Brainstorming: Spezieller FDM Drucker für Tabletop Miniaturen

Das ist wie gesagt ein wenig Brainstorming. Ich sehe, dass durchaus einige Miniaturen gedruckt werden, leider ist mein derzeitiger Selbstbaudrucker dafür nicht fit genug. Der Drucker wird so oder so bald durch einen besseren ersetzt, aber unabhängig davon überlege ich immer wieder, ob ein spezieller Drucker hier Vorteile bieten würde. Ich versuche einmal die Grundanforderungen zu spezifizieren:

Druckvolumen: ca.50x50x50mm
Auflösung: 25-50µm
Beheizbares Bett: Nein, vermutlich nicht notwendig
Düsengröße: 150µm, ich weiß nicht ob es kleiner geht und wie das mit dem Widerstand ist
Dualextruder: ja, wenn möglich für auflösbare Stützstrukturen

Aufgrund der geringen nötigen Verfahrwege und bewegten Massen denke ich, dass man das sogar mit dem klassischen i3 Design lösen könnte. Auch wenn es mir nicht gefällt, dass Bett auf der Y Achse bewegen zu müssen... andererseits wiegt es einen Bruchteil eines üblichen Prusa i3 Betts. Die Extruder könnte ich mir quasi fliegend auf Z-Achse vorstellen, so dass sie zwar mit hoch fahren, aber sich maximal auf der Stelle drehen, wenn nicht ein paar Zentimeter Bowdenzug ohnehin ausreichen. Das Hotend wird darunter ja maximal 5cm auf der X-Achse fahren. Als Hotend könnte ich mir eine Chimera+ vorstellen. Die 20mm Abstand zwischen beiden Düsen sollten ausreichen, dass die jeweils inaktive Düse nicht über gedruckte Strukturen fahren muss.

Aber wie gesagt, dass ist nur eine grobe Idee. Ich hoffe, dass durch geringe Gewichte, kurze Bänder oder Stangen usw. eine sehr gute Präzision bei ausreichender Geschwindigkeit erreicht wird.

Was denkt ihr? Wie schaut es bei der Größe mit Linearschienen statt klassischen Rundstangen aus? Machen unter Umständen Kugelumlaufspindeln auf irgendwelchen Achsen Sinn statt der normalen Spinden bzw. Bänder?

Wenns nur um Miniaturen bei so kleinem Bauraum geht würde ich direkt nen DLP Drucker nehmen, die Qualität kriegt man selbst mit dne kleinsten Düsen nicht hin. Afaik ist der Anycubic Photon günstig und gut.

War auch mein erster Gedanke, allerdings sind auch hier Stützstrukturen zwingend und anders als beim FDM kann man dort nicht auf ein zweites Material ausweichen, dass sich wie HIPS z.b. nachher auflösen lässt. Zudem sind die Ergebnisse selbst ohne solche Tricks beim FDM schon sehr vielversprechend und meiner Ansicht nach ist die Oberflächenqualität auch kein K.O. Kriterium, da die Miniaturen nachher mit Grundierung und Farbe übermalt werden. Das sollte die klassischen FDM Schichtstrukturen bei der Auflösung problemlos schlucken.

Trotzdem danke für deine Meinung.

... wenn du die Figuren sowieso übermalst, konntest du das auch mit einem LOM-Ansatz machen (LOM = "Laminated Object Modelling") - das waren mit die ersten "3D-Drucker" vor 1995.

Dabei werden selbstklebende Folien oder Papier aufkeklebt (oder mit Lösemittel "kalt verschweißt") und dann mit einem Laser (oder auch Tangential-Schneidmesser) die Konturen der jeweiligen Schicht geschnitten und der "Raum" zwischen den späteren massiven Teilen mit einem "Schraffur-Raster geschitten, um die Teile später herausbrechen zu können.

Nachdem die Kunden seinerzeit alle auf SLA umgeschwenkt sind und fast alle Hersteller von LOM-Geräten pleite gingen, haben sich nur ein oder zwei Firmen in Nischen halten können.

Heute gibt es ein paar Geräte, welche weißes Papier aufkleben, mit einem Tintendruckkopf um den späteren Schnitt herum (oder später sichtbare Oberseiten) farbig bedrucken und dann mit einem Messer schneiden - das gibt dann vollfarbige Objekte, die nur noch für die Haltbarkeit lackiert werden.

Hier ein Bild von so "gedruckten" Flaschenöffnern aus Papier von er Firma MCOR - die sind nur mit Klarlack drüberlackiert:

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Viktor
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Ich habe einen Moment gebraucht um den Vorteil zu verstehen. Ja, da wird die Stützstruktur gleich mitgeliefert. Eine prinzipiell saubere Sache. Aber, während ich für einen FDM Drucker quasi schon eine Teileliste im Kopf habe, bin ich mir nicht sicher wie einfach diese Technik umzusetzen ist. Ich vermute mal es gibt keinen fertigen RepRap Drucker mit dieser Technik, den man für einen Vergleich heranziehen könnte?

... einige haben 3D-Drucker mit einem Lasermodul fürs Lasergravieren bestückt - wenn du ein 3D-Objekt in der Schichtstärke des Papiers oder der Folie als SVG slicen läßt, hättest du schonmal die einzelnen Schnitt-Konturen -- was noch fehlt, sind die "Trenn-Schnitte", um den späteren Block auseinanderbrechen zu können ... und eine automatische Papier-Aufroll-Vorrichtung, wenn du nich alle Lagen manuell auflaminieren willst ...

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Viktor
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... ich mache sowas gelegentlich mit meiner CNC-Fräse oder dem Lasermarkierer - dann aber meist nur wenige (dickere) Schichten, weil ich das nur für provisorische Halterungen oder Tests brauche ...

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Viktor
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Ich wüsste jetzt nicht warum Stützstrukturen gegen DLP sprechen. Sie sind viel filigraner als bei FDM und hinterlassen nur geringe Spuren nach dem Entfernen, die man einfach mit Schmirgelpapier bearbeiten könnte, schließlich übermalst du sie ja eh...

So wie ich das sehe ist der bisherige Konsens das FDM Drucker für diese Aufgabe ungeeignet oder zumindest deutlich unterlegen sind. Gibt es noch andere Erfahrungen/Meinungen? Sonst kann man das hier glaube ich schliessen

Um dir bei der Entscheidung zu helfen:
[imgur.com]
Hier hat "mz4250" D&D Miniaturen modelliert und gedruckt. Anfangs hatte er nur einen FDM Drucker (allerdings keinen Guten), ab den Gnollen verwendet er für filigrane Sachen einen DLP Drucker. Imho ist der Qualitätsunterschied gewaltig und so nicht mit nem FDM Drucker zu schaffen.

... es gab/gibt imer wieder mal Ansätze, das mit FDM-Druck und "Fräs-Schlichten" der jeweils letzten Schicht deutlich feiner und präziser hinzubekommen, als mit FDM-Druck alleine dafür brauchts dann auch keine stabilde CNC-Fräse, sondern es reicht eine leichte Gravierspindel neben dem FDM-Kopf ...

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Viktor
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Also ich muss hier mal kurz einspringen ich habe ja auch ein anycubic Photon. die Auflösung und alles sind natürlich genial...ich weiß nicht wie es mittlerweile bei der Software um die automatisch generierten stützstrukturen steht aber denkt immer daran dass jede Schicht die gedruckt wird von der FEP Folie abgerissen werden muss. das bedeutet Kräfte.
..also selbst wenn der Püppchen Arm von sich aus gedruckt werden kann heißt das noch lange nicht dass er auch den ganzen Druck über am Körper bleibt.
Was ich dir persönlich empfehlen würde, ich habe da schon für eine studentengruppe einen Drucker gebaut mit dem irgendwelche Zellproben in kleine Töpfchen gelegt wurden und eine Stützstruktur dafür gedruckt wurde mit einer Spritze...
Die Lösung für mich war hier ein pantograph
Mit relativ wenig Aufwand kannst du so aus einer großen Bewegung eine kleine dafür aber sehr genaue machen

Stell dir vor die Führhand bei dem Ding ist dein ehemaliges hotend und dort wo der Dremel sitzt ist dein neues hotend. Sinnigerweise brauchst du einen Ursprungs Drucker bei dem das hot end oder der Tisch jeweils in beiden Achsen verfährt
[www.fluidonline.de]

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Prusa Air 2
Merlin Hotend (passiv und verlängert)

Eigenbau X300 Y500 mit verlängertem Merlin Hotend
BIQU Magician
JGAURORA A5
Anycubic Photon
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Moin,

Fals du aufs FDM beharrst würde ich mal den Tantillus R ins spiel werfen.
Durch Austausch der Übersetzung der Riemenscheiben könntest Du recht einfach die Auflösung erhöhen und anpassen.
Ein weiterer Extruder wird den Arbeitsbereich etwas einschränken tippe mal auf 70 x 100.
Drucken tut er vom haus aus aber schon sehr genau und sauber.
Die Z auflösung beträgt bei bei einem 0,9° Nema17 0,05mm im Vollschritt sicher lässt sich da über eine weitere Umlenkrolle oder ein 1:5 Getriebe Nema17 noch etwas mehr raus holen.
Die Extruder würde ich falls es nicht so auf die Optik an kommt noch über den TR aufhängen, so wie es schon einige bei den Deltas gemacht haben der Bowden wäre so auch nur recht wenige cm lang und nicht gebogen.

Insgesamt würde sich so der Aufwand an Neuentwicklungen in grenzen halten.

Um ein Ozzen des 2. Extruders zu verhindern könnte man sicher auch über ein Dual X-Carriage nachdenken. Da wäre ein I3 aber denke ich die bessere Wahl.
Beim TR müsste man doch massiv an den Achsen umbauen und der Verfahrweg wäre sicherlich dann auf 50x80 mm begrenzt und die Y Achse müsste auch noch beide X-Achsen mitschleppen.

Soviel zum Brainstorming meinerseits.

Gruß Micha

Bezüglich FDM oder SLA ist der Punkt mit dem einen kenne ich mich schon Recht aus und habe auch schon diverse Erfahrungen gemacht, kein Wunder bei Billig China Teilen, viel Selbstbau und dem klassischen obligatorischen Hotend Notstop im Druckbett nach 12 Stunden basteln und 20. Kaffee....

Subjektiv kommt noch eine Erwartungshaltung dazu. Bei FDM kann ich einschätzen was ein guter oder schlechter Druck ist. Bei SLA fange ich bei Null an. Zudem ich schon sehe, dass auch diese Thematik schnell komplex wird. Ich sehe auf die Schnelle drei verschiedene SLA Techniken, die qualitativ angeblich stark variieren.

Dazu kommt der Material Aufwand auf der objektiven Seite. Das meiste, was ich in ein Experiment Miniaturen FDM Drucker stecke kann ich anderswo borgen oder nachher für andere Drucker verwenden.

Der Ansatz über einen Pantograph klingt sehr interessant. Mein Gedanke wäre hier meinem eh geplanten Sparkcube v1.1 XL einen Pantographen als quasi Wechselhotend zu verpassen. Ich bin nur etwas skeptisch was die Toleranzen im Pantographen angeht. Als Nicht Metaller/Maschinenbauer kann ich so etwas kaum mit ausreichender Qualität selbst bauen. Reicht die Proxxon Lösung hier in der Praxis?

Auch der Tantillus R sieht sehr gut aus. Mit dem Dualhotend und den Extruder sehe ich da keine Probleme. Tatsächlich inspiriert mich das Design zu einigen allgemeinen Überlegungen..

Danke euch für den Input.

Ich werf jetzt als Gedankenstütze am "3d Printed Tabletop" auf Youtube in den Ring.

Der Kerl macht sehr viel per FDM und erreicht auch klasse Qualitäten.

So als Snippet Orks vom Video Ender3 vs. Anycubic Photon

MMn sieht man bemalt da jetzt nicht wirklich einen Unterschied.

Ich hab mich schon an Miniaturen von Heroforge per STL versucht, dass funktioniert auch recht gut, man muss sich nur mit den Stützstrukturen etwas Gedanken machen.
Mit den manuellen Strukturen in S3d geht das aber
Als Hotend verwende ich eine Kombition aus E3d V5 mit einer Adapterdüse für 0,2mm Airbrushdüsen.
Leider kann ich da momentan keine anständigen Fotos beisteuern.

Allerdings spiele ich momentan auch mit dem Gedanken, einen Drucker explizit für Mini´s anzuschaffen. Mit 350x350x350 ist meiner einfach zu groß.
Er schafft zwar die Details sehr gut, aber so ein großes Bett will auch beheizt werden.

Grüße
Jay

@JayTheMaggot Hast du da schon konkretere Gedanken? Bisher scheint mir der Tantillus R hier eine der reizvollsten Alternativen zu sein. Ich finde es allerdings schwer den Einfluß verschiedener Konstruktionen und Bauteile auf die Qualität und Präzision einzuschätzen. Die meisten Diskussionen in einschlägigen Foren sind nicht mehr als ein lockerer Meinungsaustausch nach dem Motto "...aber Konstruktion XY tut bei mir hervorragend!"

Eine der wenigen Dinge bei denen ich mir inzwischen sicher bin, ist dass die Durchbiegung der Stangen oder alternative Schienen, Profile usw. die üblich sind bei den kurzen angepeilten Distanzen so gut wie keine Rolle spielt.

Ein so kleines Druckbett sollte auch recht verzugsfrei zu bekommen sein.

Wieviel Spiel entsteht aber durch Umlenkrollen, Zahnriehmen und nicht zuletzt Motoren?

Interessant beim Tantillus R finde ich die Konstruktion der Z Achse mit einem Seilzug um so mit einem Vollschritt des Motors die Druckplatte genau um 50 µm zu bewegen. Wenn ich richtig informiert bin tendieren die Schrittmotoren dazu, nach einer gewissen Zeit zum nächsten Vollschritt zu wechseln. Allein, wie lange dauert das? Spielt das wirklich eine Rolle? Würde es Sinn machen diese Designphilosophie auch auf XY Achse auszudehnen, oder führt die dabei entstehende höhere Komplexität eher zu einer geringeren Präzision?

Mit den Angelschnüren dagegen kann ich mich nicht recht anfreunden, vielleicht nutze ich hier lieber Bänder. Ist aber auch eher eine Bauchsache...

Quote
Stephen Miller
Würde es Sinn machen diese Designphilosophie auch auf XY Achse auszudehnen, oder führt die dabei entstehende höhere Komplexität eher zu einer geringeren Präzision?

Mit den Angelschnüren dagegen kann ich mich nicht recht anfreunden, vielleicht nutze ich hier lieber Bänder. Ist aber auch eher eine Bauchsache...

Ja Bauchsache.

Die XY Achse ist, wie ich finde sehr durchdacht und ist auch eine der stärken des TR.
Die Großen Riemenscheiben bei den Riementrieben haben den Vorteil das sehr sehr viele Zähne gleichzeitig greifen was die Genauigkeit erhöht.
Auch wird der Drucker gerade durch die Verwendung der Angelschnüre sehr genau, ein Riementrieb an dieser Stelle wäre eher von Nachteil.
Sie hat keine Probleme mit dem Geringen Radius und dehnt sich nicht. Das Druckbild ist einiges sauberer als bei einem Riemen.

Dadurch das nur eine Welle je Achse benötigt wird ist auch das Gewicht auf das Absolut nötigste reduziert.
Mit den Sinterlagern habe ich bereits im P3Steel sehr gute Erfahrungen gemacht.

Das einzige was ich bei den XY Achsen als Nachteil sehe, ist das die Drehenden Führungsachsen, natürlich gerade und besonders gute Qualität haben müssen.

Meiner Meinung ist nicht nicht mehr viel Verbesserungspotenzial beim TR vorhanden, da er schon auf einem sehr hohen Niveau spielt.
evtl könnte man die Motoren noch direkt von Außen auf die Wellen setzen, welches aber denke ich kaum Verbesserungen bringen würde.

Gruß Micha

Hallo Michael K.,

Du sprichst da eine Sache an, bei der ich bisher nichts verwertbares gefunden habe. Wenn ich von original Gates GT2 Bändern ausgehe, haben diese gerundete Zähne und eine Verstärkung aus Glasfasern. Beides sollte zu sehr wenig Dehnung/Spiel führen. Aber wie viel? Bei Gates selbst finde ich auch keine Angaben, die reden lieber über die maximale Leistung, welche man Übertragen kann. Das kleine Räder hier für mehr Spiel sorgen als große scheint mir Recht plausibel. Bei den Angelschnüren werden sehr geringe Dehnungen angegeben. Bei einer sogar 0. Klingt natürlich zu schön um wahr zu sein, aber gehen wir von einer sehr geringen Dehnung aus. Wie ist der Verschleiß hier auf Dauer, kommt es zu Verwicklungen durch die fehlenden Führungen etc.?

Wenn du die Schnüre vom Tantillus ordentlich gezogen hast, verwickelt sich da nichts. Es sind 7 Wicklungen auf der Umlenkachse und 2x 3-4 Stk auf der Antriebsachse.
Bei meinem hatte ich ein wenig schief gespannt, so dass sich nach 3 std Testdruck auf der Antriebsachse die Schnur einseitig überlagert hat. Die anderen drei Schnüre waren ohne Probleme.
Nach einigen Stunden Druckzeit sollten die Schnüre noch einmal nachgespannt werden - d.h., Klemmschraube lösen, an der Schnur ziehen und spannen, Klemmschraube anziehen. Danach kann die Schnur aufs minimum gekürzt werden, so dass alles sauber aussieht. Die Schnur findet sich in dieser Zeit in eine "optimale Position" durch die wiederholenden Bewegungen der Achsen im Testdruck. Dadurch lockert sie sich logischerweise noch mal.

Die Dehnung von der Angelschnur ist wirklich gegen 0, anstatt mit Werkzeug wie empfohlen habe ich sie versucht mit einem Finger zu spannen - ein einschneidendes Erlebnis kann ich nur sagen.

Verschleiß der Angelschnur ist auch gegen 0 - sofern du die Unterlegscheibe richtig platzierst. Nimmst du die scharfe Seite, schneidest du dir mit der Zeit die Angelschnur durch.

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Alle Angaben ohne Gewähr

Also ich steh aktuell auf folgenden Überlegungen.
- Mechanik so einfach wie möglich: Die bewegten Massen werden in dieser Größenklasse immer kleiner. Ich denk da ist auch ein Bettschubser durchaus eine akzeptable Mechanik darstellt.
Es ist zu bedenken, dass eine kleinere Düse auch geringere Druckgeschwindigkeiten und Beschleunigungswerte erfordert. Der Kunststoff hat ja eine sehr niedrige Fließgeschwindigkeit und die kleine Düse benötigt einen relativ hohen Druck.
Große Riemenscheiben halte ich auch für besser. In meinem Großen verwende ich diese inzwischen auch und es hat definitiv etwas gebracht.

Die Z-Achse kann meiner Meinung nach schon eine Gewindestange bleiben. Die Layerhöhe sollte dann aber halt immer ein entsprechender Teiler sein, damit man direkt auf die passenden Vollschritte kommt.

Weniger als 0,05 Layerhöhe werden es nicht werden, sondern eher trotzdem meist im Bereich 0,1mm liegen. Der Düsendurchmesser von 0,2mm bringt schon unglaublich viel an Details.

- PID-geregeltes Druckbett: Sollte man nur PLA Drucken ist natürlich ohne DB sinnvoll, allerdings hat ABS auch einige Vorteile. Ein kleines Druckbett ist natürlich deutlich einfacher einzuregeln als ein großes.

- PLA und ABS als Hauptwerkstoffe: Mit beiden habe ich bei Miniaturen schon Erfahrungen gesammelt. PLA ist halt ein sehr unkompliziertes Material benötigt aber eine gute Kühlung. Mit ABS habe ich bisher aber die schöneren Stützstrukturen hinbekommen. Auch ist es "flüssiger" bei der Verarbeitung und etwas weniger anfällig bei Geschwindigkeitsänderungen.

-Eine optimierte Kühlung: Sollte klar sein, die Stützstrukturen und Miniaturendetails sind sehr klein. Gerade mit PLA ist Kühlung das A und O. Bei mir hat sich gezeigt, dass es oft sinnvoll ist, zwei oder sogar mehr Minis zu drucken, damit die Schichten entsprechende Abkühlzeiten haben.

Ich werde mir wahrscheinlich den Ender 2 holen und dann mit einigen Modifikationen optimieren.

Grüße
Jay

Ok, jeder wie er gerne mag.
Allerdings wär bei mir die Führung mit rollen auf den Profilen ohne Linear - wellen/schienen was Präzision angeht eher ungeeignet. Jedenfalls von meinem Bauchgefühl aus.
Habe den Ender 2 bisher aber weder einen in Aktion gesehen noch irgendwelche Ausdrucke von ihn.
kann also nur schlecht beurteilen was da alles machbar und möglich ist.

Die Idee einen fertigen Drucker zu Optimieren ist aber auf alle fälle eine Option, wo man am wenigsten auf die Nase fallen kann.

hatten da nicht mal vor ein paar Jahren ein Haufen Leute aus dem Forum hier so einen supidupi mini Drucker-ganzmetall gebaut in würfelform der super schnell und genau war?

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Meinst du den DICE?

müsste ich mal schauen ob ich den wieder finde.

Edit: Da ist er schon Skimmys DICE ist aber nicht gerade günstig und ich würde ihn noch ein Merlin Hotend anstatt des E3DV6 spendieren.

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 21.02.19 18:19.

Genau den hab ich gemeint, danke! :-)

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Hier noch die Offizielle Seite des Dice

well-engineered.net

So weit ich noch weiß hatte Skimmy auch mal einen Shop wo man Teile bestellen konnte. finde ich aber auf die schnelle nicht.

Hier nochmal ein Bild von Ihm was ich auf Google+ gefunden habe. Da Google+ seinen betrieb am 4 April einstellt war ich so frei einen Ausschnitt davon hier ins Forum hoch zu laden.

Hoffe Skimmy verzeit es mir.
Es ist es mit einer 0,2mm Airbrushdüse und ich Tippe mal mit seinem Düsen Adapter fürs E3D gedruckt.

Gruß Micha

Also meine paar Cents zu dem Thema. Da ich einen Großformatdrucker (Delta), einen Kleinformatdrucker (TR) und einen Harzdrucker (Projekt Amöbius) besitze: gerade wenn man sich auf solche Figürchen beschränkt und keine Funktionsteile druckt, ist der SLA/LCD Harzdrucker die richtige Wahl. Solche Mini-Drucke sind bei FDM immer eine Herausforderung für die Kühlung/Hitzeeintrag. Der Name Photon ist schon gefallen - der wäre für diese Anwendung mein absoluter Favorit.
Hier ein Bild meines Druckers der nur die halbe Auflösung des Photon hat... Hingegen halte ich für Funktionsteile bei denen es auf die Materialeigenschaften ankommt FDM die bessere Wahl. Für Spielzeug und Hingucker: SLA/DLP/LCD


Grüße
Manuel

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Deltadrucker, Tantillus Reborn by Toolson/Protoprinter, meine kommerzielle Webseite