Studienarbeit: Konstruktion eines 3D-Druckers! *Name gesucht*

Hallo zusammen!

Ich studiere momentan Maschinenbau und stehe sozusagen kurz vor meiner Bachelorarbeit. Da im Rahmen des Studiums nun einige Studienarbeiten und ähnliches anstehen, und ich mich in letzter Zeit für das Thema 3D-Drucker interessiere, dachte ich mir: Versuch doch mal, so ein Ding zu konstruieren. Leider hatte ich noch nie einen eben solchen Drucker in meinem Besitz, das sollte sich dann so auch für (mehr oder weniger...) kleines Geld änder. Also: mit Dozent abgesprochen, er meinte er ist grundsätzlich einverstanden.
Also fleißig recherchiert und einfach mal angefangen, zu entwerfen:


Ich werde jetzt versuchen, jeden Tag soweit wie möglich etwas daran zu arbeiten, bin aber jederzeit für Tipps etc. offen, habe wie gesagt in dem Zusammenhang recht wenig Erfahrung! Außerdem benötige ich dann auf kurz oder lang auch jemanden, der mir die Plastikteile druckt

Geplant ist, alle komplexen Teile aus Kunststoff zu fertigen, für alle bewegten Teile Lager etc. zu verwenden, X- und Y-Achse mit Riemenantrieb und die Z-Achse mit Spindelantrieb auszustatten... Auf dem Bild siehr man jetzt den Arbeitstisch inkls. Antrieb und die halbe Z-Achse. Das gehäuse wird wahrscheinlich Pressholz oder Ähnliches werden. Wie sind die Meinungen dazu bisher?

Danke schonmal für eure Antwort

Edit

Hier noch einige Detailbilder:




2-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.09.14 09:39.

Hallo Axel,

Viel Erfolg bei deiner Arbeit.

Wenn die komplexeren Teile gedruckt werden sollen, sollten diese auch druckbar sein. Dein letztes Bild ist es nicht
Ansonsten sind neue Projekte immer mal wieder schön anzusehen.

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Triffid Hunter's Calibration Guide

--> X <-- Drill for new Monitor

Most important Gcode.

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Wurstnase
Hallo Axel,

Viel Erfolg bei deiner Arbeit.

Wenn die komplexeren Teile gedruckt werden sollen, sollten diese auch druckbar sein. Dein letztes Bild ist es nicht
Ansonsten sind neue Projekte immer mal wieder schön anzusehen.

Lass mich raten, wahrscheinlich weil der Überhang, wo der Motor befestigt wird, zu groß ist? Wenn ich die Aufnahme für die rechte Stange auf eine Ebene mit der Motorhalterung mache, würde es dann funktionieren?

Ungefähr so:

Evtl. noch Streben zur Verstärkung! Sonst knickt das wahrscheinlich zu arg ein.

Zugegeben, ich habe mir noch nicht so viele Gedanken über die Druckbarkeit gemacht... Danke aber für den Hinweis!

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.09.14 05:50.

Überhänge drucken geht in bestimmten Situation schon. Nur nicht dort, wo sonst nichts ist
Allgemein will man verhindern, dass mit Stützhilfen gedruckt wird. Diese lassen sich meist nur schlecht entfernen.

So wie es jetzt aussieht ist es auf jeden fall druckbar. Notfalls kannst ja noch zwei Rippen dran konstruieren zum Versteifen.

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Triffid Hunter's Calibration Guide

--> X <-- Drill for new Monitor

Most important Gcode.

Hi Axel,
dein Aufbau kommt vinmicgra's [forums.reprap.org] sehr nahe, ggfls könntest Du da was "abkucken".
Grüße
seefew

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Wurstnase
Überhänge drucken geht in bestimmten Situation schon. Nur nicht dort, wo sonst nichts ist
Allgemein will man verhindern, dass mit Stützhilfen gedruckt wird.

Grundsätzlich ist alles druckbar. Und ich habe schon Teile von Anderen bekommen, bei denen die Stützen beinahe von selbst abgefallen sind. Manche Druckverfahren drucken sogar grundsätzlich nur auf Stützen, z.B. Stereolithografie.

Allerdings haben Stützkonstruktionen bislang nur ein Nischendasein bei RepRap. Soweit hast Du Recht.

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Axel
Ungefähr so:

dsfdfdsfdsfdsfoayru.png

Evtl. noch Streben zur Verstärkung! Sonst knickt das wahrscheinlich zu arg ein.

Da Du ja sicherlich Statik, Festigkeitslehre und Dynamik genossen hast, möchte ich gerne auf die beim Verfahren der X-Achse auftretenden Beschleunigungskräfte hinweisen. Da dürfte diese Konstruktion zusammen klappen wie ein Kartenhaus.

Überhaupt sind die Beschleunigungskräfte der drei Achsen die massgebenden Auslegungsparameter. Das Druckverfahren selbst ist, anders als z.B. fräsen, nahezu kraftfrei. Die Y-Achse finde ich relativ brauchbar und mit dem Kartenhaus der Z-Stangen (die die X-Achse halten) befindet man sich in bester Gesellschaft. Der Printrbot hat damit den Beinamen "Wobblebot" bekommen und war trotzdem (wirtschaftlich) erfolgreich.

Womit ich nicht gesagt haben will, dass eine oben offene Konstruktion nicht stabil und präzise sein kann. Sie kann, wenn man es richtig macht.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.09.14 06:35.

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Generation 7 Electronics	Teacup Firmware	RepRap DIY

Als Neuling würde mich interessieren, warum meist Konstruktionen gewählt werden, bei denen das Druckbett auf einer Achse bewegt wird. Würde es wegen der Beschleunigungskräfte und den damit einhergehenden Ungenauigkeiten nicht mehr Sinn machen, den leichten Druckkopf über X und Y zu bewegen, während das Druckbett auf der Z-Achse bewegt wird? Oder gleicht das Gewicht der zusätzlichen Achse, die ja dann auf der anderen liegen würde den vermeindlichen Vorteil wieder aus? (ich hoffe, man kann einigermaßen verstehen, was ich meine....)

Gruss,

Grobi

Wenn Du es schaffst, nur den Druckkopf zu bewegen, dann ist diese Überlegung richtig (z.B. der Ultimaker macht das). Ansonsten muss man mit der einen Achse immer auch eine komplette andere Achse bewegen. Ausserdem ist das Druckbett zwar grösser, aber nicht unbedingt schwerer als ein Druckkopf. Diese Schrittmotoren sind fast so schwer wie Vollstahl.

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Generation 7 Electronics	Teacup Firmware	RepRap DIY

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Traumflug
Überhaupt sind die Beschleunigungskräfte der drei Achsen die massgebenden Auslegungsparameter.

Das ist zwar richtig, doch dank "jerk" ist die Berechnung der Beschleunigung alles andere als trivial. Das würde allein schon für eine Diplom- bzw. Masterarbeit ausreichen .

jerk = Minimalgeschwindigkeit die "sofort" erreicht werden soll (bzw. ruckartig auf Null gebremst wird). Typischerweise um 10 - 40 mm/s.

LG, Willy

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3D gedruckter Messerschärfer +++ RADDS für den Arduino-Due +++ Meine Drucker

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Traumflug
... muss man mit der einen Achse immer auch eine komplette andere Achse bewegen.....

Genau das hatte ich mit meinem Gestammel oben gemeint...

Aber ein "stehendes" Druckbett hätte doch auch den Vorteil, das z.B. hohe Druckteile nicht durch die Bewegung des Bettes entlang einer Achse "umfallen".
Man hätte also einen kleinen Bonus was die Bindung am Druckbett angeht, oder?

Mir kommt da gerade eine Idee, die wahrscheinlich von den erfahrenen Leuten hier gleich zerlegt wird. Nehmen wir an, wir haben einen Drucker mit einem Bett, das sich auf der Z-Achse bewegt. Die Y-Achse trägt hierbei die X-Achse. Die Z-Achse wird, wie üblich, über eine Gewindestange bewegt, die Y-Achse, wie üblich, über einen Schrittmotor. Der Schlitten mit dem Druckkopf (am besten nur das Hot-End, also eine Bowden-Extruder) wird auf der X-Achse mit einem Bowdenzug bewegt. Das würde es erlauben, den zugehörigen Schrittmotor, ähnlich wie den Extruder, aus zu lagern. Stellt sich nur die Frage, wie man einen Bowden-Innenzug mit der Welle eines Schrittmotors verbindet, ohne das da was durchrutscht...
Aber im Prinzip währe das doch Möglich, oder?

Gruss,

Grobi

Hallo Gorbi,

einen Antrieb mit einem Bodwenzug zu übertragen an sich ist nicht das Problem. Das gibt es schon lange. Die Problematik ist nur, daß Du mit einem Bodwenzug keinerlei Stellgenauigkeit erwarten kannst, da große Elasizität prinzipbedingt ist.
Es gäbe noch eine Andere Möglichkeit die Drehbewegung über eine entsprechende Mechanik zu übertragen. Auch das wurde in alten Werkzeugmaschinen schon erfolgreich und ohne großen Schlupf gemacht, aber das ist aufwendig und wesentlich teurer.

Gruß Edwin

Jetzt muss sich der Maschinenbauer hier mal melden.
Ohne jetzt meckern zu wollen......warum hat die Z Achse stets 2 Führungen und 2 Antriebe?
Die letzen Jahrhunderte haben genügend Maschinen entstehen lassen die in 3 Achsen irgendetwas zaubern....
Orientiere dich doch dort Sowas hier

---

Prusa Air 2
Merlin Hotend (passiv und verlängert)

Eigenbau X300 Y500 mit verlängertem Merlin Hotend
BIQU Magician
JGAURORA A5
Anycubic Photon
--------
Eine Kiwi am Tag deckt den menschlichen Tagesbedarf an Kiwis

Ok, das sind einige Antworten, also einer nach dem Anderen

Quote
Grobi
Als Neuling würde mich interessieren, warum meist Konstruktionen gewählt werden, bei denen das Druckbett auf einer Achse bewegt wird. Würde es wegen der Beschleunigungskräfte und den damit einhergehenden Ungenauigkeiten nicht mehr Sinn machen, den leichten Druckkopf über X und Y zu bewegen, während das Druckbett auf der Z-Achse bewegt wird? Oder gleicht das Gewicht der zusätzlichen Achse, die ja dann auf der anderen liegen würde den vermeindlichen Vorteil wieder aus? (ich hoffe, man kann einigermaßen verstehen, was ich meine....)

Gruss,

Grobi

Zusätzlich zu den schon gesagten Dingen denke ich auch, dass durch eine solche Konstruktion die Kalibrierung des Druckbetts einfach zu verwirklichen ist... Mit nur zwei Auflagepunkten ist das denk ich am Druckbett eher schwer zu realisieren, dass diese komplett im Lot ist. Verbessert mich wenn ich da falsch liege.

Quote
Traumflug
Womit ich nicht gesagt haben will, dass eine oben offene Konstruktion nicht stabil und präzise sein kann. Sie kann, wenn man es richtig macht.

Die Konstruktion wird oben NICHT offen, da fehlen nur noch die entsprechenden Teile zur Befestigung... Lediglich die Gewindestangen/Spindeln werden oben ohne Befestigung sein, da die Z-Schlitten nur locker geführt werden, das wird man aber denke ich morgen Abend sehen, da lad ich noch ein paar Bilder hoch.

Quote
Kenny-F-Powers
Jetzt muss sich der Maschinenbauer hier mal melden.
Ohne jetzt meckern zu wollen......warum hat die Z Achse stets 2 Führungen und 2 Antriebe?
Die letzen Jahrhunderte haben genügend Maschinen entstehen lassen die in 3 Achsen irgendetwas zaubern....
Orientiere dich doch dort Sowas hier

Hab mich aufgrund der Stärke der Motoren (evtl. kommt ja irgendwann noch ein Heizbett dazu...) und der Synchronisation der beiden Stangen was die Umdrehungen angeht dazu entschieden. Ansonsten muss man ja mit Zahnrädern o.Ä. dafür sorgen, dass sich beide Gewindestangen synchron drehen.


Also danke nochmal für alle eure Antworten! Ich hoffe, dass bis morgen Abend die komplette Z-Achse fertig sein wird, habe heute Abend und Morgen den gesamten Tag "frei", mal gucken, was sich da schaffen lässt!

Gruß
Axel

Quote
Edwin
Hallo Gorbi,

einen Antrieb mit einem Bodwenzug zu übertragen an sich ist nicht das Problem. Das gibt es schon lange. Die Problematik ist nur, daß Du mit einem Bodwenzug keinerlei Stellgenauigkeit erwarten kannst, da große Elasizität prinzipbedingt ist.
Es gäbe noch eine Andere Möglichkeit die Drehbewegung über eine entsprechende Mechanik zu übertragen. Auch das wurde in alten Werkzeugmaschinen schon erfolgreich und ohne großen Schlupf gemacht, aber das ist aufwendig und wesentlich teurer.

Gruß Edwin

Hab mir schon gedacht, das ich A nicht der erste mit dieser Idee bin und B es an der Genauigkeit hapern wird...

Sind da noch Justierschrauben für die Feinjustierung des Druckbetts vorgesehen oder willst du gleich Autobedleveling realisieren?

Grüße

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Grüße
Martin

Quote
Zizibee
Sind da noch Justierschrauben für die Feinjustierung des Druckbetts vorgesehen oder willst du gleich Autobedleveling realisieren?

Grüße

Vorerst ist nur eine einfache Version mit Stellschrauben geplant. Das Druckbett in der Catia-Konstruktion soll auch nur schematisch sein.

Edit:
Ich habe jetzt gestern ordentlich weitergearbeitet, allerdings ist mir einfach bewusst geworden, dass mir für die Konstruktion eines 3D-Druckers einfach die nötige Erfahrung fehlt. Gerade wenn es um Sachen geht wie: wieviel hält das PLA aus, welche Sachen sind gut zu drucken, welchen Durchmesser muss ich machen, damit die Stangen etc. noch gut durch gehen. Deshalb hab ich mich jetzt dazu entschieden, vorerst einen schonmal gebauten Drucker zu bauen. Habe mich hierbei für den ubrptzr 40K v3 entschieden. Sobald ich da mal ein bisschen Erfahrung gesammelt habe, kann ich ja einen eigenen angehen.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 03.10.14 04:53.