Bautagebuch 3D-Drucke, ähnlich Sparkcube

Hallo zusammen,

ich möchte mein Projekt vorstellen: einen 3D-Drucker ähnlich dem Sparkcube. Aber mit 300x300x350mm Bauraum. Die Kinematik ist damit also Core-XY, die Z-Achse hebt die Bauplattform.

Als Teaser erstmal zwei Bilder:



Eine kleine Legende:
Blau - Stahlwellen
Grün - Lager (sowohl Lineargleitlager als auch Kugellager)
Grau - zu druckendes Plastezeugs
Braun - Motoren & Z-Trapezgewindespindel nebst zugehöriger Mutter
Gelb - Alu (Bosch-Profil und anderes)

TBC...

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.02.15 09:47.

Augenkrebs....mehr bekomm ich davon nich.

Wenn ein Konstrukt im Maßstab größer wird, dann wachsen auch die Bauteile mit oder?

Denk mal drüber nach....

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Power is nothing.....without control!

Für Deine Augen tut es mir leid, nur werde ich wahrscheinlich kaum bessere Bilder aus FreeCAD rausbekommen. Ich habe mal oben eine kleine Legende eingefügt.
Zum Thema "Im Maßstab mitwachsen": Hätte ich auch gedacht. Meine erste Idee war, die originale SparkCube BOM zu nehmen, und die Längen der Wellen & Profile einfach um 100 bzw. 150mm zu verlängern.
Zum Glück wollte ich das Teil trotzdem einmal durchkonstruieren. Dabei ist mir aufgefallen, das ein derartiger Ansatz nicht funktioniert hätte. Die Wellen wären alle deutlich zu kurz gewesen...

Um meine Augen musst du dir keine Sorgen machen....die überleben das schon.
Und mit konstruieren hat das nix zu tun. Denn dazu gehört auch das rechnen der auftretenden Kräfte auf die einzelnen Bauteile und auf die gesamte Konstruktion.
Wenn du das gemacht hättest, dann wäree dir auffallen, dass 90% deiner jetzigen Materialauswahl nicht ausreichen dimensioniert ist.

Mal das nötige Drehmoment berechnet, was nötig ist um deine Z-Achse zu heben? Oder die Kräfte, die auf deine Z Führungen einwirken, wenn dein Bett in der Mitte der Führungen steht?

Das fängt bei den Profilen an und hört bei deiner kompletten Z Achse auf....

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.02.15 10:02.

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Hallo Jasmir,

ich habe Deinen Drucker ebenfalls mal zu den Belastungen überschlagen und gebe da Sven vollkommen recht. Du kannst eine Kleine Konstruktion nicht einfach vergrößern, ein paar Teile etwas verstärken und meinen, das funktioniert dann schon so.
Alleine die Hebelwirkung des Drucktisches dieser Baugröße wird so groß, daß Du locker 20mm und größere Stahlachsen als Führungen einsetzen müßtest um auf die selbe Steife zu kommen die ein kleineres Exemplar bietet.

Ich baue gerade selbst einen noch etwas größeren Drucker. Ab einer gewissen Größe kann man bestimmte Konstruktionsmerkmale einfach nicht von Kleineren Modellen übernehmen.
Deshalb bewege ich den Drucktisch mit zwei Spindeln und 4 Führungen an beden Seiten.
Genauso wird Dein Rahmen einfach zu weich mit solch kleinen Profilen, wie Du sie gezeichnet hast und so setzt sich das fort.

Lies Dir doch mal die Bauberichte Anderer durch und lerne aus deren Erfahrungen. Es gibt da durchaus noch mehr Leute die schon große Drucker gebaut haben.

Gruß Edwin

Ich stimm euch da vollkommen zu, aber VIELLEICHT!!! könnten zumindest die Profile reichen, wenn da ordentlich mit Seitenblechen versteift wird.

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Der 3D-Druck ist tot, lang lebe der 3D-Druck!

Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.

Aber Skimmy...mein Bauraum hat 300x400 und die Außenmaße sind 660x760. Vergessen wir mal die runden Profile bleiben bei immernoch 600x700.

Bei ihm dann 550-600 mm Seitenlänge.

Das geht mit dem 20er Zeugs mit Sicherheit nimmer. Und wenn...handel man sich doch nur Probleme ein.

Aber jeder... wie er will....

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Also:
Der Profilkasten sollte rundrum ausser Vorne und Oben Seitenwände aus 4mm Alu-Dibond bekommen. Ist nicht mit eingezeichnet.
Alle Führungsachsen sind 10mm Stahlwellen, also auch die von der z-Achse. (Cf53-Stahl (1.1213), gehärtet, geschliffen )

Nun habe ich persönlich nicht die Fähigkeit, die Durchbiegung über den Fahrweg der z-Plattform zu berechnen. Ich habe im Netz gesucht wie man das macht, sind aber irgendwie alle böhmische Dörfer für mich.
Ich schätze das Endgewicht der Plattform im pessimistischem Fall mit max 7kg ein.
Die Basis an der Führung hat eine Höhe von 131mm, die Tiefe von der der Welle weg ist 357mm:


Kann man denn sagen, _wie_ schlimm es wird? Also wie genau sich die Höhe am Plattformende während einer Plattformfahrt verändert?

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.02.15 15:38.

10er Wellen....vergiss das mal ganz fix.
Stichwort für Google....Böge, Statik, Biegebalken beidseitige Lagerung...

Du hast konstruieren geschrieben...dann mach das auch. Ohne Berechnungen ist es nur malen.

Probier es selber hinzukriegen. Das gibt ein gutes Gefühl. Taschenrechner brauchst du aber...

Edit: Um es für dich einfacher zu halten, schau dir auch Biegespannungen, Biegemomente und das dazugehörige Widerstandsmoment mit runder Querschnittsfläche an.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.02.15 16:03.

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Wie gesagt, ich habe es versucht. Sah so aus:

Gedankenspiel: Ich lege die Welle an ihren äusserten Enden irgendwo lose auf, und baumsel in der Mitte 3,5kg dran. Lt. meiner Rechnung würde die dann in besagter Mitte um 0,05mm durchhängen. Irgendwie traue ich dem Braten aber nicht, wenn hier laut "klappt nicht" gerufen wird.

Angenommene Werte:
Radius (r) = 5mm
Länge (l) = 590mm
Kraft (F) = 35N
Elastizitätsmodul (E)= 210 (10^3MPa)
axiales Flächenträgheitsmoment (Iy)= 490,87 (Einheit m^4, vermute ich mal) Berechnet aus (pi * r^4) / 4
Krümmung = 0,05008 (Einheit mm vermute ich, Berechnet aus =(F * l) / (4 * E * ly)

Wo liegt denn da der Fehler? Bitte beachten: Ich hab keinen Maschinenbau-technischen o.ä. Hintergrund. D.h. ich bin mir hier schon bei den verwendeten Einheiten total unsicher...

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.02.15 16:36.

Hallo Jasmir,

was verwendest Du denn da als Druckbett???

Ich habe ein beheiztes Glas-Keramikbett mit 460 x 460mm das auf einem überkreuztem Alurahmen montiert ist. Mit den beiden Führungsschlitten an beiden Seiten wiegt das alles ca. max 3kg. Trotzdem käme ich nicht im Traum auf den Gedanken selbst ein Bett Deiner Größe nur an einer Seite zu Lagern und führen. Wenn Du dann noch davon ausgehst, daß Du noch bis zu einem kg Material darauf drucken kannst,....geh mal locker von mehr als 1mm Auslenkung durch Dieses aus und das bei stärkeren als 10mm Wellen. Die werden sich warscheinlich durch die Verbiegung mit Spindel und Lager verklemmen.

Bei allem was über 200mm geht wird es aufwendig es stabil zu bauen wenn man es nur einseitig lagert.
Ich habe noch einen NEO, der ein 150mm Bett bei 150mm Z hat das einseitig geführt ist und dazu sind die 10mm Wellen gerade noch ausreichend.

Gruß Edwin

312x312x10 Aluplatte 2,6kg
Die dreiecke Edelstahlplatte auf dem Support 1,7kg
PLA-Support: 550g
1kg Druckgut ist eingerechnet
Bleibt noch knapp über ein kg für den Rest (Kabel, Lager, e-Kette, Schrauben usw.)

PS: Mich würde aber immer noch interessieren, wo der Fehler bei obriger Rechnung ist...

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.02.15 17:04.

Ok...dann mal zu deinem Fall.

Die Formel für die maximale Biegung bei deinem Beispiel lautet:

fmax = F*l³/48*E*i

fmax = maximale Durchbiegung
F= Kraft, mit der gedrückt wird
l=Länge deiner Welle
E=Emodul Stahl 210000N/mm²
i=axiales Flächenmoment 2. Grades

i berechnet sich aus d^4/20
í für eine 10er Welle gerundet 500mm^4
i für eine 16er Welle gerundet 3277mm^4

Rechnen wir mal schnell.
35N*590³/48*210000*500
=1,426mm maximale Durchbiegung
35N*590³/48*210000*3277
=0,21mm maximale Durchbiegung

Und da 0,2mm/m im Maschinenbau OK sind, wirst du wohl mit deinen 10er Wellen nix reißen.

3-mal bearbeitet. Zuletzt am 19.02.15 07:19.

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Wer Fehler findet...bitte berichtigen...sowas mach ich ungern mitten in der Nacht...

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Quote
Jasmir
312x312x10 Aluplatte 2,6kg
Die dreiecke Edelstahlplatte auf dem Support 1,7kg
PLA-Support: 550g
1kg Druckgut ist eingerechnet
Bleibt noch knapp über ein kg für den Rest (Kabel, Lager, e-Kette, Schrauben usw.)

PS: Mich würde aber immer noch interessieren, wo der Fehler bei obriger Rechnung ist...

10mm dicke AluPlatte? 1,7kg VA-Blech drunter?

WARUM???

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Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.

Na alle guten Maschinen sind doch schwer

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Grüße
Marco

Thingiverse

Also die 10er Platte kann ich nicht nachvollziehen. Selbst ich verbaue nur ne 8er Platte, und das ist eigentlich überdimensioniert.
Mit deinen 7kg Bett und den Reibungswerten der Führungen plus Spindel(angenommen hab ich hier mal eine TR mit 8mm Durchmesser) komm ich übrigens auf ein benötigtes Drehmoment(mit Sicherheitsfaktor) von 0.8Nm. Und ICH sehe da nur nen nema 17. Der bringt aber max 0.5Nm mit. Also auch wieder nix.

Tue dir mal selbst nen Gefallen, setz dich hin, rechne alles durch, schreib ein Lastenheft, streiche und ersetze Dinge die nicht funktionieren....dann wird das auch was.

Übrigens kommt zu der oben ermittelten Biegung noch das Biegemoment an dem oberen und unteren Halterungen der Z-Wellen dazu, und auch das untere und obere Profil tordiert durch diese Kräfte.

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Wenn die Wellen nicht bewegt sind kostet es nichts sie stärker zu machen.
Du hast 6 Führungsstangen davon werden nur 2 bewegt.

Bei meinem ersten Drucker hatte ich 16er unterstütze wellen an den seiten und in z 4 12er.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 19.02.15 11:42.

Das 4er VA-Blech ist halt das Material was ich bearbeitet besorgen konnte. Und bei der Alu-Platte wollte ich sichergehen, das sie sich garantiert nicht verzieht bei einer Dreipunktauflage.

Wie schon gesagt, mit berechnen der ganzen Statik (und ggf. Dynamik) sieht es bei mir düster aus, da keinerlei Vorkenntnisse in diesem Bereich vorhanden. Ich kann nur übern groben Daumen peilen, und hoffen das ich mich nicht verschätze. (Was ich mit der z-Führung offensichtlich gemacht habe)

Mit den Kosten wenn ich die Führungsachsen dicker mache: Würde sehr viel kosten, da die ganzen Teile schon hier sind bzw. eintrudeln. D.h. wenn es irgendwie möglich ist, ist höchsten ein Zukauf von Teilen und ggf. Änderungen der Plastikteile ein gangbarer Weg.

Hier wäre eine Variante mit zusätzlicher Spindel:



Meine Überlegungen: Da die beiden Spindeln ja nun alle Gewichtskräfte aufnehmen, und nichts mehr davon in die Führungen geleitet wird, müssen die Führungen nur noch die Seitenkräfte aufnehmen. Die sollten ja in diesem Fall hier gegen 0 tendieren. Richtig oder falsch?

Mach du mal...

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Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.

Hallo Jasmier,

so kann es funktionieren wenn Du nur noch diese unnötig dicke Platte wegnimmst. Die hilft Dir nicht wirklich vor Verzug wenn Du es nicht überlegt baust, da sich Material bei Wärme einfach ausdehnt, egal wie DIck die ist. Dafür benötigst Du dann ein restos überdimensioniertes Heizbett um in einigermaßen annehmbaerer Zeit auf Temperatur zu kommen. Das Mittelmaß und die richtige Bauweise in Kombination der Materialwahl ist hier die Sache.

Ich persönlich würde auch bei der zweiten Spindel zwei Führungen bauen. Dann sollten 4 x 10mm reichen.

Gruß Edwin

2 Optionen hast du...

Option 1:
Mach die Führungsstangen dicker und bleib bei einer einseitigen Aufängung. Denk nochmal über deine Aluplatte nach, denn ein Heizbett brauchst du ja auch noch.

Option 2:
Bleib bei 10mm, dann aber 2 Stangen links und 2 Stangen rechts, mit je einer Spindel mittig. Denk nochmal über deine Aluplatte nach, denn ein Heizbett brauchst du ja auch noch.


Hier will dich keiner belehren, nur dir Kosten ersparen.

Letztendlich musst du entscheiden, ob du auf die Leute hier hörst, oder stur Deinen Weg gehst.

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Power is nothing.....without control!

Die Aluplatte wird quasi das Heizbett. Da werden 3m 0,8er Widerstandsdraht drunter geklebt. Sind dann bei den geplanten 24V ~200W Heizleistung. Zwischen der Stahlplatte und der Aluplatte hängt dann noch ein bisschen Wärme-Isolierung (da weiss ich noch nicht so genau was ich da nehmen kann, wird aber prinzipbedingt sehr leicht) und eine dünne Makrolonplatte um die Isolierung am Ort zu halten. Die Aufzeitzeit für PLA würde ca. 10min betragen, für ABS (habe ich aber noch nie gedruckt) ca. 25min.

Ich habe mal gerechnet: Mit einer 8mm Platte liessen sich ~500g sparen, mit einer 7mm Platte ~750g. Das ist zwar bei 7kg Plattformgewicht durchaus merkbar, aber jetzt nicht so gross. Das Gesamtpotential zur Gewichtseinsparung sieht aber schon nett aus: Wenn ich die Edelstahlplatte gegen eine gleichdicke Aluplatte ersetze, liessen sich 1,1kg sparen, beim weglassen des Plastesupports und stattdessen Alu-Profil einsetze nochmal 400g. Zusammen mit einer 7mm Platte liesse sich die z-Plattform von 7kg auf 4,75kg (incl. 1kg "Nutzlast") abspecken. Da hängen aber so viele "aber" dran, das ich davon erstmal die Finger lasse.


Bei der z-Führung wird dann also Option 2 (Stud54), wobei ich hier noch eine Frage habe: Was genau bringen die zwei zusätzlichen Führungen neben der zweiten Spindel dann noch? Die (nach meinem Verständnis) kaum vorhandenen Seitenkräfte werden doch von Führung 1+2 aufgefangen. Oder übersehe ich hier was?


Heute habe ich Gewinde in die Alu-Profile geschnitten, und den Rahmen zusammengesetzt. Photos gibts dann morgen.

Quote
Jasmir
... 3m 0,8er Widerstandsdraht ... für ABS ca. 25min...

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Naja....das Hebelgesetz ist halt nunmal existent. Um dein Bett gerade nach oben zu verfahren, müsste die Spindel auf der anderen Seite zu 100% gerade sein. Ist sie das nicht, drückt die dir das Bett mal sowas von hin und her...das dir wohl schwindelig wird.

Aber das ist nur ein Grund. Mach du mal....ich bin hier mal raus....

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Hallo Jasmir,

wenn ich Deine Fragen so lese würde ich Dir sehr empfehlen, daß Du Dich zuerst sehr ausführlich durch das Forum liest und erst dann wenn die meisten Deiner Grundsatzfragen dadurch beantwortet werden mit einer Konstruktion beginnst.
So wie jeder hier feststellt fehlt Dir praktisch jede Grundlage die zur eigenen Konstruktion notwendig ist und das meine ich jetzt nicht böse sondern als Hilfe.

Gruß Edwin

Ich habe mal durch die anderen Projekte hier im Forum gestöbert, aus meiner Sicht scheint das aber sehr viel mit Erfahrung tun zu haben, was konstrutiv geht, und was nicht. Das Ableiten von Lösungen aus anderen Projekten fällt mir hier aber schwer, ausser ich würde ein Projekt 1:1 nachbauen. Darum finde ich Tipps hier bei diesem Projekt sehr viel wertvoller.

Den Drucker habe ich ein wenig umgestrickt:




Die z-Platte wird immer noch 4mm VA und das Gewicht dieser Platte erhöht sich sogar noch um 100g auf 1,8kg. (ausser, ich finde wen der mir das aus Alu lasern/fräsen kann.)
Dafür fällt der Plaste-support komplett weg, also 450g gespart. Falls ich an eine dünnere, plangefräste Aluplatte als Druckbett komme werde ich die nehmen, derzeit siehts aber düster aus.
Bei der neuen Konstruktion habe ich vor, das Gewicht der komplette z-Plattform auf den Pendelkugellagern stehen zu lassen. Die Kugellager sollten das wohl halbwegs aushalten (25N Ermüdungsgrenzbelastung). Werden die Trapezgewindespindeln (TR8x1,5) da irgendwelche Zicken machen?
Die Lagersitze selbst liegen direkt auf der Bodenplatte auf -> 4mm Stahl. In meinen Augen hat der Rahmen so nichts mehr mit dem Plattformgewicht zu tun, oder?
Den Rahmen selbst kann ich auch noch mit 4mm Stahl verkleiden um dessen Stabiltät zu erhöhen, würde aber lieber Dibond nehmen. Irgendwelche Tipps?
Was mir noch Gedanken bereitet: Ich sehe überall eine 4-Punkt Auflage der Druckplatte/Heizbett auf der z-Plattform. Das hat in meinen Augen Nachteile beim Ausrichten, darum plane ich derzeit mit einer 3-Punkt Auflage. Gibts damit Probleme?

Ein bisschen Baufortschritt gibt es auch:

Der Pendelkugellagerhalter ist noch nicht der richtige, der hier hat noch 1mm Abstand zum Boden.
Zusätzlich dachte ich mir, das offene Pendelkugellager im Ölbad laufen zu lassen, da es doch etwas ausserhalb seiner Spezifikationen betrieben wird. Spricht da was gegen? Oder anders: Wie schmiert ihr die Dinger? Hab dazu noch nichts gesehen..

Hallo Jasmir,

so sieht das Druckbett schon mal besser aus und die Trapezgewindespindeln sind auch ausreichend wenn Du das Bett daran aufhängst und sie durch das Pendelkugellager und nur durch die Mutter geführt werden. Die Lager und Spindeln einfach nur fetten. Ein Ölbad ist nicht notwendig.

Bei der Auflage des Druckbetts scheiden sich die Ansichten. drei Punkte sind einfacher einzustellen. 4 Punkte sind gerade bei großen Betten stabiler und mit etwas Geschick kann so auch ein Bett leicht gerichtet werden ( oder verbogen wenn man es nicht kann). Ich selbst verwende eine 4 Punkt-Auflage bei der ich das Bett jeweils gegen eine Feder nach unten ziehe.

Der Rahmen hat nichts mit dem Plattformgewicht zu tun, aber ein stabiler Rahmen ist gerade bei solchen Größen unabdingbar. wenn Du den jetzt auch noch verkleidest stabilisiert das den Rahmen natürlich erheblich. Das kann auch mit anderen Materialien geschehen. Ich habe Plexiglas verwendet.

Gruß Edwin

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 21.02.15 12:20.

Mist...jetzt muss ich doch wieder schreiben...

Na das sieht doch viel besser aus. Und was stört dich daran, ein anderes funktionierendes Konzept zu übernehmen? Wenns funktioniert, warum ändern?

Du bist bei deinem Drucker definitiv dazu gezwungen, den Quader zu schließen. Ohne wird es nix. Ich muss das nicht, aber ich habe das auch ganz anders ausgelegt.
Dibond gibt es in verschiedenen Versionen. Ich würde dir welches mit 0.5mm Alu pro seite empfehlen. Gibt es hier auf Nachfrage.
www.idealbond.de

Im Ölbad....neeee....warum? Zu kompliziert....und keinen Nutzen. Fett rein und gut. Schon mal was von drehzahlabhängiger Füllung von Kugellagern gehört?

3 Punkt Auflage ist natürlich besser. Wenn man es richtig macht, gehts aber auch mit 4 Punkten, was aber eigentlich überbestimmt ist.

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Ölbad ist da total überflüssig, wenn du willst kannst du es etwas einfetten. Erfahrungsgemäß würde ich sagen, vorallem bei der geringen Drehzahl, reichen ein paar Tropfen Öl vollkommen.