Erster Sinterdrucker

Hi Leute.

Ich habe mich eine halbe Ewigkeit hier nicht mehr gemeldet, hab mich aber dazu entschlossen, hier mal mein neuestes Projekt vorzustellen.

Ich arbeite derzeit an einem SLS Drucker für Zuhause. Ja, richtig gehört, selective Laser Sinter. Die Idee schwirrte mir schon länger im Kopf rum, aber irgendwie habe ich mich nie so wirklich getraut, das Projekt auch wirklich anzupacken und in die Tat umzusetzen.

Anfang Januar bin ich dann auf Youtube über die Firma Sintratec gestolpert. Diese bauen als Startup Unternehmen "erschwingliche" SLS Drucker. Entsprechendes PA12 Pulver von denen ist geschwärzt und kann somit mit relativ kleinen Diodenlasern versintert werden. In deren Geräten kommt ein 2,5Watt Laser zum Einsatz.

Das war so der Startschuss den ich gebraucht habe um die Sache auch wirklich anzugehen.

Die Planungsphase begann Mitte Januar. Der Drucker sollte eine Baufläche von 10x10x10cm haben. Das liegt einfach daran, dass Sinterpulver sehr teuer ist. Je gerößer der Druckraum, je größer der Kostenaufwand und je größer die Probleme. Also erstmal klein anfangen. Zudem sollte der Drucker auch mit handelsüblicher Software zu bedienen sein, damit der Programmieraufwand für mich gering bleibt.

Das alles habe ich verwirklicht.. Aber mal zum Anfang.

Die ersten paar Tage habe ich mir die Nächte im CAD um die Ohren geschlagen und habe experimentiert wie denn der Drucker aussehen könnte und wie ich die mechanischen Hürden mit relativ wenig Aufwand lösen kann. Denn zu lösen gab es viele Probleme.
Zuerst einmal wusste ich nicht genau auf was ich mich da einlasse, also habe ich versucht, so viel es geht mit Standardbauteilen aufzubauen. Also Alu Profil 20x20, usw.



Also erstmal nen Rahmen gezimmert. Groß genug um diverse Dinge drin unterzubringen.

Die Tage vergingen und nach und nach kamen Pakete und Päckchen mit bestellten Sachen an, unter anderem auch der 2,5Watt 445nm (Blau) Laser ..



Also direkt mal den Schlitten gebastelt mit Laser drauf. Mittlerweile sitzt da noch ein roter Laser neben, den nutze ich bald zum anvisieren ^^



Ein paar Tage später konnte ich dann schon in x und Y verfahren. Einige wenige Druckteile habe ich dann doch gebraucht. Immer im Hinterkopf, dass ich eventuell eine Bauraumheizung fürs Pulver benötige und dass es dann entsprechend warm im Gehäuse werden würde. Kein toller Ort für gedruckte Plastikteile. Immerhin hab ich mit ASA gedruckt, das hält zumindest einiges an Temparatur aus.



Die meisten Probleme hatte ich beim Designen des Pulverbehälters und des Druckbehälters. Vom Prinzip her fährt der Pulverbehälter nach oben, während sich der Druckbehälter senkt. Ein Schlitten schiebt dann das Pulver von einem in den anderen Behälter und streicht die Lage glatt. Das wiederholt sich mit jedem Layer. Die Kunst dabei ist es, die Behälter leichtgängig und gleichzeitig dicht zu bekommen, damit kein Pulver unten durch etwaige Ritzen rieseln kann.
Dazu habe ich mir 10mm Polyamid Platten zuschneiden lassen. Ein wenig Nachbearbeiten musste ich zwar, aber irgendwann hats dann auch gepasst.



2 Nema 17 Motoren am Boden der Behälter und 2 TR 8x8 Trapezspindeln sorgen für Bewegung. Je 3 Polyamidplatten formen im Inneren ein |_| und stabilisieren sich somit selber. Man braucht also nur die Spindel zum Verfahren und keine zusätzlichen Achsen.



Als nächstes wurde dann alles in den Rahmen gebaut. Eine billige 12mm MDF Platte dient vorläufig als Zwischenebene. Da ich nicht genau wusste, ob das auch alles so funktioniert. Beizeiten wird die noch gegen Alu ausgetauscht.

Der Schlitten ansich war wieder eine kleine Herausforderung. Bei jedem Layer fährt der Schlitten und schiebt frisches Pulver aus dem Pulverbehälter in den Druckbehälter. Damit beim zurückfahren nicht wieder alles verwischt wird, musste eine Mechanik her, die das Blade beim hinfahren anschwenkt und beim zurückfahren wieder abschwenkt. Dazu dient ein normales Modellbauservo. Das Blade stammt aus einem alten Laserdrucker und hat eine dicke Hartgummi Lippe. Das Teil eignet sich sehr gut für meine Zwecke.



Die nächste Hürde kam dann auch bald schon. Wie soll man Repetier Host all das zusätzliche Mechanikzeug beibringen?
Um den Programmieraufwand einigermaßen gering zu halten, habe ich mich dazu entschlossen die Abläufe für Schlitten, Blade und Pulverbehälter separat zu steuern. Somit benötige ich nur beim Layerwechsel von Repetier Host einen Triggerbefehl, und mehr nicht.



Also erstmal etwas programmiert. Zusätzlich habe ich noch ein kleines Bedienfeld integriert, um auch manuell den Pulverbehälter und den Schlitten steuern zu können. Besonders sinnvoll beim Nachfüllen oder entfernen von Pulver und aufbringen der ersten Schicht vor dem eigentlichen Druck.



Hier mal die komplette Anordnung wie sie momentan aussieht. Ich verwende 2 separate Arduino mit Ramps 1.4 Modulen. Eines steuert meinen Ablauf, also Pulverbehälter, Schlitten und Blade, auf dem anderen Arduino arbeitet eine normale Repetier Firmware.

Per M452 wird die Repetier Firmware in den Laser Mode versetzt. Über den Ausgang des Heizbetts wird der Laser an und abgeschaltet (Bei G1 Befehlen). Bei jedem Layerwechsel sendet der Repetier Host per M106 S255 den Impuls, dass mein Arduino loslegen kann. Per Pausebefehl wird kurz 8 Sekunden gewartet, damit auch ganz sicher die neue Lage aufgebracht ist, und dann wird weiter gelasert.

Von Sintratec habe ich mittlerweile Pulver geordert.

Die ersten Tests hab ich mit geschwärztem Zucker gemacht. Das klappt einigermaßen, damit konnte ich zumindest schonmal etwas experimentieren und auch mein erstes Zuckerteil sintern ^^



Hier mal zwei Videolinks die den ersten Druck zeigen

[www.youtube.com]

Und hier mal die Detailansicht, was rausgekommen ist. Als Testteil habe ich einen 1x1x1 cm großen Würfel mit allseitigen Löchern (4mm) verwendet. Die Maße stimmen sogar ^^

[www.youtube.com]


Ich bin gespannt wie das mit dem richtigen Sinterpulver funktionieren wird.

Als nächstes werden die Kabel richtig verlegt. Dazu habe ich mir von IGUS Chainflex Kabel besorgt. Später bekommt das Teil natürlich noch eine schicke Alu Umhausung und 1 oder 2 Webcams . Dann braucht auch nicht immer jeder eine Schutzbrille tragen.

So, das wars erstmal von mir.
Grüße,
Martin

Hi Martin,

schöner Aufbau!

Wenn du den Fokusabstand auf etwa 20mm reduzierst, wird der Spot deutlich feiner/symmetrischer, so daß feinere Details möglich sind.

Wenn du beim Sintern Rauch oder Dampf aufsteigen siehst, brauchst du auch noch eine Absaugung - vor Allem, um deine Lunge, aber auch, um die Linse zu schützen ...

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Viktor
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Gute Anmerkung.

Der Rauch wird auch beim Sinterpulver aufsteigen, das ist mal klar. Zu dem Zweck werde ich einen zuätzlichen Lüfter montieren, der seitlich neben dem Laser sitzt und quasi den Rauch da wegpustet.
Obendrüber habe ich noch genug Platz für eine Absaugung. Fenster ist direkt daneben, also kein Problem da n Schlauch raus zu legen.
Den Laser kann ich noch ein paar cm absenken wenn ich ein zusätzliches Blech anschraube.

Wie gesagt, learning by doing. Ziemliches Neuland hier

Hi Martin,

sehr schöne Arbeit, weiter so

Gruß Didi

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Aktuell:
Selfmade-Drucker mit Wasserkühlung u. Carbon-Wechselplatte,
Selfmade-Drucker ( Nr. 7 in Arbeit . . . ), CAD Creo 3.0/4.0 , Mac, Cura, Prusa Slicer . . .

Dein Blech zum auftragen der neuen Pulverschicht scheint nicht sonderlich gut zu funktionieren? Hast du mal über eine gegenläufige Walze nachgedacht? Vielleicht hilft es aber auch schon wenn du die Geschwindigkeit des Schiebers reduzierst.

Hi

Ich hoffe einfach mal, dass das mit dem Sinterpulver besser funktioniert. Ich hab ja im video mit Zuckerpuder rumexperimentiert. Das ist pappig und neigt zum verklumpen. Aber wie gesagt, ich werde viel experimentieren müssen

Gleich mal abonieren...

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Gruß Jürgen

Alles wird jut
Yet another Core XY 'YacXY'
Triffid_Hunter's_Calibration_Guide/de

Hi

vielen Dank für den Tipp Viktor. Ich habe jetzt die gesamte Anordnung nochmal 3 cm anheben können. Somit kann ich unten dann eine Platte für die Elektronik reinbauen ohne dass die Motoren von den Behältern im Weg sind, und ich komme mit dem Laser 3cm näher an den Druck ran. Jetzt beträgt der Abstand noch knapp 6cm, näher geht Bauartbedingt nicht mehr.

Aber das scheint echt schon was gebracht zu haben. Ich hab den Laser jetzt nochmal auf die neue Entfernung justiert und bekomme einen ziemlich perfekten Punkt mit etwa 0,3mm Durchmesser. Also auch mehr Power gebündelt.
Damit lässt sich doch arbeiten





Zum Größenvergleich. Der Draht daneben ist 0,2mm im Durchmesser

Hi Martin,

wenn's noch kleiner/feiner sein soll, dann geh' noch näher drann - meine "Punkte" haben bei den blauen Dioden Durchmesser von 0.05mm bei den 1W/1,5W-Dioden, etwa 0.07mm bei den 2W- und etwa 0.1mm bei den 3.5W-dioden ... mit 9W- und 25W-IR-Dioden bin ich auch bei etwa 0.1mm mit 30mm Fokusabstand

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Viktor
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Hallo Martin,

sehr schönen Aufbau, den du gebaut hast

Jedoch spätesten wenn du versuchst PA12 zu sintern, wirst du den Laser wohl wieder höher plazieren, da du das Pulver sehr stark erhitzen (150-160°) musst. Du kommst nicht darum, eine Kammer um die Prozesskammer zubauen, da sonst der Laser ebenfalls erhitzt wird, was die Lebenszeit der Diode stark verkürzt.

Außerdem ist wichtig, dass du dein ganzes Pulverbett konstant mit Wärme ausleuchtest. Schon die kleinesten Temperatur-Unterschiede lassen dein Druckobjekt sehr stark warpen. Ich empfehle dir so einen kleine Keramikheizer oder eine Heizspirale im Backofen. (Gibt es billig auf Aliexpress).

Falls ein paar Inspirationen brauchst, schaue dir doch mal meinen SLS-Drucker an. Evtl. kann ich dir bei der einen oder anderen Frage helfen.
[www.instructables.com]

Gruß Vulcaman

Hi

Ja, dein Projekt habe ich mir schon angeschaut. sehr genial was du da gebaut hast.

Ich bin momentan an einer zweiten Version dran, die genau das alles berücksichtigt, inspiriert von deinem Aufbau.

Zum Heizen der Druck und Pulverbehälter kommen später Hochlastwiderstände zum Einsatz . Auf 10x10cm etwa 100 Watt. zudem Halogenlampen mit je 150 Watt für den Innenraum.

Der derzeitige Aufbau ist ja mehr ein proof of concept. Das das nicht die finale Version ist, war mir schon klar. vorallem die Behälter sind noch nicht perfekt.

Ich hab mal was angehangen, eigentlich noch nicht vorzeigbar, aber so ähnlich wirds wohl werden.



Im Prinzip kann ich das meiste einfach umbauen, lediglich ein paar Aluprofile, Wellen und Alublech würde mich das dann kosten.

Aber ich warte erstmal, bis das Pulver endlich ankommt damit ich mich generell mal mit dem Material auseinandersetzen kann.. Gibts aus deinem Drucker denn vorzeigbare Ergebnisse? Hab bisher nur das Zuckerzeug gesehen.

Grüße,
Martin

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 13.03.17 16:01.

Das sieht ja schonmal sehr erfolgsversprechend aus. Ich empfehle dir jedoch auch umbedingt eine Schutzklappe einzubauen. Bis jetzt nur zu sehen im Fusion CAD, bei mir aber schon im Einsatz.

Aus PA12 habe ich bis jetzt leider noch nicht brauchbares sintern können. Dazu fehlt mir einfach noch ein zweiter Heizerstrahler, damit ich auf knapp 300W von oben komme.
Außerdem muss ich noch einige Druckteile austauschen, die den Temperaturen nicht gewachsen waren.

Prinzipiell funktioniert alles recht zuverlässig in Zucker bzw. Instant-Tee. Von dem Auftragverhalten kann ich dir den Instant-Tee von LIDL empfehlen, da dieser sougut wie nicht klumpt, wenn dieser zermahlen wird.
Vom Auftrag ist es fast optimal, jedoch nicht gegen PA12.

Bis jetzt kann ich nur Instant-Tee sowie Stearin vorweisen. Wobei Instant-Tee in der Qualität klar überwiegt:


Der Drucker ist auch auf der Makerfaire Ruhr in Dortmund zu sehen, welche in ca. zwei Wochen stattfindet

Mfg Vulcaman

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 13.03.17 16:30.

Hi

In Dortmund.. Das ist quasi bei mir um die Ecke..

Das wär klasse. Ich schaue mal ob ich das einrichten kann, dann schaue ich da mal vorbei.. Du bist dann auch vor Ort nehme ich an ?

Dann könnte man mal ein wenig Erfahrungsautausch machen. Wäre super

Ja ich bin dort als Aussteller an beiden Tagen (Samstag und Sonntag) vertreten. Mich findet man an dem Stand 23 "3D-Drucker/E-Longboard"

Hi,

Sehr cool. Dann denke ich, sehen wir uns dann da

Übrigens.

Vorhin kam die Post mit dem Pulver von Sintratec. Echt Wucher muss man eigentlich sagen, aber es nützt ja nix. Wenn man mal über Zucker hinaus möchte. 149€ + 35€ Versand + fast 50€ Zoll.. Teurer Spaß----

Hab gleich mal ne Prise unters Binokular gepackt.

Ist wie es aussieht eine Mischung aus dunklem Material und "Natur" farbendem Nylon.



Mit welchem Verfahren werden so feine Kügelchen gemacht? Mit entsprechendem Wissen könnte man sich ja eventuell selber eine Feinmühle bauen und so unmengen an Materialkosten sparen. Als Hobbyist braucht man ja keine toleranz von wenigen µm bei den Kügelchen. Mir würde ja schon einigermaßen homogenes Pulver reichen zum experimentieren.

... runde Mikrokugeln können durch "Zerstäuben" der Schmelze durch Aufsprühen auf eine schnell rotierende Scheibe hergestellt werden ...

---

Viktor
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Hi,

um euch mal ein wenig auf dem Laufenden zu halten.

Ich bin seit einiger Zeit an einem neuen Design dran und habe begonnen, langsam aber sicher alles zusammen zu basteln.

Die nächsten Tage trudeln noch 3 Temparatur PID Regler ein, die jeweils den Bauraum, Pulverbehälter und den ganzen Druckraum aufheizen und stabil auf eine einstellbare Temparatur halten können.

Hi,

So, ich war gestern und heute nochmal fleißig.

Beide Aluplatten für die Behälter sind mit Heizwiderständen ausgestattet. 2 mal 3,3 Ohm mit je 50 Watt parallel an 12 Volt ergeben rund 90 Watt Heizleistung für 10x10cm Fläche. Das reicht experimentell um Lötzinn zu schmelzen. Das Infrarotthermometer hat rund 210 Grad angezeigt. 160°C sollten also ganz easy drin sein.

Wenn meine temparaturregler eintreffen, baue ich noch die Temp Sensoren dran damit die Platten auch geregelt werden können-

Den Schacht hatte ich etwas größer bemaßt, also rund 10,2cmx10,2cm damit etwas Luft am Rand ist.

Als ich gestern durch den Baumarkt gewandert bin, habe ich nach einer Möglichkeit gesucht, diesen schmalen Zwischenraum vernünftig abzudichten und gleichzeitig leicht verfahrbar zu halten. Ich hab mich dann für normales Filz zum Basteln entschieden. Das ist fest genug, ist schön flauschig und passt sich den Konturen an, sollte also gut abdichten. Die Temparaturen sollte das Zeug auch aushalten.

Also mit Epoxy Kleber fest gepappt und dann in den Schacht gedrückt, damit der Kram erstmal trocknen kann.



Währenddessen habe ich dann schonmal das untere Blech zugeschnitten, gesägt und gebohrt. Passte auch auf Anhieb.



Später hab ich noch ein wenig angefangen zu verkabeln. Ich hab so schönes Chainflex Kabel von Igus was aber für meinen Zweck etwas zu starr war. Ich hab dann einfach mal die Isolation abgemacht. Jetzt funktioniert das besser. Ich hoffe das hält noch entsprechend ^^ Werde ich ja dann sehen.



Beide Behälter lassen sich übrigens butterweich verfahren, da hakt und klemmt nix mehr. Das war ja bei meinem alten Design eines der Hauptprobleme.

Nachher baue ich noch ein altes 500 Watt ATX Netzteil ein wenig um, zur Spannungsversorgung.

Das wars erstmal,.

Grüße,
Martin

Du bist für meinen Geschmack zu weit weg vom Geschehen. 40-70mm über dem Druckbett wäre optimal...und eine Abschirmung der Laserkinematik wäre doch auch fein.
Gruß

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Quote
Stud54
Du bist für meinen Geschmack zu weit weg vom Geschehen. 40-70mm über dem Druckbett wäre optimal...und eine Abschirmung der Laserkinematik wäre doch auch fein.
Gruß

Klappt rein technisch nicht, da unten ja der Druckraum auf ca 150°c aufgeheizt werden muss .Abstand sind jetzt ca 130mm, das muss genügen. Damit komme ich auch auf ca 0,4mm .

Verkleidet wird ja alles noch. Kommt überall Alu drumrum..

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 02.04.17 14:11.

Und wo ist die Temp. jetzt ein Problem....?

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Öhm, weil sonst der Laser mitten im Heizraum sitzt. Für mich technisch ein Ding der Unmöglichkeit mit meinen Mitteln. 150°C hält der Laser doch gar nicht aus. Den müsste man komplett zerlegen und in nen Block setzen der dann Wassergekühlt würde. Dazu käme dann das Problem, wie der Laser dann noch verfahren werden soll. Ich kann ja schlecht den Heizraum zu allen Seiten hin offen konstruieren, weil sonstwo Achsen und Wellen und Riemen durch gehen zum Verfahren des Lasers.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 02.04.17 15:17.

Schau mal....es gibt Glasplatten mit fast null Brechung. Die platziert man über dem Druckbett...schottet den Rest der Kinematik auch ab und tada...fertig.
So kannst du den Bauraum heizen, macht dem Laser dann nichts mehr aus. So kannst du runter auf 40mm, und noch einen Infrarotheizer oder einen einfachen Halogenheizer mit Reflektor vorsehen.

Das hatte ich alles so schon geplant...

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Und wie bekomm ich dann das Druckteil raus, wenn das höher als 4cm geworden ist? Das muss ja auch irgendwie wieder oben rauskommen, und das macht man halt indem man Z auf 0 verfährt und schwupps sind da dann im schlimmsten Fall 10cm Pulver und drin eingebettet das Druckteil. Das muss man ja auch irgendwie entnehmen können. Also braucht man schon ein bissl Platz.. Übrigens hab ich mit dem Laser schon feine Striche gebrannt mit weitaus höherer Distanz. 40cm warenn auch gar kein Problem.

Gut, die Optik in den Chinadingern ist nicht die beste. Aber 13cm Entfernung stellt ja nicht das Ende des Projekts dar. Dann wird der Strahl eben ein wenig breiter..

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 02.04.17 16:00.

Ich hatte den Aufbau der Behälter anders geplant gehabt. Die Einheit war zum Vorziehen gedacht gewesen. Ein sinnvoller Fokus ist halt bei den Dingern auf große Distanz nicht drin. Leider....

Bin gespannt....wie es weiter geht.

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Aha. Das wäre natürlich eine Option gewesen. Wobei ich da ja das ganze Teil hätte umbauen müssen.

Wie siehts denn mit diesen glasscheiben aus?

Ich brauche ja im Idealfall eine wo der Laser gut durchleuchten kann ohne dass die zu viel Leistung frisst, durch Hitze zerplatzt oder sonstwas.. Kann ich da Borosilikatglas nehmen oder muss das noch was spezielleres sein?

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 02.04.17 16:37.

Alsooo...es gibt optische Projektor Messsysteme, mit denen man Bauteile vermessen kann. Diese haben solche Scheiben verbaut. Wo man davon Kleinmengen her bekommt, keine Ahnung.
Aber informieren dich mal...denn nur so macht es Sinn und du kannst abschotten. Leistung frisst Glas kaum.

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Wegen des Temperaturgefälles unten-oben würde ich vermutlich Quarzglas nehmen.
Anwendungsbereiche sind z.B. Sichtfenster in Öfen, Linsenmaterial für UV-Optiken, Optokoppler, Lichtleitkabel, usw.
Brechungsindex liegt bei 1,4... 1,5 und Quarzglas ist dafür bekannt auch für die unteren Wellenlängen bis 190nm transparent zu sein. Frisst dir also quasi keine Leistung

Quarzglas klingt gut.

Hab grad mal ein wenig gesucht und relativ günstig was gefunden

Klick

Bei 445nm kommen noch fast 95% durch. Temperatur Beständigkeit bis über 800°C sollte auch ausreichen. 1mm dicke reicht ja auch, da mechanisch unbeansprucht.

Suuupi....
Dann mal los...

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