H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
11. May 2019 16:38
Hallo zusammen,

nachdem ich im CNCWerk Forum mit meinem 3D Drucker eher falsch bin möchte ich euch hier mein Projekt vorstellen und freue mich über konstruktive Kritik.

Zu meiner Person - ich heiße Stefan, bin 28 Jahre, verdiene meinen Lebensunterhalt als IT Allrounder und hatte bis letztes Jahr kaum mit Mechanik oder verwandten Fachbereichen zu tun, lerne jedoch bevorzugt durch ausprobieren und habe mir letzten August einen China Drucker für ca. 180€ angeschafft, habe diesen dann mehrere Wochen optimiert und bin dann zu dem Schluss gekommen bin, dass ich nun mit Supportmaterial drucken möchten - also baue ich mir meinen eigenen Drucker, das wird schon nicht so schwer sein. smiling smiley

Nun sind bald 8 Monate vergangen, habe sehr viel gelernt und mein Drucker - oder wie jemand aus dem CNCWerk Forum freundlich meinte, mein Positionierautomat ist mittlerweile in der Lage zu drucken, jedoch ist die Qualität weit unter dem Niveau meines optimierten China Druckers. - Mal sehen wie viel Arbeit noch nötig ist um vernünftige Ergebnisse zu bekommen.

Zielsetzung:
  • Genaue Positionierung auf X und Y Achse
  • Sehr stabiles Druckbrett - Leveling sollte nicht nötig, bzw. nur einmal notwendig sein
  • Supportfilament soll gedruckt werden können
  • Nutzung von "massiven" Bauteilen aus der CNC Fräse
  • Vorplanung für eine beheizbare Druckkammer

In meiner Ahnungslosigkeit habe ich mir gedacht, ich nehme für die Positionierung einfach Kugelumlaufspindeln - die sind teuer und werden bei CNC Fräsen empfohlen, dann kann das für einen 3D Drucker schon nicht so verkehrt sein - was ich zu dem Zeitpunkt nicht bedacht hatte, ist dass bei nur 5mm Steigung (1605er Spindeln) die mögliche Verfahrgeschwindigkeit extrem niedrig ist - entweder weil es die Stepper nicht können, oder weil die notwendige Frequenz nicht geschafft wird. Außerdem wollte ich wissen, warum niemand direkt angetriebene Spindeln für den 3D Druck verwendet

Verwendete Komponenten (Auszug)
  • Duet 3D Controllerboard
  • NEMA 23 Motoren (200 Steps für X und Y / 400 für Z)
  • 1605er Spindeln
  • 20er Stahlwellen für die Z Achse
  • 10er Stahlwellen für die X und Y Achse
  • E3D Titan Aero Extruder mit Vulcano Hotend (würde ich beides nicht nochmal kaufen)

Planung:


Aufbau:


Erste Druckergebnisse:


Aktuelle Probleme
Meine Druckobjekte dürften überhitzen - einerseits durch die fehlende Belüftung (mit einem Standventilator schaut das 3DBenchy gleich viel besser aus, andererseits durch die äußerst niedrige Druckgeschwindigkeit von max. 33mm/s
Die max. Geschwindigkeit ist einfach zu langsam.
Die Naht ist deutlich sichtbar (hatte ich bei meinem China Drucker nie), sieht man ganz extrem bei einem runden Objekt - bei Bedarf in diesem Video (Perimeter von Innen nach außen)

Ich bin aktuell in der Planungsphase für einen Umbau auf Riemenantrieb für die X und Y Achse, werde aber nebenbei softwareseitige Optimierungen versuchen.

Es besteht noch Hoffnung - der Umbau ist vorerst auf Eis gelegt smiling bouncing smiley

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 13.05.19 14:04.
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
11. May 2019 17:54
Hi H3GE,

Ich mag deinen Positionierautomaten! besonders mag ich, dass da keine Druckteile dran sind thumbs up
Deine XY achsen konfiguration ist genial. Auf den ersten blick etwas umständlich, da du quasi doppelt führungen benutzen musst, aber aufgrund der direkten ausrichtung der Spindeln entlang der Achsen solltest du null mechanisches Ringing haben.
Rüste bloß nicht auf Riemen um! Der Aufbau ist schon sehr gut so. Das einzige was mir so auffällt sind die 10er wellen, die würde ich vielleicht durch 16er ersetzen. Die wirken etwas zwergenhaft im vergleich zum Rest.

Du hast natürlich den Fehler gemacht, 5er steigung zu nehmen, da stimmt schon. 10er oder 20er wär natürlich schon besser. 5er benutzt man eigentlich nur bei hohen kräften (zb fräsen)
Ich würde dir den Umbau auf Servos empfehlen:
[www.sorotec.de]

Alternativ etwas günstiger aber wahrscheinlich auslandsversand:
[www.ebay.de]

Die können 3000 rpm und bei einer 5er steigung wäre das 250mm/s, zudem hast du den closed loop vorteil.
Ich benutz die auch und kann die uneingeschränkt empfehlen, die sind super. Programmierung geht auch super. Denk bloß dran, dass du das breakout board von Duet brauchst für die 5V signale.

Weitere dinge die mir auffallen:
Ich würde die führungswellen von der Z achse etwas näher zur Spindel verschieben. Da du nur einen Führungswagen benutzt, sollten diese etwas näher beieinander sein da das sonst kippen könnte. Man sagt generell abstand der Führungswägen (bzw bei nur einem die Länge des wagens) sollte mindestens 50% der Länge betragen, die die Antriebskraft (Spindel) Abstand zu den Führungswägen hat. Der abstand sollte aber minimal so klein sein, dass der abstand zwischen den zwei Wellen noch größer als 1/5 des abstandes der Wellen zum Bettschwerpunkt ist (sollte OK sein wenn du sie 20-30mm näher zur Spindel verschiebst). Hier wird es ganz gut erklärt:
[www.igus.com]
Linearschienen haben zwar eine geringere Reibung als das Gleitzeug von Igus, aber es ist immer im besten Interesse die Reibung zu reduzieren.

Zum jetzigen drucker und Druckprobleme:
Ich sehe du benutzt eine relativ kleine beschleunigung, kombiniert mit den Volcano gibt das dem Plastik beim entschleunigen viel zeit, weiter rauszuquellen. Da musst du mit Retraction und Coast at end rumspielen, oder wenn du dich das zutraust probier mal im Duet die Funktion Linear advance. Das ist aber eher was für wenn du den rest schon gut eingestellt hast.
Wenn du einen gescheiten Ventilator installierst werden auch viele der Probleme (Mit PLA) weggehen. Zudem probier mal das PLA zu trocknen. Viele sind erstaunt wieviel das ausmacht.
Aufjedenfall die Beschleunigung (und Jerk) erhöhen. Du hast wahrscheinlich noch die Standardwerte vom Duet von 500mm/s² drinne. Probier mal zum starten richtung 2000-2500, da du nema 23 hast sollten die mehr als ausreichend drehmoment liefern. Die werden wahrscheinlich auch dank der 5er steigung sogar richtung 10.000 liefern können, aber fang erstmal klein an. Jerk kannst du mal von 15-50 probieren.

Zur beheizten Kammer:
Schau dir mal meinem Thread zum Hochtemperatur Bauraum für PPSU an. Vielleicht kannst du dir da ein paar dinge abgucken zum Thema beheizter Bauraum.


Erzähl mal was zu deinen Volcanos und warum du sie nicht nochmal kaufen würdest? Ich habe sie auch, würde sie aber wahrscheinlich aus anderen gründen nicht weiterempfehlen.

Grüße
Max

5-mal bearbeitet. Zuletzt am 11.05.19 18:34.
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
11. May 2019 18:07
Endlich jemand, der mal selber was entwickelt und nich nur dinge nachbaut und verbesstert, ich habe noch einige tipps:
-Du solltest besser Closed Loop Motoren wie Teknic ClearPath verwenden
-Verwende besser linearschienen und keine Wellen
-versuche die Führungen und spindeln der Z-Achse so nah wie Möglich am Heatbed und an den Ecken zu montieren um den Hebeleffekt zu vermeiden

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 11.05.19 18:07.
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
12. May 2019 07:22
Quote
NitroFreak
Ich mag deinen Positionierautomaten! besonders mag ich, dass da keine Druckteile dran sind thumbs up
Quote
Jason Schurawel
Endlich jemand, der mal selber was entwickelt und nich nur dinge nachbaut und verbesstert, ich habe noch einige tipps:

Danke smiling smiley

Quote
NitroFreak
Das einzige was mir so auffällt sind die 10er wellen, die würde ich vielleicht durch 16er ersetzen. Die wirken etwas zwergenhaft im vergleich zum Rest.

Ich möchte ja auch noch drucken können smiling smiley - größere Wellen hätten den Druckbereich noch stärker beschränkt (aktuell ca. 300x300)


Quote
NitroFreak
Ich würde dir den Umbau auf Servos empfehlen:

Danke, werde ich mir überlegen, die verlinkten Servos sind zu lang - das geht sich dann platzmäßig nicht mehr aus. - da werde ich bei Bedarf schon was finden.

Quote
NitroFreak
Ich würde die führungswellen von der Z achse etwas näher zur Spindel verschieben. Da du nur einen Führungswagen benutzt, sollten diese etwas näher beieinander sein da das sonst kippen könnte. Man sagt generell abstand der Führungswägen (bzw bei nur einem die Länge des wagens) sollte mindestens 50% der Länge betragen, die die Antriebskraft (Spindel) Abstand zu den Führungswägen hat. Der abstand sollte aber minimal so klein sein, dass der abstand zwischen den zwei Wellen noch größer als 1/5 des abstandes der Wellen zum Bettschwerpunkt ist (sollte OK sein wenn du sie 20-30mm näher zur Spindel verschiebst).

Probiere ich aus, danke!

Quote
NitroFreak
Ich sehe du benutzt eine relativ kleine beschleunigung...
Zudem probier mal das PLA zu trocknen...
Aufjedenfall die Beschleunigung (und Jerk) erhöhen. Du hast wahrscheinlich noch die Standardwerte vom Duet von 500mm/s² drinne. Probier mal zum starten richtung 2000-2500, da du nema 23 hast sollten die mehr als ausreichend drehmoment liefern. Die werden wahrscheinlich auch dank der 5er steigung sogar richtung 10.000 liefern können, aber fang erstmal klein an. Jerk kannst du mal von 15-50 probieren.

Da merkt man dann halt auch wie wenig Erfahrung ich mit 3D Druckern habe - ich habe extra niedrige Werte gewählt, damit ich mechanische Probleme ausschließen kann., habe jetzt deinen Rat beherzigt und mechanisch aufs Maximum (-5% Reserve) eingestellt.

X/Y Jerk 11.6
X/Y Max Speed 45mm/s (Rechnerisch wären 50mm/s möglich - führt aber zu Stepverlusten)
X/Y Beschleunigung 2400mm/s^2 (ich finde die verwendeten Formeln nicht mehr - bin jedoch rechnerisch nur auf 500mm/s gekommen)

Schaut (und hört sich) nun viel viel besser an - Video

Quote
NitroFreak
Schau dir mal meinem Thread zum Hochtemperatur Bauraum für PPSU an. Vielleicht kannst du dir da ein paar dinge abgucken zum Thema beheizter Bauraum.

Den habe ich schon durch, da sind einige sehr interessante Umsetzungen zu sehen - da werde ich mir sicher das eine oder andere abgucken - Gratulation zum gewonnenen Bewerb!

Quote
NitroFreak
Erzähl mal was zu deinen Volcanos und warum du sie nicht nochmal kaufen würdest? Ich habe sie auch, würde sie aber wahrscheinlich aus anderen gründen nicht weiterempfehlen.

Ich weiß gar nicht wo ich da anfangen soll. - Vermutlich würde es mich nicht so sehr stören, wäre E3D nicht so ein hochpreisiger Anbieter.

Hersteller selbst (ich habe direkt bestellt):
E3D hat meines Erachtens keinerlei Qualitätskontrolle und deren Logistiksystem ist ein Witz (zwei bestellte Teile fehlten komplett, statt 24V Heizpatronen wurden 12V Patronen geliefert und das Schraubenkit wurde ebenfalls vergessen - Nachlieferungen fanden nicht an die Liefer, sondern an die Rechnungsadresse statt, es fand keinerlei Kommunikation über die Nachlieferung statt.

Titan Aero:
Ich habe nicht den Eindruck, dass die deren eigenes Produkt ordentlich testen, es ist jedesmal eine Qual, wenn das Filament abreißt (passiert momentan nach längerer Pause), da zur Behebung der komplette Extruder zerlegt werden muss. (der Motor ist direkt mit der Extrudermechanik verbunden, löst man die Schrauben zerfällt alles, obwohl man nur das Filament entfernen möchte. Außerdem muss man den Lüfter entfernen, da sonst die Schrauben nicht zugänglich sind.



Vulcano Hotend:
Die Ausrichtung ist umständlich und mühsam, die Kabeln sind im Weg.
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
12. May 2019 15:48
Hallo,

Also am Benchy sieht es so aus, als wenn es zu wenig gekühlt wurde. Pla muss man gut kühlen, mit PETG hättest du weniger Probleme solltest du aber auch kühlen. Toolson hat mit seinen Radiallüftern geschrieben 100% Kühlung bei Pla und 25% bei PETG. Ich meine man sieht es vorne am Bug, der Stellt sich gerne auf und am Bridging am vorderen Fenster und am Schornstein. Du könntes das mal ausprobieren, wenn du nach Tipps suchst.

Ansonsten, sind die oberen Achsen nach dem Fest-Loslager-Prinzip ausgelgt? Am Motor fest und gegenüber axial lose?

Viele Grüße
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
13. May 2019 02:40
Hallo,
ich habe einen Drucker mit Steilgewindespindeln (10x25) gebaut, ähnlich dem hier: [www.3d-druck-community.de]
Der druckt sehr gut und ist schnell, aber die Qualität erreiche ich auch mit meinen anderen Druckern mit Riemenantrieb auf corexy-Basis. Antrieb erfolgt mit Nema 17.
Wenn ich es richtig sehe ist arbeitet dein Drucker nach dem UM-Prinzip. Leider konnte ich nicht lesen wie groß dein Druckraum ist. Das UM-Prinzip hat aber entscheidende Nachteile bei größerem Gewicht (bei dir der Fall) und mit zunehmender Bauraumgröße.
Gantry-Prinzip wäre hier m.E. die bessere Lösung und würde eher zum Erfolg führen.
Dies bitte nicht als Kritik verstehen sondern nur als Anregung wie du dein Projekt einfach zum Erfolg führen kannst.

Gruß
Walter


1.: Sparkcube xl 1.1 mit 2 Z-Achsen über Riemen / RADDS1.5 mit Thb7128 / Repetier / E3dV6 Hotend / RADDS-LCD/Simplify 3D
2.: Eigenbau-Drucker mit 300x300x400 Bauraum, 2 Z-Achsen über Riemen, Hiwin Linearschienen, Igus Steilgewindespindeln 10x25 für X und Y, RADDS 1.5, THB 7128, M542
3.: MKC MK2 Mini mit 100x100x130 Bauraum, mit 2 Z-Achsen über Riemen, RADDS 1.5 mit RAPS128,
4.: Wanhao Duplicator 8
5.: Eigenbau DLP
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
13. May 2019 06:39
Hallo,

also ich habe hier einen Drucker selbst entworfen und gebaut mit Spindelantrieb. Nur das dort Steilgewindespindeln benutzt worden sind so das ich auch mal mit 150mm/s drucken kann. Die Qualität ist gut, aber die Lautstärke ist mir zu hoch. Das liegt aber scheinbar auch an den Messingmuttern. Da ist mein neuer Drucker mit 10mm Riemen einfach viel leiser und genau so schnell...

mfg,
Rickenharp
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
13. May 2019 07:11
Netter erfrischender Aufbau. thumbs up

Ich würde ihn auch erstmal so lassen wie er ist.

Du musst halt die X-Y Motoren ändern. Neben ClearPath würde ich auf ODrive setzen. Kostet zwar auch gut Geld aber die Projekte damit sehen schon ziemlich geil aus .


Odrive Porjekte auf Youtube:
Gantry Demo
Plotter
Open Dog

MFG UEBE
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
13. May 2019 14:04
Bauraum sind ca. 300x300x450 (Die Außenmaße sind durch den endgültigen Stellplatz vorgegeben)
Lautstärke ist mir egal da der Platz im Keller ist.

Fest- und Loslager ist umgesetzt, ClearPath kannte ich nicht - gefällt mir aber als direkter Ersatz sehr gut (besonders die SD Serie)
Allerdings ist mir aktuell noch nicht ganz klar wofür ODrive in Kombination mit der SD Serie gebraucht werden sollte)

Jedenfalls habe ich dank der Optimierungen von Sonntag nun wieder Hoffnung, dass meine aktuelle Konstruktion irgendwann brauchbare Ausdrucke liefert.

Es sind nun jedenfalls deutliche Verbesserungen zu sehen - mit der Geschwindigkeit oder Beschleunigung werde ich aber noch etwas runter gehen müssen (siehe Schornstein)


Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
14. May 2019 02:53
Nein ODrive kann man mit Clearpath nicht kombinieren . Aber du kannst ODrive mit jedem Modellbau BLDC verwenden
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
14. May 2019 11:04
Hier an den empfehlungen merkt man, das endlich mal nachgedacht wird, und nicht nur in den Geldbeutel geschaut wird.thumbs up
Ich finde den endlich startenden Hype mit Closed Loop Servos einfach super.smiling bouncing smiley
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
15. May 2019 07:06
@H3GE:

Ich denke, Dein größtes Problem ist das falsche Verhältnis von Extrusionsweite zu Layerhöhe. Welche Parameter hast Du eingestellt?
Bsp.: E/L von 0,4/0,3 kannst Du vergessen, der Faden kann nicht richtig abgelegt geschweige denn verschweißt werden. Ein Richtwert ist: Als Layerhöhe max. die halbe EW.

Gruß
Julien


Wer rasiert mit mir KingKong? Der wichtigste Guide - Triffid Hunter's Calibration Guide

Drucker: Eigenbau I3 - V6-Clone - Profilrahmen - Ramps 1.4 24V - TMC2208 - Simplify3D - Octoprint - Marlin 1.1.8
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
15. May 2019 15:43
oder die Spindel tauschen gegen Igus Steilspindel mit Zero Backlash Muttern:

Spindel : [www.igus.de]


Mutter: [www.igus.de]



Selber schon jetzt seit jahren in 2 Maschinen verbaut, absulut keine Probleme und ja ich weiß ALLE anderen Produkte dieser Fa. sind für einen 3D Drucker suboptimal!
Aber die Spindeln mit der Zero Backlash Mutter sind wirklich gut und auch günstig. Sind sehr Leise und brauchen nie gefettet / geschmiert werden.

Gruß Andy


1 Drucker: [forums.reprap.org]
2 Drucker: [forums.reprap.org]
3 Drucker: [forums.reprap.org]
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
16. June 2019 13:15
Muss mich mal wieder mit einem Update melden, ich habe zwischenzeitlich etliche Abende damit verbracht zu besseren Druckergebnissen zu kommen, leider nur mit mäßigen Erfolg. Das 3D Benchy sieht ganz gut aus wenn es in der Mitte der Druckplatte gedruckt wird, wandere ich jedoch Richtung Rand (egal welche Richtung), so sieht es einfach katastrophal aus - ich führe das auf den mechanischen Aufbau zurück, gehe dem aber nicht weiter nach sondern habe meine Umbauplanung intensiviert und mich dabei sehr stark von Nitro´s PPSU hochtemp Drucker inspirieren lassen.

Was haltet ihr von diesem groben X Y Entwurf? (Druckkopf selbst fehlt mir dabei noch)



Darüber hinaus habe ich mittlerweile alle Teile für mein endgültiges Druckbett bekommen, wird aber erst fertiggestellt wenn der Rest passt. (10mm Aluguss, 750 Watt Keenovo Silikonheizmatte, Mehrere SmCo Hochtemperaturmagnete, welche mit geeignetem Wärmeleitkleber in Aussparungen der Aluplatte geklebt werden.)
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
17. June 2019 05:34
Zwischen Motor und Spindel eine Zahnradpaarübersetzung mit breitem Riemen legen z.B. 1/6.
Vorteil: rel. spielfrei und leise.

oder so ein Nema23 mit Planetengetriebe versuchen (hat aber bestimmt etwas Umkehrspiel):
[de.aliexpress.com]

Bei den Chinesen weiss man aber nicht , wie das 1/6 oder 6/1 gemeint ist :-)
Einmal Motor drehen und 6 mal die Welle würde ich mir bestätigen lassen *denk*

Mit Kannonen auf Spätzchen, aber trotzdem schön anzusehen :-)

Gruss
Angelo


Mein Club: [hackerspace-ffm.de]
RADDS-Shield -> Commercial [max3dshop.de]
Re: H3GEs Positionierautomat (mit Druckfunktion)
10. August 2019 19:08
Hi H3GE,
Ich fühle mich geschmeichelt, dass du Inspiration von mir genommen hast, ich würde aber wirklich bei deinem Aufbau bleiben.
Sorry dass ich jetzt erst antworte, ich habe deinen Post irgendwie übersehen.
Ich würde es so machen: Kauf dir den Duet expansion breakout board und bau die X/Y achse auf Servos um mittels einer Zahnriemenübersetzung, da kannst du dann die Motoren bequem oben auf die Achsen setzen und hast keine Probleme mit Platz weil die zu weit raushängen.
Nimm die Nema23 die du hast und montiere sie fest- und baue noch außen ein Riemen system ähnlich dem Ultimaker, der die äußeren Führungswägen "fixiert". Das muss nicht super heavy duty sein, aber nutz eine relativ kleine übersetzung, dass du mit den Riemen außen ca die selbe geschwindikeit mit Steppern erreichen kannst wie die Servos mit den KUS.

Der Vorteil: Die Riemen außen sind für die vibrations- und überschwingungsfreie Positionierung der Führungswägen zuständig. Die KUS sind für eine exakte Positionierung und ghostingfreie bewegung des Druckkopfes zuständig. Damit hast du dann das beste aus beiden welten.
Der Nachteil: Du hast ein Hybridsystem aus KUS und Riemen, was also komplizierter ist.

Übrigens: ursprünglich wollte ich den X achsen Layout bei mir so ähnlich machen wie bei dir, nur dass der Motor auf der Gantryplatte sitzt und der Schaft durch die Platte auf die Unterseite geht, wo dann der Riemen verläuft. Damit könnte man dann den ganzen Druckkopf leichter entnehmen. Das blöde ist dass man dann mit dem Druckkopf nicht ganz bis an den Rand fahren kann da das Ritzel dann im weg ist.
wenn du auch die Linearführung so installierst, ganz ohne Gantry platte, wirst du starkes schwingen und ringing haben, da das von der Geometrie her nicht steif genug ist.

Grüße
Max
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