Ultimech

Hallo zusammen,
ich verfolge schon länger die Projekte in diesem Forum und finde es spannend, die teilweise sehr kreativen Lösungen zu sehen. Auch die Unterstützung bei Problemen im Druckbild, Software und Elektrik finde ich klasse.
Da es gefühlt ruhiger geworden ist, wollte ich jetzt auch mal etwas vorstellen. Mein Projekt habe ich Ultimech getauft, da ich im Achssystem vom Ultimaker ein paar Vorteile sehe. Ähnlich wie beim CoreXY bleiben die Stepper ortsfest, aber ich kann mit Kugelgewindetrieben (KGW) die Achsen antreiben.

Vorteil:
Hohe Steifigkeit im Achssystem durch die KGWs. Dies ermöglicht Präzision bei großer Beschleunigung, da bekanntlich F=m+*a und dL=F/k. Da ich einen direct drive Extruder bevorzuge und dieser einiges an Masse mitbringt, ist dies mein Weg.

Komponenten:
MGN9, MGN12, Nema17 (Nema23 ist möglich), KGW D12x10

Ziel:
Präziser, dynamischer und schneller Druck. Eine Farbe ist ausreichend. Viel Spaß beim Basteln und etwas Erfahrung in Software sammeln.


Es wird ein ausgewachsener Holzwürfel mit 550x550x750 mm³.



Der Korpus besteht aus Multiplex in der Dicke 20 und 14 mm. Der Grundkörper ist komplett verleimt.



Unten und hinten rechts ist Platz für die Elektrik



Platz für das 48V Netzteil, 4 große Endstufen, Radiator, Pumpe, Boards, Displays und kleinere Netzteile.



Das Achssystem ist dem Ultimaker nachempfunden.



Der direct drive Extruder besteht aus einem Nema14 mit Getriebe und einem dual drive gear. Der Körper wird aus Aluminium gefräst und beinhaltet direkt den Kühlkreislauf.



Die Z-Achse muss ebenfalls sehr steif sein, um gut mit Z-Hops klarzukommen. Ich denke dynamische Z-Hops reduzieren Totzeiten und damit ein Leerlaufen der Düse.



Zum Schluss noch eine Übersicht.



Ich bin auf eure Beiträge gespannt.
Gruß
Chris

Ein ziemlich komplizierter Druckkopf aus Aulu gefräst und ein Gehäuse aus Holz?
Es könnte sein dass die Achsen blockieren wenn sie nur auf einer Seite angetrieben werden. Mir wäre bei einem beidseitigen Antrieb wohler, kann aber funktionieren.

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Gruass us dr Schwiiz
Hansjürg

Ich finde deine Idee prinzipiell sehr cool, aber ich denke du wirst probleme mit überschwingen an den achsen bekommen, besonders wenn du in der ecke druckst, die gegenüber den spindeln liegt.
Ich fürchte du musst das "dreieck" wohl ganz ausführen, also als 3 "linien" statt 2, damit das dreieck voll versteift ist. Damit das passt musst du es wahrscheinlich auf die andere seite legen.

Ansonsten echt cool, design gefällt mir sehr gut und die Z achse sieht auch vorbildlich aus.

Viele Grüße
Max

Quote
hafo
Ein ziemlich komplizierter Druckkopf aus Aulu gefräst und ein Gehäuse aus Holz?
Es könnte sein dass die Achsen blockieren wenn sie nur auf einer Seite angetrieben werden. Mir wäre bei einem beidseitigen Antrieb wohler, kann aber funktionieren.

Ich finde Holz sogar sehr gut, ist wohl der älteste Leichtbauwerkstoff. Durch die einzelnen Lagen und damit die unterschiedlichen Faserrichtungen ist der Wärmeausdehnungkoeffizient sehr klein. Probleme gibt es bei Feuchtigkeitsaufnahme, aber dagegen kann man Holz versiegeln.
Wärmeausdehnungkoeffizient:
Aluminium 24m x 10-6/°K
Stahl V2A 16m x 10-6/°K
Holz 5m x 10-6/°K

Quote
NitroFreak
Ich finde deine Idee prinzipiell sehr cool, aber ich denke du wirst probleme mit überschwingen an den achsen bekommen, besonders wenn du in der ecke druckst, die gegenüber den spindeln liegt.
Ich fürchte du musst das "dreieck" wohl ganz ausführen, also als 3 "linien" statt 2, damit das dreieck voll versteift ist. Damit das passt musst du es wahrscheinlich auf die andere seite legen.

Ansonsten echt cool, design gefällt mir sehr gut und die Z achse sieht auch vorbildlich aus.

Viele Grüße
Max

Ursprünglich komme ich von einer noch windigeren Konstruktion Aber ich habe deinen Rat mal geprüft.

Annahme: Extruder m=500g a=10000mm/s² F=5N

Ergebnis: 0,23mm Verschiebung! Ja ich gebe dir Recht. Vom Gefühl sollte diese Faktor 10 kleiner sein. Ich mach mir mal Gedanken, wie ich es verbessere.

Jetzt ist noch interessant welches Element welchen EInfluss auf die Durchbiegung hat. Im Grunde gibt es den Balken zwischen den Wagen, den langen dünnen Balken und das verbindende Gelenk.

Versteift man den langen dünnen Balken


Versteift man zusätzlich das Gelenk


In Summe bringt die Versteifung des langen dünnen Balken eine Reduzierung von -0,16mm das steifere Gelenk bringt -0,03mm der Rest von 0,04mm steckt im Balken zwischen den Wagen.

5-mal bearbeitet. Zuletzt am 22.03.20 03:52.

Hi,
Ich meinte nicht, die schiene an sich zu verdicken, sondern das dreieck der schienen triangular zu verstreben.
Ungefähr so wie hier, denk es bei dir mit 2x dem dreieck.



Die Achsen so versteifen wie auf dem Bild, und den Druckkopf von Quadrant 1 auf Quadrant 3 verlegen.
Vielleicht musst du, damit es passt, die anordnung von der KUS und der MGN12 schiene tauschen.

In deiner FEM Analyse sieht man nur die Verschiebung, interessant wäre vor allem die Spannung in der nähe der KUS. Dort wirst du sehen dass du eine Spannungsspitze hast.
In deiner Berechnung fehlt auch die Masse der MGN12 Schiene sowohl als auch der MGN 9 Führungswagen.
Ich würde nicht unbedingt das Multiplex verbreitern da du auch zusätzlich steifigkeit durch die Schiene bekommst, sondern eher im Bereich der KUS und der zwei führungswägen.

Grüße
Max

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 22.03.20 14:00.

Hi,

ich hatte dich schon im ersten Post verstanden. Ich wollte einfach nur wissen, wie groß der Einfluss des jeweiligen Elements ist. Die Spannung ist in soweit uninteressant, da keine Kritische erreicht wird und ein Versagen nicht eintritt. Lange vor einer kritischen Spannung, Kerben missachten wir mal, wird die Verschiebung so groß sein, dass die Layer nicht mehr übereinander liegen.
Nun aber zum zweiten Ansatz.



Die Simulation ist wieder stark vereinfacht, aber dadurch auch vergleichbar mit dem ersten Ergebnis.