Technischer Blog hauptsächlich mit Themen zu 3D Druck
Ich muss endlich mal mit meinem ArcadePi weitermachen.
There’s something about 3D printed video game devices which just scream ‚FUN“. We have covered a variety of gaming devices like the Super Game Pi, as well a
Quelle: This Multi-material 3D Printed Pi-Boy Classic Is a Stunning Gaming Device – 3DPrint.com
Ist schon cool, was man so alles drucken kann. Wobei Statuen nun nicht gerade die allerbesten Sachen sind. Aber dennoch sind es meistens solche Sachen, die man sich als erstes ausdruckt oder ausdrucken lässt.
Auch die Metalldrucke (SLM/SLS) sind schon sehr gut geworden und werden erschwinglicher.
The 3D printed Batman is here: as the first company to secure official licensing of the DC superhero, Launzer.com has made 3D printed Batman figurines available
Heute sind mein Tritan und mein PCTPE von Taulman gekommen.
Als erstes habe ich das Tritan ausgepackt. Der Faden ist ist sehr klar. Beim Auspacken muss man unbedingt darauf achten, dass sich das Filament nicht abwickelt. Ich hatte meine Tritan-Rolle gerade in den Filamenthalter gehängt und schon hat sich die halbe Rolle von selber abgerollt. Bei einer länger gelagerten Rolle tritt der Effekt vielleicht nur abgeschwächt auf. Bei meinem Filamethalter musste ich die Rolle nun künstlich bremsen 🙂
Wie auch Tom in seinem Review sagte, waren bei mir ebenfalls vereinzelt kleine Bläschen im Filament.
Druckobjekt sollte mein Seifenhalter sein: http://community.shapedo.com/guin/small_soap_holder
Ich habe mit folgenden Parametern gedruckt:
Temmperatur Düse: 265 °C
Temeratur Heizbett: 130 °C
Druckgeschwindigkeit: 40 mm/s
Düsendurchmesser: 0,8 mm
Schichthöhe: 0,3 mm
Die empfohlene Drucktemperatur ist 275°C.
Ganz zufrieden bin ich mit dem Ergebnis noch nicht.
Ich werde noch mal eine kleinere Düse verwenden.
Das Material selber ist sehr stabil und verbiegt sich weniger beim Drucken als ABS. Und es hält, im Gegensatz zu den Nylon Filamenten, gut auf meiner Aluminium-Dauerdruckplatte.
Eine Rolle grünes Filament hat sich dem Ende zugeneigt. Mit dem Rest habe ich einfach dem von letzten Mal in der Höhe hochskalierte Becher gedruckt.
Hier noch mal der normal skalierte Becher.
Und hier sieht man zwei in der Höhe vergrößerte Becher.
Wie man sieht, konnte ich mit dem Restfilament den Becher noch fast zuende drucken. Links der gelbe Becher hat seine volle Höhe erreicht. Was mich aber erstaunt hat, war, dass der grüne Becher mit 0,46 mm Wandstärke regelmäßige und symmetrische Dellen in der Wand hat. Zuerst dachte ich, dass der Slicer da einen Fehler gemacht hat, aber das Modell sieht gut aus. Zum Testen habe ich den Becher dann noch einmal so dünnwandig ausgedruckt. Das Ergebnis war reproduzierbar. Ich habe dann die Düse von 0,4 mm auf 0,8 mm geändert. Die Wandstärke ist dabei auf 0,96 mm angetiegen. Bei diesem Modell, hier gelb rechts im Bild zu sehen, weißt keine Wellen in der Wand auf.
Ich gehe davon aus, dass die Wellen duch termische Spannungen entstanden sind und von der geometrie des Objektes abhängen.
Auf jeden Fall sieht es mit den Dellen in der Wand sehr chic aus und schmeichelt der Hand beim Anfassen.
Ich hatte schon mal meinen Arbeitsplatz am 3D Drucker etwas ausgeräumt.
Die Halter für die beiden Lüfter, die auf die Mototrtreiber pusten, sind mir recht gut gelungen. Da habe ich nun noch ein paar mehr von ausgedruckt un den gesamten unteren Rand mit abgedeckt.
Die Halterungen habe ich aus ABS gedruckt. Noch während des Druckens sind Spannungsrisse im Modell entstanden. Der Funktion schadet es aber nicht wirklich und ans Brett geklemmt sieht man die Risse auch nicht mehr. Ich brauche einen konstant temperierten Druckraum.
Es sieht nun schon mal viel sauberer aus. Die Schalter für die Mikroschritte (rechts) haben ebenfalls ihren Platz an einem der Lüfterhalterelemente gefunden.
Vor einiger Zeit habe ich versucht eine eigene Schusswaffe auszudrucken. Herausgekommen ist dabei diese Gummiband-Pistole. Eigentlich ganz simpel. Man kann mehrere Gummibänder einspannen. Wenn man den Abzug betätigt, wird eines der eingespannten Gummibänder abgeschossen. Erstaunlich präzise sogar. Die Reichweite ist nun nicht so groß, aber für Gefecht innerhalb der Wohnung reicht es aus.
Der Nachfolger kommt sogar ohne Schrauben aus. Was den Zusammenbau etwas vereinfacht.
http://www.thingiverse.com/thing:603697
Bei dem RADDS in den Versionen bis 1.1 gab es keine Schalter oder Jumper, wie beim RAMPS. Ab Version 1.2 befinden sich Microschalter auf der Unterseite des RADDS. Zum Einstellen der Mikroschritte muss also jedes Mal das RADDS vom Arduino DUE getrennt werden. Für mich war und ist das eine unbefriedigende Lösung. Auf dem RADDS selber ist an keiner anderen Stelle Platz. Also habe ich mir überlegt, die Schalter nach aussen zu führen.
Ich habe hier die RADDS Version 1.1. Dort sind eh keine Schalter eingebaut.
Als erstes trennt man die Leiterbahnen für MS1, MS2 und MS3 auf. Standardmäßig sind diese Leitungen auf 3,3 V gelegt, was für gewöhnlich bedeutet, dass die Schrittmotortreiber mit höchster Mikroschrittzahl laufen sollen. Nach dem Auftrennen wird ein ausreichend langes (dünnes) Kabel an MS1, MS2 und MS3 gelötet. Für jede Achse (X, Y, Z) und jeden Extruder, den man einstellen möchte, einzeln. Ich habe X, Y, Z, E1 und E2 mit Leitern von einem Flachbandkabel versehen. Das sind schon mal 15 Kabel. Hinzu kommen noch einmal eine Leitung für 3,3 V und eine für Ground. Ground ist zwar nicht unbedingt notwendig, aber die eine Leitung mehr oder weniger macht auch nicht viel mehr Mühe. Ausserdem ist es sicherer, wenn MS auf 3,3 V oder Ground gelegt ist. Bei einem offen gelassenen Ende und gerade bei längeren Leitungen können Fremdsignale in die Leitung einstreuen. Keiner möchte, dass ein Drucker mitten im Druck mal kurzzeitig von 32 Mikroschritten auf 128 Mikroschritte umschaltet. Das wäre dann so, als würden Schrittverluste auftreten.
Die 3,3 V und den Ground habe ich mir auf der Unterseite von den Pins der Endschalter geholt.
Auf der anderen Seite des Flachbandkabels habe ich kleine günstige Umschalter (3 Kontakte) angelötet. Die Leitung von MS1, MS2 und MS3 kommen jeweils bei einem Schalter an den mittleren Kontakt. Die 3,3V kommen an den oberen Kotakt und Ground an den unteren Kontakt. Wenn man sich bei allen Schaltern an dieses Konzept hält, bedeutet die Schaterstellung oben = heigh und Schalterstellung unten = low.
Die drei Schater zum Einstellen des zweiten Extroders sind hier noch nicht zu sehen. Vorsorglich habe ich die Leitungen schon mal mit nach Außen geführt. Bisher gibt es keine Probleme mit den Schaltern und dem Drucker. Diese Modifikation ist natürlich nur etwas für Leute, die oft an ihrem Drucker experimentieren und die Anzahl der Mikroschritte oft ändern.
Anfangs waren bei meinem Drucker Endstopps mit Hall-Sensor verbaut. Diese Hall-Sensoren messen das Magnetfeld. Wenn nun also ein kleiner Magnet an diesen Hal Sensor kommt, wird dies vom System erkannt. Die verbauten Hall-Sensoren arbeiteten mit 5 V und gaben ein 5 V Signal aus. Soweit gut. Die 5 V waren bei meinem alten System auch vorhanden. Nur seit der Umstellung vom Arduino Mega auf den Arduino DUE wurde es komplizierter. Der DUE arbeitet nur noch mit Signal-Eingangsspannungen bis 3,3 V. Am einfachsten und billigesten war es nun erst einmal, die Hall-Sensoren duch mechanische Endschalter auszutauschen. Diese benötigen keine Versorgungsspannung und schalten einfach nur.
Nur wie festmachen? Die Hall-Sensoren, da diese berührungslos arbeiten, waren ausreichend mit einfachem doppelseitigen Klebeband befestigt. Bei den mechanischen Endschalter reicht die Klebefläche auf dem abgerundeten Aluprofil nicht aus. Nun bitte nicht über meine Lösung lachen. Ich habe eine alte EC Karte genommen und diese mit Nutenstein und Schraube am Profil befestigt. Die nun ebene und große Auflagefläche war ausreichend zum Ankleben der mechanischen Endschalter. Die Höhe der Endschalter konnte man nun über das Lösen der Schrauben bewerkstelligen.
Wirklich bequem war das nicht. Immer Schrauben lösen und wieder anziehen. Beim Anziehen der Schrauben hat sich die Höhe dann auch oft verstellt. Ich habe mir dann einen Halter ausgedruckt, den ich an das Profil klammern kann. Dieser sitzt auch ohne Kleber und Schrauben stramm am Aluprofil, lässt sich aber immer noch per Hand auf und ab schieben.
Der Weisheit letzter Schluss war dies jedoch auch nicht. Der Schlitten, bei dem die Endschalter auslösen sollen, hat eine hohe Geschwindigkeit und entsprechend groß ist auch die Aufprallkraft auf den mechanischen Endschalter. Dieser bewegte sich dann immer ein kleines bisschen, was die Kalibrierung des 3D Drucker sehr schwer machte.
Ich hatte mich dann nach einer fertigen Lösung umgeschaut, die mit 3,3 V arbeitet. Der Angelo hat in seinem Shop eben solche. Das Ausgangssignal ist 3,3 V. Nur leider brauchen diese Hall-Sensoren eine Eingangsspannung von 5 V.
Wie man nun aber auf dem Schaltplan für das RADDS sehen kann, gibt der Anschluss für die Endschalter nur 3,3 V aus. Glücklicher Weise hat AUX1 ganz in der Nähe 5 V. Dort habe ich mir dann die 5 V Versorgungsspannung für die Hall-Endschalter abgeholt. Da ich bequem bin und die Anschlussstecker für die Endschalter nicht ändern wollte, habe ich eine kleine Steckerleiste angepasst.
Diese kleine 5 V Leiste ist von unten isoliert. Ich habe die Leiste dann an die Stelle geklemmt, wo normalerweise die Stifte für die 3,3 V Versorgunsspannung sind und die Stecker dort einfach aufgesteckt.
Nun konnte ich den 3D Drucker wieder gut kalibrieren und ich muss bei den ersten Druckschichten nicht mehr danaben sitzen und per Hand ausgleichen.
Da ich nun die RAPPS128 Schrittmotortreiber bei mir eingebaut habe und diese Treiber keine (einfache) separate Spannungsverorgung für die Schrittmotoren haben, habe ich endlich mal meine gesamte Elektronik für den 3D Drucker von 12 V auf 24 V umgestellt. Einfach so mehr Spannung anlegen darf mannatürlich nicht. Als erstes wäre da der Arduino DUE, der über die Eingangsspannung des RADDS mit Strom versorgt wird. 24 V ist für den Arduino DUE zuviel. Laut Datenblatt soll man im Dauerbetrieb nicht über 12 V gehen. Der Entwickler des RADDS schlägt vor, die Diode D1, über die der DUE die Spannung bekommt, durch 3 Zenerdioden mit jeweils 4 V zu ersetzen. Ja, kann man machen, aber wirklich schön ist das nicht. Ich habe die Diode D1 nun einfach durch einen Schaltregler ersetzt. Dieser wandelt die 24 V des RADDS in 9 V für den DUE um. Das funktioniert wunderbar und es ist sogar weniger Lötarbeit als 3 Zenerdioden einzulöten.
Zum Einsatz kommt hier ein kleiner Schaltregler von Traco Power. Diese sind nicht ganz billig. Jedoch hatte ich den noch von meinem Microslicer übrig.
Als nächstes machen die Lüfter dann noch Probleme. Meine Lüfter sind für 12 V ausgelegt. Zum Glück sind die Lüfter recht robust und könnten sogar eine Zeit lang an 24 V betrieben werden. Nur leidet dann die Lebensdauer der Lüfter extrem (Verschleiß der Lager und Überhitzung der Elektronik). Mein Hotend-Lüfter wird mit einer PWM-Steuerung angesprochen. In der Firmware (Repetier Firmware) kann man einstellen, wie hoch die maximale Einschaltdauer des PWM-Signals sein soll. Ich habe den Wert von 255 (Maximum) auf 120 runtergesetzt. Eigentlich wäre ein Wert um die 70 richtiger gewesen, denn bei verdoppelter (Gleich-)Spannung (12 V auf 24 V), verdoppelt sich auch der Strom durch einen (ohmschen) Verbraucher und sich somit die Leitung quadratisch erhöht. P = U x I; I = U / R => P = U² / R. Statt 255 durch 2 zu teilen, müsste man durch 4 (2²) teilen, um auf die gleiche mittlere Leistung des PWM-Signals zu kommen. Der Lüfter fängt bei max PWM 60 nur an zu pfeifen, bei 120 ist der Lüfter immer noch schön ruhig.
Als Letztes ist da noch mein Hotend selber, bzw dessen Heizelement. Dieses ist für 12 V ausgelegt. Da dieses Heizelement nur ein einfacher Widerstand ist, ist diesem erst einmal die Spannung egal, die an ihm anliegt. An 12 V hat das Heizelement eine Leistung von ca 60 W. Der Widerstand beträgt somit grob 0,5 Ohm. Wird die Spannung nun verdoppelt, hat das Heizelement eine Leistung von ca 244 Watt. Das ist mehr, als mein großes Heizbett an 24 V hat. Das kleine Heizelement am Hotend wird mit dieser Leitung sehr schnell, sehr heiß. Versehentlich hatte ich das PWM-Siganl nicht gedrosselt. Das Heizelement war innerhalb weniger Sekunden auf über 380°C aufgeheizt. Ist ja super, nur 1 oder 2 Sekunden warten, bis das Hotend die benötigte Drucktemperatur erreicht hat 🙂 Nur leider schafft es die Regelung nicht, diese große Leistung zu bändigen. Also muss auch hier der maximale PWM Wert gesenkt werden. Nach einigem Rumtesten habe ich den Wert dann von 255 auf 40 gesenkt. Bei diesem Wert ist die Temepraturregelung nun stabil genug, um wieder drucken zu können.
Info: Ab RADDS Version 1.2 ist schon ein Schaltregler verbaut und man kann den DUE ohne eigenen Schaltregler über das RADDS mit 24 V versorgen.
Mittlerweile habe ich nun schon ein paar Schrittmotortreiber, auch Stepsticks oder Stepper Driver genannte, ausprobiert. Zuerst hatte ich die Pololu A4988 in meinen 3D Drucker. Einer davon hatte sich schon nach relativ kurzer Zeit verabschiedet. Thermische Probleme schätze ich mal. Ich habe mich dann nach robusteren Alternativen umgeschaut. Dabei sind mit dann die DRV8825 ins Auge gefallen. Wichtig war mir, dass die Treiber kompatibel zu den vorherigen sind, damit ich nicht erst noch etwas umlöten muss. Damals war ich noch ganz neu im Thema 3D Druck und deren Technik und ich hätte mir nicht zugetraut, größere Umbauarbeiten vorzunehmen. Die DRV8825 können ein bisschen mehr Strom liefern. 1 Ampere zu 1,5 Ampere Dauerstrom. Satte 50% mehr. Beim Spitzenstrom liegen beide mit 2 A zu 2,2 A schon wieder dichter zusammen. Aber es kommt eben nicht nur auf die maximalen Spitzen an. Die DRV8825 haben auch noch dne Vorteil, dass sie bis zu 32 Microsteps (je Vollschritt) steuern können. Allerdings hatte ich das nie genutzt. Ich bin bei den 16 Microsteps, die auch beim A4988 möglich waren, geblieben.
Dann kamen im Herbst 2014 die „Silencioso“. Bis zu 128 Microsteps waren mit diesem Treiber möglich. Je mehr Microsteps, desto genauer kann der Drucker arbeiten. Theoretisch jedenfalls. Mal davon abgesehen, dass die Mechanik der Hobby- und Semiprofessionellen 3D Drucker keine Auflösungen im einstelligen Micromillimeterbereich zulassen, gibt es auch noch Fallstricke bei den Treibern, wie sie die Microsteps umsetzen. Um diese „Unzulänglichkeiten“ zu zeigen, hat der User Willy aus dem RepRap Forum einen Schrittmotor-Tester gebaut.
Hier ein schönes Video von Willy aus dem RepRap-Forum.
Kurz gesagt: Microstep ist nicht gleich Microstep.
Über das RepRap Forum bin ich auf Angelo mit seinen Silencioso gestoßen. Nicht gerade günstig diese Treiber, aber versprochen wird, bzw wurde viel. Der anfängliche Preis von ca. 40 Euro je Treiber war dann doch auch erst mal abschreckend. Die DRV8825 kosten immerhin unter 10 Euro je Stück. Als der Preis dann auf 25 Euro gesenkt wurde, habe ich mir die Silencioso auch mal bestellt. 3 Stück brauche ich für meinen Delta-Drucker. Das ist auch schon mal eine Menge Geld. Die Silencioso werden nicht wie meine vorherigen Treiber auf mein RAMPS gesteckt. Ein kleines bisschen Bastelarbeit war nötig. Aber das war nicht weiter schlimm. Doof war nur, dass mal gleich zwei von drei Treibern defekt waren. Zum Glück war es „nur“, dass die Treiber nicht stromlos geschaltet werden konnten. D.h. auch wenn die Motoren abgeschaltet sein sollten, konnte man die Achsen an den defekten Treibern nicht bewegen. Aber man konnte immerhin drucken. Kurz darauf habe ich noch mal zwei neue Silencioso bestellt. Und schon wieder ein Treiber von zwei defekt. Diesmal hat der eine defekte Treiber gar nicht funktioniert. 5 gekaufte Treiber und 2 funktionieren. Na super. Da war meine Freude groß.
In dieser Zeit hatte ich mit dann auch einen Arduino DUE und ein RADDS gekauft. Mein zuvor verwendeter Arduino Mega war zu langsam. Bei 64 Microsteps konnte ich nur noch sehr langsam drucken. Selbst bei 32 Microschritten durfte ich nicht zu schnell drucken. Viele fragen sich nun bestimmt, warum schon bei 32 Microschritten Geschwindigkeitsprobleme auftraten. Das liegt daran, dass ich 0,9° statt der üblichen 1,8° Schrittmotoren habe. Der Arduino muss also schon mal von Grund auf doppelt so viele Schritte bei 0,9° berechnen. Auch bei dem RADDS hat mich mein Unglück übrigens nicht verlassen, denn auch dieses war defekt. Nach langem Hin und Her, auch in einer Telefonkonferent mit Marcus Littwin, dem Entwickler hinter Repetier, stellte sich heraus, dass das EEPROM auf dem RADDS defekt ist. Mit dem Ersatz-DUE von Angelo lief es dann erst mal wieder einigermaßen. Nach dieser Odyssee hat mich die Motivation verlassen und ich habe erst mal alles Rund ums Thema 3D Druck liegen gelassen. Zumal die Geldreserven auch zuneige gingen.
Warum habe ich die defekten Silencioso nicht reklamiert? Ja, manchmal frage ich mich das auch. Hätte ich diese Treiber in einem mir anonymen Shop gekauft, hätte ich sie auf jeden Fall reklamiert. In diesem Fall hatte ich sie bei Angelo gekauft. Er hat mir bei allgemeinen 3D Druck Sachen und auch versucht bei meinen speziellen Problemen mit den Treibern und dem Arduino DUE zu helfen. So habe ich das Geld als Entwicklungshilfe für die RepRap Community abgeschrieben. Auch Repetier hat eine kleine Spende bekommen, da er mir ermöglicht hat, die Firmware so zu ändern, dass ich mit dem defekten Arduino DUE drucken konnte.
Was Moralisches:
Open Source bedeutet eben nicht, dass alles kostenlos ist. Es gibt viele Menschen, die ihren Lebensunterhalt mit Open Source Produkten verdienen (müssen). Auch Menschen, die nichts mit ihrer Arbeit für die Open Souce Community verdienen wollen, sollte man dann auf eine andere Weise würdigen. Diese Menschen, ob nun mit oder ohne kommerzielle Interessen, investieren viel Zeit in ihre Projekte, damit die breite Masse ein auf sie anpassbares Produkt bekommen. Also bitte nicht einfach immer nur die „kostenlosen“ Dinge abgreifen und dann auch noch beschweren. Statt mit Geld kann man natürlich auch mit Beteiligung helfen. Man kann testen, so wie ich es hier mache, oder man hilft bei der Entwicklung.
So, Moral Ende.
Also die Silencioso sind leise und die Druckergebnisse sind auch gut, wenn die Treiber funktionieren. Bei einem der funktionierenden Treiber stellte sich noch ein anderes Problem heraus. Wie ich schon schrieb, werden die Silecioso nicht auf das RAMPS oder RADDS gesteckt, sondern hinten mit einem Gehäuse an die Schrittmotoren geschraubt. Eigentlich keine schlechte Idee. Bei meinem nur ungünstig, da ich dann nur noch schwer an die Stelpoti für Strom und Decay komme. Auch die Schalter zum Einstellen der Mikoschritte sind nur schwer erreichbar. Aber weiter zum Problem. Die Platine mit dem Treiber wird in ein lackiertes Metallgehäuse gelegt. Bei einigen Treibern passt die Platine allerdings nur sehr stramm in das Gehäuse. An einer Stelle hat die Platine an der Seite einen Messpunkt (für Vref, Motorstrom). Dieser Messpunkt kann sich mit der Zeit duch Vibration der Schrittmotoren duch den Lack schleifen und eine Verbindung kommt zustande. Über das Gehäuse und den Schrauben wird dann weiter eine Verbindung zum Gehäuse der Schrittmotoren hergestellt. Diese wiederum sind mit dem Metallrahmen des Druckers verbunden und der Metallrahmen liegt auf Masse. Der Messpunkt hat eine positive Spannung, so dass nun eine Menge Strom abfließt und der Treiber dann heiß wird und sich abschaltet. Meine Notlösung war nun erst einmal, dass ich die Treiber nicht mehr an die Schrittmotoren geschraube habe. Das hat funktioniert. Sieht aber mehr als bescheiden aus. 😉
Während dieser ganzen Umbauarbeiten habe ich immer wieder mal ein Ton-Video aufgenommen, damit man mal den Lautstärkeunterschied zwischen den Treibern hören kann. Zuerst der Arduino Mega mit den DRV8825, dann Arduino Mega mit den Silencioso mit verschiedenen Mikroschritten und zu Guter letzt der Arduino DUE mit dem RADDS plus Silencioso.
Das Video habe ich bei Youtube hochgeladen und ihr könnt es euch auch hier anschauen.
Eigentlich wollte ich nur einmal kurz das Video hier vorstellen, aber dann ist der Text doch ein bisschen länger geworden als erwartet.
