Montag, 2. Dezember 2013

Ein zweistufiges Planetengetriebe (Übersetzung 16:1)

Auf meinen Streifzügen durch das "Universum der Dinge" (Thingiverse) habe ich ein paar "Dinge" gesehen, die ich einfach auch einmal drucken muss. Seitdem ich fast kein LEGO Technic mehr habe, sind hier viel zu wenig Zahnräder in der Wohnung.

Da dürfte ein zweistufiges Planetengetriebe ein wenig für Ausgleich sorgen. Der Konstruktuer dieses "Dings" hat neben den .stl Dateien auch die .scad Quellen und alle nötigen Bibliotheken hochgeladen.


Damit ist man in der Lage, soviele Stufen wie man möchte zu drucken. Die Länge der Bolzen wird dabei gleich korrigiert. Ein fertig gedrucktes Set für ein zweistufiges Getriebe sieht nach dem Drucken so aus:

 Unglücklicherweise sind zwei Teile der Kurbel nichts geworden, die mussten einzeln nochmal gedruckt werden. Ausserdem habe ich alle Teile um 25% vergrößert.

Und so sieht das fertige Getriebe aus:


Montag, 25. November 2013

Modifizierte Kamera für OctoPi

Die hier beschriebene Modifikation an meinem 3D Drucker benötigte einen längeren Vorlauf. Es geht um die Kamera am Raspberry Pi. Genauer um die Brennweite der Linse. Der Hersteller hat die Kamera so gebaut, dass ab einem Abstand von ca. 48cm die Bilder scharf sind. Dieser Abstand ist an meinem Drucker viel zu groß.


Um die Brennweite der Linse zu ändern kann man entweder die verwendete Linse selbst auswechseln, oder eine zusätzliche Linse davor anbringen. Geeignete Linsen gibt es z.B. hier:


Diese Linsen gibt es in diversen Brennweiten - ich habe die OM3, OM4 und OM5 besorgt. Die Kamera selbst steckt in einem gedruckten Gehäuse. Ich musste das ursprüngliche Design




ein wenig ändern, damit die Linse eingebaut werden kann:



Der OpenSCAD-Code für die neue Gehäusefront sieht so aus:


/*
 Raspicam-Gehäuse mit Linse

 Quellen:

 http://www.thingiverse.com/thing:92208 (RaspiCam-Gehäuse)
 http://astromedia.eu/Material-fuer-Selbermacher/OPTI-Media-Acryglas-Linsen:::10_15.html (Acrylglas-Linsen 16,5mm)
 
*/

$linse_d=16.5;
$linse_h=3.6;
$loch_mitte_x=15;
$loch_mitte_y=12;

difference()
{
    gehause_linsenhalter();
    linse();
}

// Gehäuse + Linsenhalter

module gehause_linsenhalter() 
{
    gehaeuse();
    linsenhalter();
}

module gehaeuse() 
{
   import("raspberri_pi_camera_case_front_v0.4.2.STL");
}

module linsenhalter() 
{
   difference() 
   {
      translate([$loch_mitte_x,$loch_mitte_y,-3])
      cylinder(h=$linse_h + 3,r=$linse_d / 2 + 2);
      translate([$loch_mitte_x,$loch_mitte_y, -4])
      cylinder(h=$linse_h + 5,r=$linse_d / 2 - 2);
   }

}

module linse() 
{
   translate([$loch_mitte_x,$loch_mitte_y,-2])
   cylinder(h=$linse_h + 10.5,r=$linse_d / 2 + 0.2);
}

Heraus kommt diese modifizierte Front mit der Möglichkeit, eine Linse aufzunehmen:




Um die Kamera am Drucker zu fixieren, habe ich mir eine Schwanenhals-Halterung besorgt. Diese musste ich ebenfalls umbauen. Das Original hat am einen Ende einen Klinkenstecker:



Damit ist natürlich keinerlei Fixierung möglich. Am Raspberry Pi eingesteckt würde man auch noch den Sound-Ausgang verlieren - was in dieser Verwendung natürlich unerheblich ist. Den Klinkenstecker habe ich ausgebohrt und mit einer M3 Schraube ersetzt:



Damit lässt sich die Kamera wunderbar am Drucker befestigen:



Ich bin mit dem Ergebnis noch nicht zufrieden - aber es ist ein Anfang.

Dienstag, 12. November 2013

Wie genau ist so ein 3D Drucker?

Immer wieder werde ich gefragt, wie genau so ein Drucker arbeitet. Ich habe deshalb einmal die theoretischen Gegebenheiten zur Genauigkeit berechnet. Zunächst muss man den mechanischen Aufbau der Achsen berücksichtigen. Die X- und Y-Achse sind mechanisch identisch aufgebaut:

  • Der Schrittmotor treibt über ein Zahnrad mit 16 Zähnen einen Zahnriemen mit 2,5mm Zahnabstand.
  • Pro Schritt dreht sich die Motorachse um 1,8°
  • Mit der Treiberelektronik werden sog. Mikroschritte möglich. Damit erhält man 16 Mikroschritte pro Schritt




Damit kann man die Schritte pro mm ausrechnen:



Das wären dann 0,0125mm Bewegung in X- oder Y-Richtung bei einem Mikroschritt.

Der Aufbau der Z-Achse ist anders:

  • Der Schrittmotor ist direkt mit einer M6 Gewindestange verbunden.
  • Pro Umdrehung bekommt man 1mm Hub bei einem M6 Gewinde
  • Pro Schritt dreht sich die Motorachse um 1,8°
  • Mit der Treiberelektronik werden sog. Mikroschritte möglich. Damit erhält man 16 Mikroschritte pro Schritt

Damit kann man die Schritte pro mm ausrechnen:

Das wären dann 0,0003125mm Bewegung in Z-Richtung bei einem Mikroschritt.

Dienstag, 22. Oktober 2013

Auftragsarbeit

Heute musste mein Mendel90 für Andere arbeiten. Es wurden 2 Gehäuse für einen Raspberry Pi gewünscht. Ich nutzte die Gelegenheit auch gleich, um erstmalig 2 Objekte gleichzeitig zu drucken. Das Ergebnis sieht man hier:






Der Raspberry passt perfekt! Für das Gehäuse wurden 5,4m Filament (transparent) verbraucht. Der Druck dauerte fast 3h. Das zweite Gehäuse in "Buttercreme" druckt hier:

Freitag, 11. Oktober 2013

Ein zweites Hirn schadet nicht ...

Gestern habe ich meinem Mendel 90 ein zweites Hirn verpasst. Nachdem der Druck in der vorigen Nacht zufriedenstellend gelaufen ist, soll der Raspberry Pi nun einen festen Platz am Drucker bekommen.

Ich muss den Platz so wählen, dass die Kamera einen guten Blick auf das Druckbett bekommt. Leider ist jeweils der interessante Teil während dem Drucken vom Druckkopf verdeckt ...



Die rechte Seitenwand hat zufällig im genau richtigen Abstand zwei Schrauben, die prima in die Aufnahme vom Raspberry-Gehäuse passen.




Ein paar Augenblicke später war der Pi verdrahtet.


Als nächstes wird die Kamera fixiert.

10 Stunden und 33 Minuten / 30m Filament



Soeben ging die Bewährungsprobe für den Raspberry Pi mit Octoprint / OctoPi zu Ende. Nach 10 Stunden und 33 Minuten waren 30m Filament in "Glacial Blue" verdruckt.

Damit ist mein Mendel90 jetzt in der Lage, autonom zu drucken. Als nächstes muss ich eine gute Stelle für die PiCam suchen, so dass ich auch in der Lage bin, Zeitrafferfilme zu erstellen.

Heraus gekommen ist ein Dock für ein Nexus4 Smartphone.



Bei einem Preis von £0,35 pro Meter kommt das Teil auf €12,40 Materialkosten. Mal sehen, ob ich das als "Auftragsarbeit" für Werner bezahlt bekomme ...

Dienstag, 8. Oktober 2013

Wie lange hat der Zusammenbau gedauert?



Ich wurde mehrmals gefragt, wie lange man für den Zusammenbau des Druckers braucht. Ich habe das nun mal halbwegs überschlagen. In der Aufstellung sind aber sicher mehrere Stunden Abweichung möglich:

  • 2h Inventur aller Teile
  • 2h 4. X Idler Assembly, 5. X Motor Assembly (teilweise)
  • 6h 2. Frame Assembly, 3. Bed Fan Assembly, 5. X Motor Assembly (fertig), 6. Z Motor Assemblies
  • 6h 7. Z Axis Assembly, 8. Y idler assembly, 9. Y motor assembly, 10. Y Carriage Assembly, 12. Print bed assembly
  • 6h 13. Y Axis Assembly, 14. X Carriage Fan Assembly, 15. X Carriage Assembly, 16. Hot end assembly, 17. Extruder connection pcb assembly, 18. Extruder Motor Assembly, 19. Extruder Assembly, 20. X Axis Assembly
  • 2h Fehlerkorrekturen, 21. Spool holder assembly, 22. PSU assembly (teilweise)
  • 3h 22. PSU assembly (fertig), 23. Electronics Assembly (teilweise)
  • 2h 23. Electronics Assembly (fertig), 24. Software, 25. Testing
  • 4h 26. Calibration
Macht zusammen ca. 33h.

Samstag, 5. Oktober 2013

Mendel90 - Tag 10

Erfolge!

Heute habe ich das Druckbett vor dem Druck mit einer Lösung aus 30% Holzleim auf Polyvinylacetat-Basis und 70% Wasser mehrmals bei 60°C warmer Heizplatte eingestrichen.

Anschließend habe ich einen Testdruck mit dem vorbereitetem Profil für PLA mit einer Schichtdicke von 0,3mm gedruckt. Ein perfektes Ergebnis:

Dieses Teil in grün ist mir beim Zusammenbauen des Druckers gebrochen


Im Moment drucke ich die drei Teile einer Trickschraube:



Die Macht in diesem Drucker steckt:


Mendel90 - Tag 9

Gestern habe ich nichts vernünftiges gedruckt bekommen. Ich habe das vorbereitete Profil für PLA mit einer Schichtdicke von 0,2mm ausprobiert - erfolglos. Das Material haftete nicht auf der Druckplatte. Ich habe nach einigen Fehlversuchen noch einmal die Ausrichtung des Druckbettes und den Nullpunkt der Z-Achse überprüft. Aber auch danach gab es nur Fehldrucke.

Donnerstag, 3. Oktober 2013

Mendel90 - Tag 8

Heute war "26. Calibration" dran. Zuerst muss das Druckbett relativ zur Düse ausgerichtet werden, so dass der Abstand vom Bett zur Düse an allen stellen des Betts gleich ist. Hier wäre eine Messuhr hilfreich gewesen - mangels derselben genügte ein Streifen Polypropylen. Das ausgerichtete Bett wird nun mit den Schrauben fixiert.

Anschließend wurde der Extruder kalibriert. Wenn 100mm Filament gefördert werden soll, soll auch diese Länge oben im Extruder verschwinden.



Der tatsächliche Verbrauch wird gemessen und in der Firmware als Korrekturwert eingetragen. Nach dem Compilieren und Hochladen sollte der Verbrauch mit dem Soll-Wert übereinstimmen.

Zuletzt wird der Nullpunkt der Z-Achse festgelegt. Man fährt die Düse auf einen bekannten Abstand, zieht den vom Z-Wert der Firmware ab unt trägt die Korrektur in die Firmware ein. Nach dem Compilieren und Hochladen ist die Kalibrierung abgeschlossen.

Und nun wird's spannend. Der erste Druck! Es ist bereits eine vorbereitete Datei auf der SD-Karte. Knapp 20 Minuten später erhält man das hier:



Works as designed!

Mendel90 - Tag 7

Im Abschnitt "24. Software" geht es lediglich darum, die Ordner und Dateien von der SD-Card auf den PC zu kopieren. Die Firmware wird mit der Arduino-Entwicklungsumgebung compiliert. Die Bedienung des Druckers erfolgt mit der Software "Pronterface":



Nun wird's ernst! Nach der Überprüfung der Jumper auf dem Melzi Board soll im Abschnitt "25. Testing" erstmalig der Strom eingeschaltet werden. Schalter umgelegt ... es steigt schon mal kein Rauch auf. Gut. Der Netzteillüfter dreht. Alles gut. Über ein USB-Kabel erhält der Notebook Kontakt zum Drucker. Im Pronterface kommt kurz nach dem Connect die erwartete Statusmeldung.

Die beiden Temperaturfühler zeigen bereits die Raumtemperatur an.

Nun werden die Komponenten aller Achsen getestet. Erst die Endschalter, dann die Motoren, die Home-Position und das Verfahren aller drei Achsen gleichzeitig.

Als nächstes wird der Extruder Motor geprüft. Läuft auch. Die letzten drei Komponenten sind das Heizbett, das Hot-End und der Lüfter. Läuft alles zufriedenstellend. Die Temperaturregelung kann man anhand von Kurven verfolgen - funktioniert ebenfalls.

In diesem Zustand durfte der Drucker gestern mit zum Stammtisch. Dabei fiel auf, dass der Extruder verkehrt herum lief. Zwei der vier Anschlußdrähte vom Motor waren vertauscht. Gut, dass ich immer kleines Werkzeug dabei habe. Der Fehler war schnell korrigiert.

Dienstag, 1. Oktober 2013

Mendel90 - Tag 6

Fortsetzung vom Abschnitt "22. PSU assembly". Hier die abgeschnittenen Teile des Netzteils:


Die Montage im Eck erfordert, dass die zahlreichen Kabel die dort zusammenlaufen erst einmal ein wenig geordnet und aus dem Weg geräumt werden müssen. Montiert mit den Lastwiderständen sieht das dann so aus:



Der nächste Bauabschnitt "23. Electronics Assembly" ist soeben fertig gestellt worden. Es war ein wenig unbequem, die Kabel in der engen Ecke in die Schraubklemmen zu buchsieren. Das geht nur mit Geduld und ruhiger Hand:



Eine handvoll Kabelbinder sorgen für ein aufgeräumteres Gesamtbild.

Die Bauphase ist nun abgeschlossen, obwohl noch ein paar Teile übrig sind:


Montag, 30. September 2013

Mendel90 - Tag 5

Heute habe ich erst einmal die gestrigen Fehler korrigiert. Der Lüfter hatte den Kabelauslass an der falschen Stelle und musste deshalb um 90° gedreht werden. Ebenso war der Extruder-Motor um 90° verdreht montiert. Nun stimmt alles wieder.



Anschließend war "21. Spool holder assembly" dran. Hier kommen tatsächlich die größten Schrauben (M8) zum Einsatz. Sehr clever ist die Verankerung der Filamentförderröhre gelöst. Ein paar Runden Tesafilm genügen, um das herausrutschen aus dem Halter zu verhindern.



Im Moment bin ich mitten drin im Abschnitt "22. PSU assembly". Entgegen der Bauanleitung habe ich das Standard ATX-Netzteil geöffnet und alle überflüssigen Kabel (Motherboard, Festplatten etc.) entfernt. Anschließend habe ich die beiden Lastwiderstände verlötet und mit dem Netzteil am Rahmen montiert.

Die Bauanleitung sieht vor, dass 12x Massekabel und 6x +12V Leitungen jeweils zusammengefasst werden sollen und in den passenden Schraubklemmen verschraubt werden sollen. Ich finde, je 5 dürften ebenso genügen.



Falls es dennoch zu Problemen kommen sollte, wird ein neues Kabel mit passendem Querschnitt verlegt.

Sonntag, 29. September 2013

Mendel90 - Tag 4

Heute kamen die Abschnitte "13. Y Axis Assembly",





"14. X Carriage Fan Assembly",
"15. X Carriage Assembly",
"16. Hot end assembly",
"17. Extruder connection pcb assembly",
"18. Extruder Motor Assembly",
"19. Extruder Assembly"



und "20. X Axis Assembly" dran.

Weitere Bilder sind in meiner Gallery.

Mendel90 - Materialien

Hier mal die Liste aller Materialien eines Mendel90 Bausatzes:

1THS15 Aluminium clad resistor 10R
1THS15 Aluminium clad resistor 4R7
1PSU e.g. ALPINE500
7Ball bearing 608 8mm x 22mm x 7mm
4Ball bearing 624 4mm x 13mm x 5mm
419mm bulldog clip
1PCB bed 214mm x 214mm
1Belt T2.5 x 6mm x 663mm
1Belt T2.5 x 6mm x 860mm
4Corrugated cardboard 192mm x 216mm x 5mm
6M3 cap screw x 10mm
35M3 cap screw x 16mm
29M3 cap screw x 20mm
2M3 cap screw x 25mm
4M3 cap screw x 45mm
67M4 cap screw x 16mm
5M4 cap screw x 30mm
1M4 cap screw x 45mm
4M8 cap screw x 30mm
2Dibond sheet 166mm x 384mm x 3mm
1Dibond sheet 216mm x 216mm x 3mm
1Dibond sheet 465mm x 384mm x 3mm
1Dibond sheet 465mm x 419mm x 3mm
115 way D PCB mount plug
115 way D IDC socket
1Fan 60mm x 15mm
1Foam sponge 20mm x 20mm x 20mm
1M3 grub screw x 6mm
2M4 grub screw x 6mm
1Glass sheet 214mm x 202mm x 2mm
1JHead MK5 hot end
4Hex male / female pillar M3 x 20mm
3M3 hex screw x 10mm
2M4 hex screw x 20mm
2M4 hex screw x 50mm
1M8 hex screw x 60mm, hobbed at 25
1IEC mains lead
10LM8UU linear bearing
1Melzi electronics
12 way Molex KK header
13 way Molex KK header
5NEMA17 x 47mm stepper motor
2Brass nut M6
7Nut M3
2Nut M4
2Nut M8
4Nyloc nut M2.5
62Nyloc nut M3
73Nyloc nut M4
4Nyloc nut M8
2Nitrile O-ring 2.5mm x 1.6mm
1Extruder connection PCB
1PLA sample 3mm ~20m
1Polypropylene strip 394mm x 18mm x 0.5mm
1Polypropylene strip 456mm x 25mm x 0.5mm
1Polypropylene strip 271mm x 33mm x 0.5mm
4M2.5 pan screw x 12mm
14M3 pan screw x 8mm
26-32 pan screw x 9.5mm
10No2 pan wood screw x 13mm
2T2.5 pulley 16 teeth
1Ribbon cable 20 way 1220mm
1Ribbon cable 26 way 381mm
1Smooth rod 8mm x 22mm
1Smooth rod 8mm x 270mm
2Smooth rod 8mm x 336mm
2Smooth rod 8mm x 381mm
1Smooth rod 8mm x 417mm
1Micro SD card
1Micro SD to USB adapter
3Microswitch
2Spring 7mm OD, 1mm gauge x 10mm long
2AL square tube 12.7 x 12.7 x 1.63 x 400mm
2Threaded rod M6 x 296mm
1Heatshrink sleeving ID 10mm x 15mm
2PTFE sleeving OD 1.2mm ID 0.71mm x 62mm
4Heatshrink sleeving ID 1.6mm x 15mm
2PTFE sleeving OD 2.6mm ID 2mm x 45mm
11Heatshrink sleeving ID 2.4mm x 15mm
5Heatshrink sleeving ID 3.2mm x 15mm
1PTFE tubing OD 4.6mm ID 3.84mm x 750mm
2Heatshrink sleeving ID 6.4mm x 15mm
2Heatshrink sleeving ID 6.4mm x 30mm
1Heatshrink sleeving ID 6.4mm x 60mm
2Neoprene tubing OD 8mm ID 5mm x 16mm
24 way terminal block
1Epcos B57861S104F40 100K 1% thermistor
1USB A to Mini B lead
14Washer M2.5 x 5.9mm x 0.5mm
95Washer M3 x 7mm x 0.5mm
90Washer M4 x 9mm x 0.8mm
4Washer M5 x 20mm x 1.4mm
12Washer M8 x 17mm x 1.6mm
4Washer M8 x 30mm x 1.5mm
2Wingnut M4
2Red wire 16/0.2 length 170mm
1Black wire 32/0.2 length 635mm
1Red wire 32/0.2 length 620mm
20Star washer M3 x 0.5mm
2Star washer M4 x 0.8mm
1Star washer M8 x 1.6mm
19Ziptie 100mm min length
742 Summe

Dazu kommen dann noch die gedrucken Kunststoffteile:

1atx_long_bracket.stl
1atx_short_bracket.stl
1d_motor_bracket.stl
1d_motor_bracket_lid.stl
1d_shell.stl
1d_shell_lid.stl
1dust_filter.stl
1fan_guard.stl
8fixing_block.stl
4pcb_spacer.stl
2rear_fixing_block.stl
1ribbon_clamp_14_33.stl
1ribbon_clamp_14_33NB.stl
1ribbon_clamp_20_33.stl
1ribbon_clamp_20_44N.stl
1ribbon_clamp_26_33.stl
1ribbon_clamp_26_33N.stl
1ribbon_clamp_26_44N.stl
2spool_bracket_female.stl
2spool_bracket_male.stl
4tube_cap.stl
1wades_big_gear.stl
1wades_block.stl
1wades_gear_spacer.stl
1wades_idler_block.stl
1wades_small_gear.stl
1x_belt_clamp.stl
1x_belt_grip.stl
1x_belt_tensioner.stl
1x_carriage.stl
1x_carriage_fan_bracket.stl
1x_carriage_fan_duct.stl
4x_end_clamp.stl
1x_idler_bracket.stl
1x_motor_bracket.stl
1x_motor_ribbon_bracket.stl
3y_bar_clamp.stl
1y_bar_clamp_switch.stl
3y_bearing_mount.stl
1y_belt_anchor.stl
1y_belt_anchor_toothed.stl
1y_belt_clip.stl
1y_belt_clip_toothed.stl
1y_idler_bracket.stl
1y_motor_bracket.stl
2z_bar_clamp.stl
4z_coupling.stl
1z_motor_bracket_lhs.stl
1z_motor_bracket_rhs.stl
2z_screw_pointer.stl
78 Summe

Das macht zusammen 820 Einzelteile!

Samstag, 28. September 2013

Mendel90 - Tag 3

Fertig gestellt sind die Abschnitte "7. Z Axis Assembly",



"8. Y idler assembly", "9. Y motor assembly",



"10. Y Carriage Assembly" und "12. Print bed assembly".



Den Abschnitt "11. Y Heatshield Assembly" habe ich übersprungen. Zum Drucken von PLA ist die Isolierung nicht nötig.

Freitag, 27. September 2013

Mendel90 - Tag 2

Heute habe ich endlich den zukünftigen Standort des Druckers freigeräumt. An dieser Stelle können auch die Baugruppen gleich montiert werden. Ich habe daher heute die Bauabschnitte "2. Frame Assembly" und "3. Bed Fan Assembly" nachgeholt


und den Abschnitt "5. X Motor Assembly" mit der Verkabelung vervollständigt.



Zuletzt war heute "6. Z Motor Assemblies" dran.