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Funkentstörung 3D-Drucker: Klappferrite

Hallo.

mein erster 3D-Drucker, der CTC, schlägt sich immernoch wacker. Da ich mehrere 3D-Drucker habe, wird natürlich auf den anderen auch viel gedruckt. So hat der CTC bisher nur etwa 1000 Stunden auf dem Zähler.

Ein Problem bei diesem Gerät fiel mir jedoch sehr schnell auf: Rundfunkstörungen. Sobald der Drucker anfängt zu drucken, wird der Radioempfang in der Küche schlecht.

Inzwischen sieht man bei den „besseren“ Druckern auch, das die Elektronik nun überwiegend in Metallgehäusen kommt, was sicher kein Zufall ist.

Im Prinzip ist das ansonsten alles das gleiche, ein Motortreiber erzeugt einen (bei Bewegung wechselnden) Konstantstrom mit einem PWM-Signal, und hat keine Ausgangsfilterung, da die Motorwicklung hier die Drossel bildet. Leider sind da noch eben verschieden lange Leitungen dazwischen, die beim CTC nicht nur nicht geschirmt, sondern auch nicht verdrillt sind, da sie aus losen Einzeladern bestehen. Die Schaltfrequenz ist nicht besonders hoch, aber die Signalform der steilflankigen PWM-Signale die aus dem Motortreiber kommen enthält entsprechend große Oberwellenanteile, die von den Motorleitungen abgestrahlt werden.

Das ist gar nicht gut, weshalb ich zum Schutz der Umwelt vor diesen Störsignalen Abhilfe geschaffen habe.

Gegen diese hochfrequenten Signale hilft ein Ferritring auf der Motorleitung, nah am Motortreiber. Praktischerweise gibts diese als aufklappbare zweiteilige Ferritringe, die man leicht nachträglich über die Leitungen klappen kann, ohne das man mit dem Stecker durch die Öffnung muss.

Neben den Motorleitungen gibts noch weitere Signale mit PWM: Das Heizbett und die Extruderheizungen. Auch da lohnt sich ein Ferrit.

Am Ende sieht es dann so aus:

Klappferrit

Die schwarzen Teile auf den Leitungen sind die Klappferritkerne. Seitdem ist Ruhe auf UKW. Die anderen Drucker haben ebenfalls die gleichen Maßnahmen erfahren.

Werkstatt im Kämmerchen

Im Rahmen des 3D-Drucker-Bauprojektes mussten ein paar Teile nachbearbeitet werden (Löcher aufreiben auf Nennmaß) und ein Teil aus Aluminium-Winkelprofil hergestellt werden.

Dafür brauchte ich unbedingt meine Ständerbohrmaschine wieder im Zugriff. Als geeigneten Ort habe ich die Abstellkammer auserkoren.

Ein Stapel Euro-Lagerkisten bringt das Gerät auf eine angenehme Arbeitshöhe. Wenn man überwiegend kleinere Teile bearbeitet schadet es gar nicht, die Maschine so hoch aufzubauen, dass das Bohrfutter auf Nasenhöhe ist. So sieht man leichter beim anvisieren des Werksstücks mit dem Bohrer, und nicht zuletzt ist es neben dem ergonomischen Aspekt auch eine Sicherheitsfrage, da man weniger geneigt ist sich beim herunterbücken mit der Frisur dem drehenden Bohrfutter zu nähern.

Nebenher mussten auch die neuen 3D-Drucker untergebracht werden, die stapelbar sind. Der Drucker mit dem Unterschrank stand sowiso schon neben der Bohrmaschine, aber obenauf kam noch der CTC, so dass der Rollcontainer vom CTC frei wurde um den dritten Drucker darauf zu stellen.

 

Umrüstung am CTC – ein Extruder auf Bowden.

Um die unerwünschten dynamischen Kräfte im Drucker zu senken, habe ich einen Motor vom Druckopf heruntergenommen.

Dazu wird die linke Düse trotzdem weiter mit Material beschickt und der Motor für den Filamentantrieb an die Druckerrückwand geschraubt.

Ein paar Adapterteile habe ich konstruiert und im 3ddc-Forum hochgeladen.

Da der Motor gleichzeitig die Gewinde für die Befestigung des Kühlkörpers und des Lüfters stellt, wird er durch ein Druckteil mit 2 eingeklebten Muttern auf der Rückseite ersetzt. Das Druckteil führt außerdem den Teflonschlauch bis auf den Eingang der Druckdüse.


Oben im Bild liegt bereits der Motor mit dem umgebauten Filamentantrieb.

Nun muss er nur noch an die Rückwand.

Im Bild sieht man, das die Nunus-Filamentspule schön darunter passt.
Leider ist das mit anderen Spulen nicht immer so.
Diese stelle ich dann auf die kugelgelagerten Abroller.

Bei der Positionierung des Motors an der Rückseite ist außerdem zu beachten, das man auf der Innenseite des Druckers auch das Bohrloch erreichen muss, sonst wird es problematisch die Mutter aufzufädeln. (ging mir so)

Weiter hinten im Thread ist auch das Teil für den rechten Motor angehangen, welches nicht nur spiegelverkehrt ist, sondern auch noch den Anschlag für den X-Endstop dran hat, der normal vom Motorgehäuse betätigt wird.

Frontscheibe am CTC 3D Drucker

Um den Bauraum zu schließen und damit den Druck von ABS-Material zu verbessern, möchte ich eine Frontscheibe an den Drucker anbringen.
Seitenscheiben habe ich schon länger, jedoch kann an der Front nicht einfach eine Scheibe flach angebracht werden, da diese mit dem Lüfter des Objektkühlers kollidieren würde, oder man den kleinen Bauraum dann nicht mehr ausnutzen könnte.

Deshalb habe ich einen Rahmen aus Holzleisten angefertigt.
Die Holzleisten sind mit kleinen Schrauben von der Innenseite des Druckers angeschraubt.

An die Holzleisten habe ich dann die Glasscheibe befestigt.

Oben auf dem Drucker befindet sich eine kleine Stapelkiste, die den Druckraum nach oben verschließt und den Kabelbaum des Druckkopfes mit aufnimmt.
Damit die Öffnung für den Kabelbaum kein so großes Loch in die Hülle macht, habe ich eine Abdeckung für den Eingang des Kabelbaumes konstruiert und gedruckt und dort angebracht.

Fahrbarer Untersatz für den neuen 3D-Drucker

Das Projekt neue 3D-Drucker mit der Mechanik ähnlich dem Ultimaker nimmt Gestalt an.
Eines der tollen Dinge ist, das ich die Drucker stapelbar konstruiert habe.
Dazu stehen die 4 Eckprofile oben ausreichend weit über, um den Kabelbaum für den Extruder aufzunehmen und eine Glasscheibe drauf zu schrauben.
Auf die Profilenden werden dann oben und unten Füße geschraubt, die eine Aufnahme für einen kleinen Hohlzylinder besitzen. Mit einem entsprechenden Zwischenstück können die aufeinandergestapelten Drucker dann formschlüssig miteinander verbunden werden, so dass der obere nicht verrutschen oder herunterfallen kann.

Hier im Bild sieht man einen frühen Stand, bei dem die Stapelbarkeit zum verstauen der Rahmenteile schon zum Einsatz kam.

Nun habe ich natürlich nicht viel Platz, was auch ein Grund für die Stapel-Idee war. Damit man zwei Drucker übereinander gut verwenden kann, muss der untere etwas tiefer stehen, damit man an den oberen noch gut heran kommt. Außerdem sammelt sich ja immer einiges Material drumherum an, wie Filamentrollen und die wichtigsten Werkzeuge zum Lösen der Bauteile oder nachjustieren der Endschalter oder Wechseln der Düsen. Da man auf die Rückseite der Drucker zum Filamentwechsel zugreifen muss, ist es am besten wenn der Stapel auf Rädern steht, so dass man einfach den Stapel zu Wartungszwecken nach vorn ziehen kann.

Also los.
Der quadratische Drucker hat 47cm Kantenlänge, also ist 50x50cm Grundfläche angeraten. Praktischerweise gibts billige beschichte Spanplatten in 50cm Breite fertig zu kaufen.
Um typische Baumarktabmessungen gut auszunutzen, entstand folgender Plan:

Man kommt also mit zwei Platten je 16mm Materialstärke aus:
1 mal 200cm x 50cm
1 mal 100cm x 50cm
Nachteil: aus den beiden Reststücken muss die Rückwand zusammengesetzt werden.
Vorteil: Bei der Rückwand guckt doch keiner hin. 🙂

Bezahlt habe ich ca. 20 Euro für die beiden Platten.

Pragmatischerweise habe ich das Konstrukt gleich zusammengeschraubt und auf verdeckte Verbindungen weitgehend verzichtet. Auf der Beschichtung hält Holzleim ohnehin nicht so gut.
Weitgehend bedeutet, das die beiden Teilstücke der Rückwand doch zwei Holzdübel zur Verbindung bekamen.

Oben auf den Schrank kommen nun 4 Formteile, auf die der Drucker mit seinen Standfüßen aufgesetzt wird. Die Teile werden mit Senkschrauben oben in die Platte geschraubt. Somit kann der Drucker nicht vom Schrank fallen.

Aus der Bucht habe ich noch zwei schwere Telekop-Schubladenauszüge mit 45 cm länge bestellt, sowie starke (6Kg) Magnetschnapper.

An die Schubladenauszüge kam ein Holzrahmen aus den billigsten krumm schlecht gehobelten Holzleisten die der Baumarkt zu bieten hat. Ich habe daraus ein „U“ gebaut welches hinten mit einer Querlatte die beiden Seitenlatten verbindet, damit beide Schubladenführungen gemeinsam vor und zurück fahren.

Auf der Ständerbohrmaschine bekamen die Seitenleisten noch Nuten mit dem 12er Bohrer verpasst, um 2 Metallstäbe (12er Rundeisen) einlegen zu können.
Auf die Metallstäbe können dann je nach Format 8-10 Rollen Filament eingehangen werden.

An der Rückwand sind zwei Bohrungen um Filament vom Schrank aus direkt nach oben zum Drucker abspulen zu können. Ob das tatsächlich leichtgängig genug zum Drucken ist, muss sich erst noch zeigen.

Was noch fehlt: Ein Schubkasten für die Werkzeuge.

Doch jetzt erstmal den neuen Drucker auf den neuen Wagen heben.

Sehr schön ist es geworden 🙂

Mehr 3D-Drucker: Projektfortschritt

Ich hatte ja angekündigt einen Workshop zum 3d-Drucker-bau vorzubereiten.

Nun, es geht voran.
Zunächst stand mein eigener Drucker erstmal im Vordergrund, der als Prototyp für die nächsten dienen sollte.
In den letzten Wochen habe ich nahezu alle Druckteile im CAD neu konstruiert und ausprobiert und zum Teil auch wieder verworfen, nochmal geändert oder ganz anders neu gemacht.

Viel viel Arbeit (und das unterschätze selbst ich jedes mal wieder) steckt in der Verkabelung. Ich hatte vieladrige Steuerlitze gekauft und mir überlegt wie man die vielen Adern verwendet. Die Querschnitte entsprechend den Strömen, wieviele Adern man wo benötigt und was eben noch so alles daran hängt.

Elektrik

Alleine die ganzen kleinen Crimpkontakte haben gefühlt „einen ganzen Tag“ in Anspruch genommen.

Aber nun ist es so weit, der Prototyp läuft und ich bin weitgehend damit zufrieden. Natürlich gibts immer hier und da noch ein wenig „Feinschliff“ zu tun, aber so wie er ist bringt er schon ordentliche Druckergebnisse.

Damit konnte ich den mir selbst auferlegten Zeitplan einhalten und so kam es, das am Dienstag der Auftakt zum Workshop stattfinden konnte.
Der Prototyp wurde vorgeführt, das weitere Vorgehen besprochen und auch manche Frage beantwortet.

Nebenher kommt nun die Sträflingsaufgabe auf mich zu, das alles noch möglichst umfassend zu dokumentieren. Ich hoffe meine Motivation hält bis zum Schluß an.

Etwas Panik bekam ich dann doch, weil ich angekündigt hatte die ganzen Druckteile anzufertigen, und nicht so recht voran kam.
Das hat mehrere Gründe. Einer ist die schlechte Verfügbarkeit von Antriebsrädchen für den GT2 Zahnriemen für 10mm Wellen, was dazu führt das ich nun selbst welche aus SAN (Styrol-Acrylnitrid) drucke. Da in jedem Drucker 12 Stück gebraucht werden, nimmt das allein schon viele Maschinenstunden in Anspruch, da diese Teile einen hohen Detailgrad benötigen.

Zahnriemenrädchen

Weiterhin hat der Drucker aufgrund konstruktiver Merkmale (z.B. die Motoren hinten mit extra Halterungen) viele Einzelteile die gedruckt werden müssen. Wenn aber der vorhandene 3D-Drucker schon mit dem drucken der Riemenrädchen belegt ist, wird es schwer noch alle anderen Teile rechtzeitig fertig zu bekommen.

Teileproduktion

Zu meinem Glück funktioniert der neue Drucker aber nun gut genug, um diesen einen Teil der Arbeit erledigen zu lassen. Das entspannt die Situation dann doch.

Bisher läufts also erstmal, und bis auf ein paar Schrauben die sich gelockert haben schlagen sich beide Maschinen nun wacker.

Druckteile
Auf das die Kartons voll werden !

Erfurt: Mehr 3D-Drucker.

Da ich nun häufiger in Erfurt unterwegs bin, hat es mich auch ins lokale Hackspace verschlagen, den Bytespeicher.
Dabei ist mir aufgefallen, dass da zwischen meiner Vorstellung über die Anzahl der vorhandenen 3D-Drucker und der tatsächlich vorhandenen Anzahl eine ziemliche Lücke klafft 🙂

Das lässt sich bestimmt ändern, und deshalb habe ich auf der entsprechenden Mailingliste nachgefragt, ob jemand mitmachen möchte.
Es wird also eine Arbeitsgruppe, Zirkel, oder neudeutsch ein Workshop veranstaltet werden, bei dem eine Hand voll solcher Geräte aufgebaut werden.
Eine Ankündigung gibts bereits auf https://makerspace-erfurt.de zu lesen.

Nun möchte das natürlich auch vorbereitet sein, und darüber will ich nun hier ein wenig aus dem Nähkästchen plaudern.

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Drucker-Hotend warm anziehen

Silikonhüllen für die Heizdüse herstellen.

Um die Heizdüsen vom Drucker unempfindlich gegen Luftströmungen zu machen, und nebenbei die Gefahr von Verbrennungen bei Berühung zu senken, habe ich an meinem Drucker die Heizdüsen mit warmen Socken aus Hochtemperatursilikon versehen.

Angeregt wurde ich von einem Beitrag von Thomas Kramm vom Hackspace FFM, der sein Marlin-Hotend in 2k Silikon eingegossen hat.

Ich habs entwas anders gemacht. Ich habe Hochtemperatursilikon aus der Kartusche verwendet, und durch zumischen von Kartoffelstärkepulver eine schnellhärtende Masse hergestellt.

Dann diese Masse in eine Form gefüllt, den Körper der den Hohlraum für den Heizblock bildet hineingedrückt und das herausquellende Material oben glattgestrichen. Nach einer Stunde kann entformt werden.

Das fertige Teil muss über die Leitungen gefädelt werden und kann zu Reparaturzwecken einfach heruntergezogen werden.

Als zusätzliche Isolierung gegen Strahlungswärme habe ich ein Stück Kork in die Form gelegt. Das verbessert den Druck von kleinen Teilen.

Kork ist fast unbrennbar und wird in der Raumfahrt auch für den Hitzeschutzschild der Sojus-Kapsel für den Wiedereintritt verwendet (als Verschleißschicht).

Extruder wechsel dich

Um an meinem Prusa I3 Drucker den Extruder tauschen zu können, habe ich den Kabelbaum geschnitten und einen Stecker zwischengelötet.
Über den Stecker werden alle Leitungen zum Extruder verbunden, auch die Motorleitungen. So ist es möglich, zwischen Bowden- und Direktextrudern und Dual-Extrudern zu wechseln, ohne Umverkabeln zu müssen.

Da einige Leitungen zusammenkommen, habe ich mich für Centronics Stecker entschieden, die eine hohe Strombelastbarkeit (5A pro Kontakt) besitzen, was für die Extruderheizung wichtig ist.


Den Stecker habe ich so belegt, das die Andern der Temperaturfühler weit von den gepulsten Strömen der Motorleitungen entfernt liegen.

CTC 3D Drucker: Wärmedämmung an den Heizblöcken

Um den Druck von kleinen Teilen zu verbessern, ist es wichtig die Wärmestrahlung von den Heizblöcken gegenüber dem Werkstück abzuschirmen.
Ich habe mir einen Streifen 2mm Kork zurechtgeschnitten und über die Düsen gesteckt.

Wie lange das standhält muss sich nun zeigen.

Praktischerweise passt unter den dünnen Streifen Kork die Luftdüse noch drunter, wenn man die Heizblöcke entsprechend weit oben arretiert hat.

Linearlager und Edelstahlrundstäbe

Ich hatte ja angekündigt über Erfahrungen mit Edelstahl-rundstäben statt Silberstahlwellen am 3d Drucker zu berichten.
Die ersten Erkenntnisse hatte ich hier zusammengefasst: Blogeintrag:Erste Erkenntnisse…

Ich hatte dann nach dem die Führung immer mal wieder geklemmt hatte und somit Schrittverluste auftraten auf lm12uu Kugelumlauf-Lagerbuchsen gewechselt, womit die gleichen Probleme auftraten.

Um Gewicht auf der y-Achse einzusparen habe ich außerdem die 12mm Sperrholzplatten gegen 3mm Dibond gewechselt. Die Holzplatte wog ca. 500 gr, die neue Plante beste aus zwei Lagen 0,3mm Aluminium mit einer Füllung aus PE. Das wiegt nur etwa 150 gr.
Eine massive 3mm Aluplatte wiegt dagegen auch etwa 500 Gramm.

Die deutlich dünnere Platte gab natürlich Platz frei um neue Lagerhalter einzusetzen. Ich griff dazu die Idee mit der Zentralschaube auf und bohrte auf einer Seite der Platte (in Längsrichtung der Bewegung) kleine Löcher mit Schraubendurchmesser, auf der anderen Seite Länglicher quer zur Bewegungsrichtung. Die Schrauben wurden mit Stoppmuttern auf dieser Seite nur soweit fest gedreht, dass sich die Lager noch seitlich verschieben könnten.
Das hat die Probleme vollständig gelöst und seither läuft alles sehr gut. Die Kugelumlauflager sind bei der Gelegenheit wieder raus geflogen, da die harten Kugeln bereits nach kurzer Betriebszeit Laufstraßen in den weicheren Edelstahlstäben hinterlassen.

Seit dem habe ich bereits wieder ein paar Teile gedruckt und bin nun zufrieden mit dieser Lösung. Die Pla- Gleitlager laufen zudem auch deutlich leiser als die Kugellager.
Umbau Lagerung Y-Achse
Auf der Welle sind auch die Einlaufspuren der Kugellager zu sehen.

Eine weitere Verbesserung in der Geräuschkulisse hatte ich mir vom Wechsel der Motortreiber auf DRV8825 Treiber erhofft, durch den Wechsel von 1/16 auf 1/32 Mikroschrittbetrieb. Leider laufen die Motoren gerade bei langsamen Geschwindigkeiten nicht ruhiger als in der alten Konfiguration, ich habe sie aber wegen der höheren Positioniergenauigkeit dann drin gelassen.

Selbstbau 3D Drucker Teil 12- Hallo Welt!

Nachdem nun in den vorhergehenden Teilen so langsam klar wird, das sich das Monstrum der Fertigstellung nähert, und auch auf manchem Foto so Stöpselketten zu sehen sind (Die Fotos sind teilweise erst nach dem Bau entstanden), hier noch ein wenig Aufklärung dazu:

Ich habe, um die Kosten gering zu halten, einige Teile aus China bestellt.
Leider war ja gerade (Vor-)Weihnachtszeit, und da haben sich wohl beim Zoll die Pakete „etwas“ aufgestapelt.

Kurzum: Am 17.11. bestellte Zahnriemen kamen erst heute, am 05. Januar an.
Damit ich also weiterbauen konnte, und auch schon ein wenig ausprobieren, habe ich 4 Meter Kugelkette im Baumarkt gekauft und Kugelkettenantriebsräder mit meinem CTC 3D-Drucker gedruckt, und die Riemen durch Kugelketten ersetzt.

Dabei folgende Erfahrung: Die Kugelketten (2.5mm Kugeldurchmesser, aus Messing) längen sich mit der Zeit, sind mit Kabelbindern aufgrund der kleinen Zwischenräume schwer zu befestigen. Die kleinen Zwischenräume sind ebenso das Problem beim drucken der Antriebsräder sowie bei deren mechanischer Beständigkeit.
Die Antriebsrädchen nutzten sich schnell ab, besonders wenn am Anfang schon mal in die falsche Richtung zum Endstop gefahren wurde, und was eben sonst noch so schief geht. War die Kette bereits paar mal Übergesprungen, traten dann auch beim Drucken Schrittverluste durch Überspringen der Kette auf, weil die dünnen Stege der Antriebsrädchen abgenutzt waren.
Es geht ganz gut wenn man langsam druckt, so bis 50mm/s auf der Y-Achse und 100mm/s auf der viel leichteren X-Achse waren problemlos und zuverlässig möglich.

Doch zurück zum Thema: Hallo Welt!
Ich habe mit dem 3D-Drucker das erste Teil gedruckt, es sollte was nützliches sein: Also wurde es ein Filamentspulen-Abroller mit 608 Kugellagern.
Der erste Druck

Ich habe davon mehrere gedruckt, und da zeigten sich auch gleich mehrere Probleme:
*Das Modell ist mist. Die STL-Datei fehlerhaft (äußert sich im Versatz des „Aufbaus“ nach Rechts, die Laschen für die Kugellager haben die Symmetrieachse sind außermittig). Ich habs dann später selbst nochmal neu konstruiert.
*Der Materialfluss aus dem Hotend kommt überhaupt nicht in gang, größere Druckgeschwindigkeiten unmöglich
*Es zieht viele Fäden und macht haufenweise „blobs“.

Aber es druckt! 😀

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Selbstbau 3D-Drucker Teil 11- Firmware und Hostsoftware

Firmware aufspielen
Die Reprap-3D-Drucker benutzen einen Arduino Mega 2560 (Stand 2014) und Ramps 1.4. Diese Hardware ist offen, dass heißt die Schaltpläne und Platinenlayout stehen jedermann kostenfrei zur Verfügung. Es gibt auch Elektroniken, auf denen der Mikrocontroller, die Motortreiber und was man sonst noch so braucht, zusammen auf einer einzigen Platine sind, das bringt aber nicht unbedingt Vorteile beim Nachbau, so können die Motortreiber z.B. bei defekt nicht ausgetauscht werden.

Typischerweise läuft darauf eine Firmware wie z.B. Marlin oder Repetier. Repetier bietet auf der Internetseite ein Onlinetool zum erstellen der Firmwarekonfiguration an, welches die Sache stark erleichert.
Zum Eingeben der korrekten Werte in das config-tool kann ich den Rechner von Josef Prusa wärmstens empfehlen. Dort etwas herunterscrollen und man findet die Javascript-Rechner für die Schrittmotor-Steps u.s.w. Korrekturen können natürlich auch noch später vorgenommen werden.
Es gibt noch andere, ich habe mich jedoch ohne größere Umschweife für Repetier als Firmware entschieden, da ich für diesen Drucker Repetier-Host auf dem Computer verwenden möchte.

Die Arduino-IDE muss zum installieren der Firmware auf dem Computer installiert werden, danach Repetier in einen Ordner entpacken und die Config da hineinkopieren, dann repetier.ino mit der Arduino-IDE öffnen.
Den Arduino Mega anstecken per USB (ggf. USB-Seriell Treiber noch installieren, die sind sowohl bei Arduino als auch bei Repetier-Host mit dabei) und in der Arduino-IDE „upload“ ausführen. Dabei wird die Firmware kompiliert und aufgespielt. Das wars schon erstmal.

Hostsoftware konfigurieren
In Repetier muss neben der virtuellen Usb-seriell-schnittstelle auch die Art und Maße des Druckers und Hotend eingegeben werden.
Das ist nicht weiter schwer und weitgehend selbsterklärend. Hier erstmal grob die Maße vom Druckbett u.s.w. eingeben.
Dann mit dem Arduino verbinden und rechts die Registerkarte für Manuelle Kontrolle auswählen.
Die manuelle Steuerung hilft sehr beim Funktionstest zur Inbetriebnahme. (Die Elektronik sollte in der zwischenzeit komplett zusammengesteckt und verkabelt sein)

Richtungen und Endschalter.
Hier hatte ich gewisse Probleme, da nirgendwo so richtig klar wurde, wo denn im Koordinatensystem des Druckers nun der Nullpunkt sein sollte. Bei meinem CTC mit Sailfish-Firmware ist der Nullpunkt in der Mitte des Druckbettes. In Repetier-Host soll jedoch die Koordinate der vorderen linken Ecke des Druckbetts mit positiven Werten eingegeben werden. Hä??

Naja, das wirds eben anders gemacht. Wenn man aber keine Ahnung hat wie es gewünscht ist, tut man sich schwer festzulegen welcher Endschalter den Maximum- und welcher den Minimum-Wert einer Achse abbildet und wie herum nun die Motoren richtig drehen. Die Drehrichtung kann durch umdrehen der 4poligen Pfostenstecker auf der RAMPS-Platine leicht umgekehrt werden.

Also deshalb hier einmal im Bild:
Von durch auf das Portal gesehen, ist der Urpsrung des Koordninatensystems hinten links.
Koordinatenursprung

Nochmal für Leute mit Brille: 🙂
Koordinatenursprung

Um in Repetier-Host den maximalen Fahrweg einzustellen, muss man also das Druckbett ganz nach hinten schieben, ein Maßband, Meterstab, oder was man eben zum Abmessen so zur Hand hat bereithalten, sich den Nullpunkt irgendwie markieren, und dann das Bett ganz zum anderen Ende schieben und den Fahrweg messen. In Millimeter.
Ein paar Millimeter kann man zur Sicherheit noch abziehen, damit es nicht immer gegen das mechanische Ende poltert.

Jetzt wo klar ist, wo NULL ist, ergibt sich auch, ob die installierten Endschalter den Minimum-Wert oder den Maximum-Wert einer Achse representieren.

In meinem Aufbau ist z.B, die X-Achse gegenüber dem Prusa-Entwurf verdreht montiert, weil das günstiger war mit den mechanischen Platzverhältnissen den X-Motor vor dem Aufbau zu haben, statt zwischen den Z-Achsen und dem Portal. Wenn aber der Motor mit seiner Kabelzuführung auf der rechten Seite ist, ists auch irgendwie doof links noch einen weiteren zusätzlichen Drahtverhau anzufangen wegen dem Endschalter.
Deshalb ist bei mir der X-Endschalter ein Maximum-Endschalter, die anderen beiden Minimum-Endschalter am Nullpunkt.

Bei der Z-Achse ist ein Maximum-Endschalter auch nicht sooo schlecht, kann man doch ohne mechanische Einstellarbeiten leicht durch parametrieren der Software und/oder Firmware den Z-Nullpunkt verschieben. Da ich für die spätere Bohrfunktion aber den Nullpunkt ohnehin manuell einstellen möchte, kann der Nullpunkt zum Bett einstellen ruhig fest sein.

Stellt man fest, das die Endschalter entgegen der eingegebenen Konfiguration in der Firmware doch woanders liegen, lässt sich das in der config.h einstellen und die Firmware neu in den Arduino einspielen. Wichtig: Neben dem vorhandensein der Endschalter per True/False Flag und dem Aktivieren/Deaktivieren der dazugehörigen Pull-Up Widerstände der Arduino/Atmega Portpins muss zusätzlich in der Firmware noch die Richtung eingegeben werden, die beim „Homing“ gefahren werden muss, um zum Endschalter zu fahren. Das Umkonfigurieren der Endschalter allein reicht nicht.
Software-Endstops für die gegenüberliegende Seite die nicht durch einen Endschalter gesichert ist, ist ebenfalls zu empfehlen. (Muss dann auch geändert werden, wenn man einmal dabei ist daran herumzufummeln)

Noch ein weiterer Hinweis: Änderungen von Parametern in der Firmware, die zusätzlich im EEProm ableget sind, werden auf dem Drucker nicht automatisch wirksam. Entweder muss man das EEprom löschen (da gibts einen Gcode Befehl), die Firmware ohne und dann nochmal neu mit EEProm-funktion hochladen und starten oder besser gleich mit Repetier die entsprechenden Werte im EEProm ändern. Da Betrifft hauptsächlich die maximalen Fahrwege, die Extruder- und Achsen „Steps per Millimeter“ und die Regelung der Heizfunktionen.

Einstellen des PID-Reglers für den Druckkopf:
Es gibt eine Autotune-Funktion in der Firmware, die die Werte für P, I und D ermitteln soll.
Leider hat sich dabei in meinem Fall (mit 24V 40W Heizelement an 30V) trotz mehrfachen Ausführen der Funktion und Eintragen der ausgegeben Werte (aus dem Log) keine gute Heizungsregelung eingestellt.
Ich habe dann in „Trial & Error“ händisch ein wenig daran herumgespielt während der Drucker etwas druckte, und bin erstmal bei niedrigen Werten hängen geblieben: P:2, I:2, D:2,5
Die Schwankungen sind etwa genauso klein wie die Meßfehler im kalten Zustand.

Selbstbau 3D-Drucker Teil 10- Hinweise zum Aufbau

Hier noch eine Sammlung von Hinweisen zum Aufbau der Konstruktion.
Ich werde das noch weiter ergänzen, wenn mir noch Dinge dazu einfallen.

*Rechtwinkligkeit der Achsen zueinander
Damit später alles Maßhaltig werden kann, ist auf jeden fall mit einem Anschlagwinkel zu Prüfen, ob die Achsen wirklich korrekt rechtwinklich zueinander ausgerichtet sind.
Ich habe die Holzteile auf einer großen Zuschnittsäge herstellen lassen, so daß diese auch sehr genau rechtwinklig waren.
Trotzdem beim Verkleben und zusammenschrauben immer den Winkel mit angehalten, man drückt das ja leicht etwas schief am anfang.

*Abstützung des Portals nach hinten oder Verschrauben auf Bodenplatte
Das Sperrholzportal hat nach hinten zu wenih Fläche um sich nennenswert abzustützen, und die bei mir fast 80 cm langen M10 Gewindestangen der Y-Achse sind definitiv viel zu wobbelig um das Portal wirklich senkrecht zu halten.
Mein Plan ist es, das Holzportal zusätzlich auf einer Tischlerplatte anzuschrauben, damit alles fest steht. Man könnte aber auch eine Strebe zum hinteren Ende des Fahrgestells der Y-Achse anbringen.

*Einschlaggewindemuttern im Boden als Vorschlag
Damit die Y-Achse leicht demontierbar ist, und das Portal zum Tansport von der Y-Achse getrennt werden kann, habe ich nicht nur die Kabel der Y-Achse (Motor, Endschalter und Heizbett mit Temperaturfühler) über Stecker geführt, sondern auch die Y-Achse abschraubbar gemacht. Dazu hat das untere Holzbrett von unten her Einschlagmuttern mit M4 Gewinde bekommen, in die die Halteschellen für die 10er Gewindestäbe der Y-Achse eingeschraubt sind. Die Verbindung vom Portal zur großen Holzplatte als Bodenplatte werde ich dann genauso Herstellen.

*Vorschlag Zugluftschutz mit außenliegenden Motoren
Etwas schwierig ist es mit dem ABS-Druck.
Meine Erfahrung mit dem CTC-Drucker (den ich komplett geschlossen habe) ist es, das 40-45 grad Lufttemperatur im Drucker schon gute Resultate bringen können. Zumindest bei kleineren Teilen wie den Komponenten des Prusa I3.
Im Grunde ist eigentlich nur Zugluft so gut als möglich zu vermeiden.
Ich hatte die idee, um den Fahrweg der Y-Achse Plexiglaswände zu stellen und dabei einen Spalt für die Führungen der X-Achse zu lassen.
Ob das wirklich ausreicht wird wohl ein Test mit Wellpappewänden zu späterem Zeitpunkt noch zeigen müssen.

*Maßhaltigkeit: Ausrichten des Drucktisches.
Ich habe zur ersten Ausrichtung des Drucktisches ne Wasserwaage genommen. Vorher muss natürlich der Tisch auch „im Wasser“ sein.
Auch gut funktioniert es, einen Universalmeßschieber mit Tiefenmaß auf den Tisch zu halten und mit dem Tiefenmaß an den Verstellschrauben nach unten zum Boden einen gleichmäßigen Abstand herzustellen.
Ist der Drucktisch erstmal gerade, durch verdrehen der zwei Z-Gewindestangen die X-Achse in Waage bringen.
Ein guter Tipp ist es (wenn vorhanden) eine Meßuhr zu verwenden und sich einen Halter herzustellen, um die Meßuhr auf die Führungswellen der X-Achse einzuhängen und diese exakt parallel zum bereits einjustierten Tisch auszurichten. Danach dann den Koppeltrieb anschrauben (oder in der Originalbauweise die Wellenkupplungen festschrauben)

*Maßhaltigkeit: Kalibrieren der Fahrwege
Mit dem Hostprogramm/Manuelle Fahrbefehle die Wagen über möglichst große Strecken fahren lassen und genau den zurückgelegten Weg abmessen, und dann im Dreisatz die Steps/mm ausrechnen im EEProm des Druckers anpassen.
Man kann auch z.B. den Drucktisch gegen das Tiefenmaß des Meßschiebers fahren lassen und den zurückgelegten Weg somit genau messen.

Selbstbau 3D-Drucker Teil 9- Elektronik

Das wird ein umfassenderer Artikel. Der Artikel wird noch weiter vervollständigt.

Ich habe folgende Themen auf dem Programm:
Arduino Mega 2560-16
Ramps 1.4
Geetech Fullgraphic Smart Controller
Optische Endschalter
Pololu A4988 Schrittmotortreiber
Kabelwege

Arduino Mega 2560-16
Da gibts nicht viel dazu zu sagen, der wird einfach gekauft und dann hat man ihn.
Ach doch noch was: Der eingebaute Spannungsregler zum Erzeugen der 5V Betriebsspannung ist ein Linearregler, und der hat bei 12V schon arg zu kämpfen seine Verlustleistung loszuwerden. Der kann nicht aus dem 24V Netzteil versorgt werden. Bei meinem sainsmart Arduino Clone ist 12V für den Energiebedarf (da hängt ja auch noch der Smartcontroller und dessen Displaybeleuchtung mit auf der 5V Schiene) schon zu viel, da steigt er durch Strombegrenzung und Spannungsfall auf der 5V schiene langsam aus. Soll der Drucker ohne USB-Anschluß zum Hostcomputer von der SD-Karte drucken können, ist hier also ein externer Spannungsregler für 5V, oder die versorgung des Arduino-Board über die Hohlsteckerbuchse mit 7-10V notwendig, damit der Spannungsregler auf dem Arduino nicht überhitzt.
Wichtig: Bei Betrieb der Motortreiber/RAMPS mit 24V muss unbedingt die Diode unter dem Motortreiber ausgelötet werden, die die Spannung vom Ramps auf den Spannungsreglereingang des Arduino einspeist. Näheres findet sich im Reprap-Wiki zum Ramps 1.4.

Ramps 1.4
Ramps 1.4 ist ein Motortreiber-Aufsatz „Shield“ für den Arduino Mega. (Reprap Arduino Mega Pololu Shield).
Es können 5 Motortreiber aufgesteckt werden und zudem befinden sich hier noch die elektrischen Anschlüsse für Temperaturfühler, Heizbett, Extruderheizung, Kühl-Lüfter für das Druckstück und der Anschluß für das Heizbett und die Endschalter.
Die Pololu Motortreiber (bei Verwendung des A4988!) müssen mit dem Poti von den dicken Stromanschlüssen wegzeigen.

Opo-endstop an Ramps

Auf der RAMPS-Platine muss bei Verwendung von 24V eine Diode ausgelötet werden. Der Heizbettanschluß kann nur 11A Schalten, die große Polyfuse ist nur für 16V geeignet und muss gegen ein 35V-Typ getauscht werden, oder durch etwas anderes (z.B. KFZ-Flachsicherung) ersetzt werden. Die FET sind nicht die allertollsten und können durch welche mit niedrigerem RDSon-Widerstand getauscht werden um höhere Ströme schalten zu können. Im Fall des Heizbett müssen dazu aber zusätzlich die Leiterbahnen verstärkt werden.

Damit alles korrekt funktioniert, müssen alle in der Firmware konfigurierten Temperaturfühler auch angeschlossen sein!

Anschluß der Motoren:
Der Anschluß der Schrittmotoren ist unklar, auf der Platine steht jedoch 1A, 1B, 2A, 2B an den Stiftleisten. Bei den Motoren entsprechend das Datenblatt hernehmen und die Anschlüsse 1A/1B jeweils einer Spule, und 2A/2B der anderen zuweisen, oder die zugehörigkeit der Leitungen zu den beiden Wicklungen einfach mit einem Widerstandsmeßgerät ermitteln. Durch drehen des Steckers kann nachher die Drehrichtung des Motores noch korrigiert werden.

Anschluß der Endschalter: Bei optischen Endschaltern sind die Schaltzustände leider nicht so wohldefiniert wie bei mechanischen Endschaltern (kurzschluß nach masse oder pullup direkt am Arduino-Port).
Hier muss die fehlende Entstörung der Eingänge mit einem Tiefpass noch ergänzt werden. Ich habe mir dazu eine kleine Lochrasterplatine zum zwischenstecken zusammengelötet.
Erfolgreich war ein Serienwiderstand von 1,8 Kiloohm und ein Keramikvielschichtkondensator zu 100nF nach Masse. Ohne den Tiefpassfilter wurden die Endschalter bei laufenden Motoren häufig willkürlich als ausgelöst erkannt, obwohl gar keine Auslösung bestand und die Lichtschranke nicht unterbrochen wurde. Offenbar ist in der Repetier-Firmware auch keine Software-Entprellung „eingebaut“ und jeder kleine eingestreute Transient lässt den Eingang kippen.

Opo-endstop an Ramps

Beim Verlängern der Leitungen habe ich ja Flachbandkabel eingesetzt. Um Störungen zwischen den Motorleitungen zu den Endschalterleitungen zu vermeiden habe ich eine Ader dazwischen freigelassen, was jedoch ohne den Tiefpass am Ramps nicht ausreicht, um einen ordentlichen Betrieb zu erreichen :/

Pololu A4988 Schrittmotortreiber
Stepstick-Platinen
Die Motortreiber kamen bis auf die Stiftleisten vollständig aufgebaut bei mir an, ich musste also nur die Leisten noch anlöten.
Am Poti kann man den Motorstrom einstellen. Mit dem Uhrzeigersinn wird der Strom größer.
Die Referenzspannung kann man mit einem Spannungsmesser direkt am beweglichen Teil des Potis erfassen und gegen Masse messen.
Die Referenzspannung muss entsprechend dem zulässigen Motorstrom der verwendeten Schrittmotoren ausgerechnet und eingestellt werden (oder niedriger). Man kann auch die Motortemperatur im Auge behalten und ggf. noch etwas reduzieren.

Geetech Fullgraphic Smart Controller
Der Smart Controller wird nur angesteckt und bekommt seine Daten per I2C vom Arduino. In der Firmware muss entspechend der Controller „Reprapdiscount Full Graphic“ eingestellt sein. Nicht verwechseln mit dem anderen Reprapdiscount smart controller mit 4 zeiligem LCD.
Es gibt berichte, das das Vollgraphikdisplay die Ausführung der Firmware bremsen würde. Die Aussagen sind zum Teil wiedersprüchlich. Ich werde das beobachten.

Kabelwege
Energiekette zur X-Achse:
Energiekette zur X-Achse
Neben der Energiekette zum Heizbett, kommt auch zur X-Achse eine Energiekette zum Einsatz, um Knickstellen an den elektrischen Anschlüssen zu vermeiden. So werden Kabelbrüche vermieden.

Prusa I3 Boxed Verkabelung

Zum Druckkopf habe ich den Kabelstrang an den Teflonschlauch fürs Filament angebunden, da soll dann später noch solches Wickelband herum, wenn der Kabelbaum komplett ist. Ich habe bereits zusätzliche Leitungen für eine LED-Beleuchtung am Druckkopf und die Lüfter für die Extruderkühlund und die Werkstückkühlung vorgesehen.

Der restliche Kabelsalat verschwindet einfach mit anschraubbaren Kabelbinder-Haltesockeln an der Rückseite der Konstruktion.
Das Netzkabel am Netzteil ist noch ein Provisorium, da muss noch ein Isoliergehäuse über die Schraubkontakte und einen Netzschalter hätt ich auch gern. Ob ich noch einen Kaltgeräteanschluß dazwischen setze oder das Netzkabel lieber mit einer Zugentlastungsschelle sichere, weiß ich auch noch nicht. Ein festes Kabel kann nicht aus der Buchse rutschen.