen oder anderen Hunderter gespart. Und bis auf ein paar M4-Muttern oder Widerstände musste ich wirklich alles kaufen. Das ein oder andere Computernetzteil oder sogar ein Schrittmotor liegt ja normalerweise rum.

Im Gegensatz zu vielen anderen Open-Source-Projekten, die beim unbedarften Nachahmen sehr abschreckend sind, ist insbesondere der Prusa Mendel sehr gut dokumentiert. Irgendwo in dem Wiki steht auch "Wenn Du nicht weißt, welchen Drucker Du bauen sollst, bau einen Prusa Mendel". Und wenn Reichelt mal etwas nicht hat, gibt es inzwischen einen Privatkundenvertrieb von Farnell. Ärgerlicher ist da schon, dass man Madenschrauben oder bestimmte Sechskantschrauben nicht im Baumarkt bekommt und auf Ebay zurückgreifen muss (oder es gibt einen gut sortierten Eisenwarenladen in der Stadt, oder auf Arbeit liegt was rum). Sorgen bereitet mir allerdings noch die Programmierung und die Ansteuerung, bei solchen Projekten läuft das ja normalerweise auf "Lade Dir ein Paket von einem Server in Nordkorea, installiere eine Linux-Distribution auf Navajo und kompiliere an einem katholischen Feiertag bei Vollmond" hinaus, sonst funktioniert es nicht.

Allerdings: Nach einer Anfrage auf Facebook, wer schon Erfahrungen mit so einem Drucker hat, wurde ich an den Hackerspace Stuttgart (http://www.shackspace.de) verwiesen. Glücklicherweise war ich Ende November ohnehin in Stuttgart und konnte die Jungs dort besuchen und mir ein Bild machen. Ebenso bin ich bei einem Besuch im Hackerspace Bremen auf einen Spezialisten gestoßen, der sich hervorragend mit den Teilen auskennt, einige Komponenten liefert, die man sich selbst ohne Drehbank oder Fräse kaum/gar nicht herstellen könnte, und sehr hilfsbereit ist. Hackerspaces scheinen eine geniale Erfindung, ich überlege noch wie man das mit unserem Raketenbau verknüpfen könnte. Außerdem gibt es zu den Druckern Foren und einen IRC-Chat, so dass man wirklich nicht alleine gelassen wird bei Fragen, und jederzeit Hilfe bekommt (so wie hier also!).

Zum Drucker selbst: Er besteht mechanisch aus einigen gedruckten Teilen, die aufwändige Einzelteilfertigung aus Holz oder gar Metall erübrigen, und größtenteils Baumarktware (Gewindestanden, Schrauben, Muttern etc.). Alle schwieriger zu beschaffenden Teile (Schrittmotoren, Zahnriemen etc.) gibt es bei spezialiserten Händlern, so dass man nicht alles einzeln bei Ebay suchen muss. An Steuerelektronik gibt es eine schier endlose Auswahl, ich habe mich für das Generation-7-Board entschieden, und wage mich sogar ans Selbst-Ätzen und -Löten (alles THT-Bauteile). Der Antrieb erfolgt über drei Achsen, dazu kommt sozusagen eine vierte Achse, der Vorschub am Extruder. Dabei wird über eine Untersetzung ein Kunststofffilament durch eine Heizdüse gedrückt, die dann das Material auf dem Baubrett bzw. dem schon vorhandenen Teil aufschmilzt.

Ich halte Euch hier über den Baufortschritt auf dem Laufenden, bei Fragen gerne den Thread hier zumüllen ;-)

Oliver

Wo das Volk die Regierung fürchtet, herrscht Tyrannei. Wo die Regierung das Volk fürchtet, herrscht Freiheit. -- Thomas Jefferson
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Beitrag 7623908 [Alter Beitrag18. Dezember 2012 um 16:02]

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Im Moment stehen die zwei Seitenteile und sind vorne und hinten an den Füßen verbunden. Die quer verlaufenen Verbindungsstangen haben schon die Aufnahmen für die Rundstähle, auf denen das Baubrett später hin- und herfährt (als Y-Achse bezeichnet). Ebenso ist der Motorhalter vorne erkennbar; dieser Schrittmotor treibt den Zahnriemen, der über die beiden Kugellager verläuft, und mit dem Baubrett verbunden ist.



Als nächstes folgt der Abschluss das Rahmens auf der Oberseite, dabei werden auch die Motorhalterungen für den Antrieb der Z-Achse (doppelt) befestigt.

Oliver

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Beitrag 7623909 [Alter Beitrag18. Dezember 2012 um 16:06]

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Parallel habe ich mich mit dem Ätzen von Platinen beschäftigt. Da ich voraussichtlich nur einfache Einzelstücke bauen werde, beschränke ich mich auf die Tonertransfermethode. Ich habe einige Versuchsplatinen (25x25 mm Hartpapier, einseitig kupferbeschichtet) benötigt, um die richtige Balance aus Bügeleisentemperatur, Druck und Zeit zu finden, nur um festzustellen, dass diese Parameter für eine 160x100 GfK-Platine vorne und hinten nicht passen.

Inzwischen habe ich aber eine m.E. zufriedenstellende Platine geätzt, an einigen Stellen werde ich wohl mit Lötzinn reparieren. Wenn alle Stricke reißen, muss ich mir die Platine eben doch kaufen/ätzen lassen.



Keine Angst, die dunklen Stellen sind nur Tonerreste, keine Brandspuren! Noch gruselt es mich etwas vor dem Bohren der ca. 130 Löcher in verschiedenen Durchmessern ...

Oliver

Geändert von Oliver Arend am 18. Dezember 2012 um 16:07


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Beitrag 7623911 [Alter Beitrag18. Dezember 2012 um 20:06]

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Was bei Dir so alles rumliegt...

Da ich die Einzelteile ja gestern schon mal in der Hand halten durfte werde ich nun den weiteren Fortschritt hier verfolgen können, sehr schön!

Viel Erfolg bei dem Projekt!

VG,
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Beitrag 7623929 [Alter Beitrag18. Dezember 2012 um 21:56]

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Großartige Ätzqualität. Für die Bohrungen kann ich das Hartmetall-Bohrer-Sortimant von Reichel empfehlen, falls du's noch nicht hast... Standard-Bohrer gehen bei FR4 gar nicht.
Oliver Arend

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Beitrag 7623932 [Alter Beitrag18. Dezember 2012 um 22:16]

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Das Ätzen ist auch nicht das Problem. Das dauert bei mir ewig, entweder Natriumpersulfat zu niedrig dosiert, oder, was wahrscheinlicher ist, falsche Temperatur. Der Tonertransfer hingegen ist deutlich fehleranfälliger, die Fehlstellen in den Leiterbahnen stammen alle daher. Ich kann zuverlässig nur bis 0,5, mit Glück 0,3 mm breite Leiterbahnen transferieren, angeblich geht es mit dem Verfahren aber auch bis 0,076 mm -- das gibt aber mein Drucker schon nicht her.

Zu den Bohrern: Ich musste neulich bei Conrad über 20 EUR kommen für kostenlosen Versand, da bot sich u.a. das Platinenbohrerset mit TiN an. Ich hoffe das reicht aus.

Oliver

Geändert von Oliver Arend am 18. Dezember 2012 um 22:28


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Beitrag 7623949 [Alter Beitrag20. Dezember 2012 um 00:23]

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Es hat sich an der Mechanik-Front einiges getan heute, die X-Achse steht soweit, verfährt theoretisch auch schon hoch und runter (wenn man denn die Motoren schon ansteuern könnte), und muss noch mit dem Extruder ausgerüstet werden. Der Zahnriemenantrieb der Y-Achse wird noch ergänzt, da muss ich noch ein, zwei Löcher in ein Zahnrad bohren und ein Gewinde schneiden. Aber man kann die Holzplatte, auf der nachher mit einigem Abstand die eigentliche, beheizte Arbeitsfläche befestigt wird, schon hin- und herfahren und dabei Motorgeräusche machen ;-)



Ab morgen bin ich erstmal auf Heimaturlaub in Göttingen, die Teile haben also ein paar Tage Zeit sich zu setzen.

Oliver

PS: Habe mit Begeisterung festgestellt, dass man ABS mit Aceton kleben kann ...

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Beitrag 7623978 [Alter Beitrag20. Dezember 2012 um 15:38]

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Sehr schönes Projekt,

also zum Bohren der Plaine, das geht auch mit normalen HSS-Bohrern, gibt aber mit stupfen Bohrern einen unschönen Grat. HM Bohrer sind besser, aber einmal beim Bohren die Platine verkante und der Bohrer ist ab.

Generell Drehzahl so hoch wie möglich wink

Was hast du für einen Extruder?

Ich bin schon seit längerem am überlegen meine CNC Fräse damit auszustatten... Dürfte ja nicht zu viel Arbeit sein big grin

Bin gespannt wie's weitergeht!

Schrauben-sägen-löten-kleben, so vergeht viel Zeit im Leben!

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Beitrag 7624137 [Alter Beitrag01. Januar 2013 um 21:40]

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Hier zunächst mal der Extruder, der ab noch mit seinem "Hot End" (Heizdüse) ausgerüstet werden muss. Da es hier zig Varianten gibt, passt mein Hot End natürlich nicht so ohne weiteres auf meinen Extruder, da muss ich noch einen Adapter konstruieren und fertigen.



Wie Ihr unschwer erkennen könnt, treibt der Schrittmotor das kleine Ritzel an, das wiederum das große Zahnrad antreibt. In diesem steckt ein Bolzen, der an einer Stelle eine Riffelung hat. Hier wird das Kunststofffilament eingespannt, die gegenüberliegende Seite bildet ein Kugellager (hinter der vorderen Feder zu erkennen). Dieses wird mit den Federn gegen das Filament gedrückt. Die Heizdüse wird auf der nicht sichtbaren, unteren Seite eingesetzt.

Natürlich hat auch der Drucker insgesamt Fortschritte gemacht. Ich habe die Aluritzel für die Zahnriemenantriebe mit neuen Kernlöchern (in Zukunft nur noch auf der nicht vorhandenen Drehbank, aber für diesen Zweck reicht es) und Gewinden für Madenschrauben versehen, und die Zahnriemenantriebe montiert. Jetzt können im Prinzip alle drei Achsen angesteuert werden.



Der weiße Schlitten in der Mitte -- auf dem der Extruder montiert wird -- fährt von links nach rechts und umgekehrt (Zahnriemen), diese Verfahrkonstruktion kann durch die beiden oberen Schrittmotoren entlang der Hochachse bewegt werden. Das Holzbrett, auf dem später das eigentliche Baubrett montiert wird, verfährt nach vorne und hinten. Alle drei Achsen lassen sich ohne merkliches Umkehrspiel bewegen!

So ein Drucker will ja auch angesteuert werden, die Platine habt Ihr weiter oben schon gesehen. Heute hat sie 335 Löcher bekommen (die o.g. gut 130 waren nur für den kleinsten Lochdurchmesser). Einen Ausschnitt seht Ihr hier:



Ich habe die Löcher bei 0,8 mm und 1,0 mm Durchmesser angekörnt, die größeren nicht mehr. Gebohrt wurde dann von der Kupferseite. Das ganze funktionierte mit meiner Bohrmaschine im Bohrständer erstaunlich gut. Trotz ihrer ca. 20 Jahre und 20 EUR bei Ebay sind Leistung und Rundlauf sensationell.

Da ich aber ohne Hilfsmittel so nicht genauer als vielleicht 0,2 mm bohren kann, besteht natürlich die Gefahr, dass insbesondere vielbeinige Bauteile nachher nicht passen. Ich habe also einen Bestückungstest gemacht:



Links seht Ihr den Bestückungsplan, in der Mitte die Platine von der Bestückungsseite und rechts alle Kandidaten für "scheiße, passt nicht". Bei Widerständen, Kondensatoren oder Dioden vertraue ich auf die Flexibilität der Beinchen. Bis auf zwei Schraubklemmen, bei denen die Löcher schlicht zu klein sind, passen alle Teile mehr oder weniger gut. Einige fallen beim Umdrehen wieder heraus, einige sitzen sehr fest. Insgesamt aber alles in Ordnung.

Da ich wider Erwarten Donnerstag schon wieder arbeiten muss, wird es dann wohl nicht mehr so schnell voran gehen.

Oliver

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Andreas B.

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Beitrag 7624139 [Alter Beitrag01. Januar 2013 um 23:02]

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Hi Oliver,

sehr interessantes Projekt!

Lass mich raten, was du dann als erstes auf deinem 3D-Drucker ausdruckst:.....

....ein Raketenfertigmodellroll eyes (sarcastic) fg

Viel Erfolg!

Andreas

Nicht quatschen, machen ;-)!

http://www.megacluster.de
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