Willkommen! Anmelden Ein neues Profil erzeugen

Erweiterte Suche

Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung

geschrieben von Alex. 
Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
01. October 2019 15:20
Hallo Zusammen,

mehr als „3D-Drucker von der Stange kaufen war mir zu langweilig, also habe ich beschlossen, mir selbst einen zu konstruieren“ fällt mir als Einleitung nicht ein, also direkt zum Thema:



Kinematik:
Geplant ist ein X/Y-Schlitten fürs Hotend und Druckbett als Z, nach dem Ultimaker-Prinzip. Im Gegensatz zum Ultimaker werden in der X/Y-Achse als äußere Führungen keine Wellen, sondern Profilschienenführungen eingesetzt. Zum einen Verspreche ich mir dadurch ein besser einstellbares Lagerspiel (bzw. konkretes Einstellen der Richtung des Spiels), zum anderen hat ein Schlag o.ä. der Antriebswellen weniger Einfluss aufs Druckbild.



Lager sind Igus-Gleitlager vorgesehen. China Kugellagern vertraue ich nicht, und im Gegensatz zu Hiwin und Co. sind die Igus-Lager noch einigermaßen Bezahlbar. Die Komplette Lagertechnik für X, Y und Z liegt aktuell bei knapp 220€. Und die Laufruhe der Gleitlager ist auch Willkommen.

Gestell wird aus 30*30 B-Aluminiumprofilen.



Elektronik:
Als Mainboard ist ein SKR V1.3 vorgesehen, Heizbett als 230 V-Ausführung. Damit sollte ein lüfterloses Netzteil machbar sein.
Hotend und Extruder werden erstmal billige Chinaklone (Trianglelabs o.ä.?), wenn die Kiste ordentlich läuft kann über etwas Besseres nachgedacht werden.

So viel Mal zum Konzept…

Da das aber mein erster 3D-Drucker wird (und es das erste Mal, das ich 3D-gedruckte Teile konstruiere) gibt es auch noch ein paar offene Punkte.

Bei den 3D-Gedruckten Teilen sind 0,1 mm Untermaß vorgesehen, wenn zwei Teile ineinanderpassen sollen, bei Bohrungen 0,2mm Übermaß. Wandstärke (bzw. meistens generell die Materialstärke) sind 3 mm. Kommt man damit hin?

Außerdem bin ich mir noch unschlüssig, ob die beiden Seiten der jeweiligen Achsen mechanisch (wie es aktuell gezeichnet ist) oder elektrisch koppeln soll. Sprich eine 5mm Welle als Kopplung oder pro Linearschlitten einen Stepper. Wie präzise sind den zwei seriell an einen Treiber geschalten Stepper? Wird ja bei den Prusas oft an der Z-Achse so gemacht…

Bei den Endstopps schwanke ich auch noch zwischen mechanisch, optisch oder gar keinen und anstelle des TMC2208 einen TMC2130.

So, das reicht erstmal für heute Abend smiling smiley
Grüße Alex
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
01. October 2019 15:58
Hallo Alex

willkommen im Forum.
Dein Entwurf sieht erstmal nicht schlecht aus. Ich habe allerdings etwas Bauchschmerzen wenn ich die IGUS Lager in der Carriage sehe. Die werden dort vermutlich nicht vernünftig funktionieren weil die sich verklemmen werden. Ich persönlich habe halt mit IGUS keine so guten Erfahrungen im Drucker gemacht. Dort würde ich vermutlich lange Misumi Lager einbauen.

Grüße
Patrick
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
01. October 2019 16:19
Quote
paeppi
... IGUS Lager in der Carriage … werden dort vermutlich nicht vernünftig funktionieren weil die sich verklemmen werden

minimale Korrektur:
… werden dort ganz sicher nicht funktionieren … weil sie zu viel Spiel haben


Aus dem Text des TE geht hervor das er vermutlich sogar IGUS Linearschienen nehmen will.

Mein Tipp:
Fahr zur Bank, heb die Scheine ab, roll sie, zünd sie an, zieh dran. Bei den durchschnittlichen Anhaftungen hat man wenigstens kurzzeitig Spaß. Das ist auf jeden Fall deutlich mehr als Dauerfrust mit dem komischen Kölner Zeugs.


Lars - Blog, Thingiverse, Git

After successfully ignoring Google, FAQ's, the board search and leaving a undecipherable post in the wrong sub-forum don't expect an intelligent reply.
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
02. October 2019 07:10
Ich sehe da auch keinen Vorteil, Igus zu nehmen. Selbst bei HiWin Schienen muss man genau wissen, was man tut

Eine Mischung aus HiWin und Igus könnte man nehmen. Igus dabei als Loslager.


Liebe Grüße aus Henstedt-Ulzburg.
Frithjof
Meine Seite
[www.facebook.com]
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
02. October 2019 10:23
Dass die Igus Lager höchst polarisierend sind habe ich schon mitbekommen.

Ebenso, dass die Gleitlager ein größeres Lagerspiel haben. Da möchte ich versuchen, wie sich die Lager bei einer leichten Quetschung durch den Lagerbock verhalten – ob sich das Spiel minimieren lässt oder ob der Slip-Stick zuschlägt. Bei den von Igus angegeben Reibungskoeffizienten gibt’s leider keine Unterscheidung zwischen Haft- und Gleitreibung...

Slip-Stick macht mir mehr Sorgen als verkanten. Antriebs- und Trägheitsmomente sollten relativ gering sein (der Schwerpunkt der Carriage liegt noch auf Höhe der unteren Welle) und Parallelitätsfehler lassen sich durch die Linearschlitten ausgleichen. So jedenfalls der Plan.

Wobei ich den Schwerpunkt nicht auf die Qualität von Igus legen wollte. Da werden mal ein paar Musterteile besorgt und wenn die nichts taugen braucht es für den Einsatz von LM10(L)UUs nicht mal eine Zeichnungsanpassung.

Grüße
Alex
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
02. October 2019 11:46
Igus Gleitlager müssen etwas an sich haben an dem sich jeder einmal die Finger verbrennen will und wird. Das Dumme dabei ist nur, man wird es nicht verstehen bis die Finger Blasen werfen.
Alex, wirklich ernst gemeinter Rat, du hast bestimmt schon einiges über die Lager gelesen und auch deren Nachteile schon entdeckt, glaube den Autoren und wende deinen Blick auf Dinge mit Zukunft (und damit meine ich vornehmlich deine Freude an einem 3D Drucker, statt Dauerbaustelle)

Ansonsten, kläre uns mal bitte auf warum du dich für das UM-Prinzip mit Schinen entschieden hast, anstelle von einem CoreXY mit nur 3 Schinen? :-/ Ich komme noch nicht ganz dahinter.

Also am Prusa sind die beiden Z Motoren, sofern am Ramps einfach eingesteckt, parallel.
2 Motoren für eine Richtung ist eher suboptimal, dann lieber mit einer Welle verbunden.

Optische Endstop sind störanfalliger als mechanische. Es gäbe noch die Möglichkeit via Hallsensor, induktiv, (kapazitive),...
Die TMC2208 helfen dir nicht, da benötigst du die TMC2209, die können als Endstop verwendet werden. Bedenke aber, wenn der Drucker beim Homing dazwischen irgendwo hängen bleibt oder es zu schwer geht, dann ist das der Endstop, blöd wenn er dann mit Vollgas gegen die andere Wand donnert ;-) Das war der Grund warum ich wieder auf klassische mechanische zurück bin.


P3Steel Toolson MK2 / TMC2130 / Marlin 1.1.8 / Ramps 1.4 / 24V / S3D
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
05. October 2019 09:46
was ist der vorteil dieser auslegung? im vergleich mit nem core XY mit profilschienen benötigt man doch 2 schienen und 2 wagen extra, das sollte sich doch direkt als gut sichtbarer Krater in der BOM materialisieren oder?

hinzu kommen die größeren bewegten massen (2 wagen, 1 führung + lager ). gestänge zur synchronisierung der wagen benötigt auch platz und kostet extra.
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
06. October 2019 05:50
Edit: Aus irgendeinem Grund wurde beim ersten mal Posten nur die erste Zeile des Beitrags veröffentlicht und beim zweiten mal kam die Meldung, dass der Post erst von einem Mod freigeschalten werden muss…?!

Edit 2: Nachdem der Edit übernommen wurde, nochmal ein Versuch:

Mir hat die UM-Bauweise besser gefallen als CoreXY smiling smiley
- Kürzere effektive Zahnriemenlänge
- Einfache(re) Mechanik (Riemenspannung, Anzahl Umlenkungen, etc.)
- Momentenärmer (Abstützung der Carriage in XY-Ebene durch gekreuzte Führungsstangen)

- Anpassbare Untersetzung durch versch. große Riemenscheiben


Platzbedarf der Mechanik ist nicht größer als bei einem CoreXY, der muss auch noch irgendwo seinen Riementrieb unterbringen. Im Gegenteil – die Y-Synchronisierung benötigt keine Grundfläche, da sie über den X-Schienen untergebracht ist und in X-Richtung Limitiert die Umlenkrolle. Nutzbare Druckfläche sind aktuell 295 mm * 280 mm bei einer Grundfläche von 465 mm * 400 mm (ohne Stepper und Filamentrolle; Rahmen ist aus 3030 Aluprofilen).


Die Bewegte Masse sollte, wenn überhaupt, nur geringfügig höher sein. Ob die Führungswellen parallel oder orthogonal sind hat keinen Einfluss, nur die zwei zus. Führungswägen wiegen mehr. Und ob die wirklich ins Gewicht fallen hängt schon wieder stark vom jeweiligen Konzept ab…

Einzig wirklicher Nachteil sind die Mehrkosten der beiden zusätzlichen Linearschienen. Noch sind die Materialkosten im Rahmen (> 600€, eventuell auch > 550 €).

Wichtig für die Konstruktion wäre gerade, ob die Wandstärken der gedruckten Teile von 3 bis 4 mm bzgl. Festigkeit ausreichend ist. In der Theorie ja, aber die geht auch von isotropem ABS aus.


Grüße
Alex

Edit: Danke für die Ausführung über die Endstops, das spricht für Mechanische.

4-mal bearbeitet. Zuletzt am 06.10.19 06:21.
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
06. October 2019 05:53
Mir hat die UM-Bauweise besser gefallen als CoreXY
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
06. October 2019 11:01
ja die riemenlänge und führung ist IdT so ein Ding, bisher habe ich da bei mir noch keine negativen effekte feststellen können, aber mein hobel braucht vlt auch nur noch mehr betriebsstunden für die ersten zipperlein.

ob man da nun (torsions?) momente stützen muss oder nicht ist für mich auch ne konstruktive frage, die auch durch eine passende konstruktion des Hot end carriers geregelt werden kann.

thx schonmal für die einsichten ins design.
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
07. October 2019 08:11
Ich würde dir für die Z-Achse auch eine Riemenführung empfehlen. Ich habs bei meinem UM-Clone eingebaut und nie bereut.
Super leise und präzise..und kein wobbeln.

Nur... wo gibts wirklich gute Profilschinen ??

Z-Riemenführung

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 07.10.19 08:13.
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
07. October 2019 12:13
@ botchjob-rbt gerne. Wobei sich in der Praxis die meisten der genannten Punkte relativieren werden. Ob es da merklich unterschiede im Druckergebnis zwischen einem gut konstruierten CoreXY oder UM gibt…? Fraglich, solange „selbst“ mit der Prusa-Bauweise (sehr) gute Ergebnisse erzielt werden. Aber würde es nur darum gehen preiswert an einen Drucker zu kommen, hätte ich schon längst was aus China importiert.

Die Z-Achse als Flaschenzug schaut interessant aus, gefällt mir. Danke für den Tipp!

Zwecks der Lineartechnik werde ich mich in den nächsten Tagen mal auf der Messe umschauen…
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
07. October 2019 17:20
nen riementrieb für z würde ich jetzt auch nutzen wenn ich nochmal aufm blanken zettel anfangen würd. die lange z achse, weitgehend ohne den Rahmen als Referenz hat mir relativ viel ärger gemacht. jetzt läufts und auch mit riemen würd ich vermutlich die 30mm verfahrweg nicht zurückbekommen, die ich durch umstellung auf nema 23 verloren habe (sind immer noch über 600 winking smiley ).

Lineartechnik im gut sortierten schrottplatz (wenn dort entsprechende firmen abladen) oder ebay. da stolpert man manchmal über edelschrottschnapper. hab bei mir sowohl misumi oder thk auf y als auch ne billige hiwin kopie auf x - bisher beides pflegeleicht und deutlich besseres gewichts/steifigkeitsverhältnis als die rundführungen die in der 1. Version verbaut waren.
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
10. October 2019 17:59
Quote
Alex.
@ botchjob-rbt gerne. Wobei sich in der Praxis die meisten der genannten Punkte relativieren werden. Ob es da merklich unterschiede im Druckergebnis zwischen einem gut konstruierten CoreXY oder UM gibt…? Fraglich, solange „selbst“ mit der Prusa-Bauweise (sehr) gute Ergebnisse erzielt werden. Aber würde es nur darum gehen preiswert an einen Drucker zu kommen, hätte ich schon längst was aus China importiert.

Die Z-Achse als Flaschenzug schaut interessant aus, gefällt mir. Danke für den Tipp!

Zwecks der Lineartechnik werde ich mich in den nächsten Tagen mal auf der Messe umschauen…



Ultimaker Prinzip ist weitaus besser als ein Flaschenzug Core XY, der damit er überhaupt gut druckt einen extrem stabilen Rahmen benötigt,
der Ultimaker dagegen aber NICHT !

a; Da es keine unlinearen Verspannungen während des verfahrens im in den 4 Ecken des Rahmens gibt,
und Druckteile die sich in den Ecken befinden damit auch in X und y Richtung masshaltig werden.

b: es beim einem X/Y Kreuz an dem der Druckkopf befestigt und bewegt wird es keine x oder Y Vibrationen des Druckkopfs gibt

Nicht umsonst ist der Ultimaker einer der beste 3D Drucker im FDM verfahren

Und lass das mit dem Riemen in Z, nimm EINE mehrgängige Spindel in Z und die auf Zug verbauen.
Und 4 Führungswellen in Z sollte man auch nicht verwenden da das alles klemmt wenn man hoch und runter fährt, bzw sich irgendwo hinbiegt weil das verspannt
und man dann Z Versatz hat.
Nimm 2 20mm dicke Wellen mit langwn hochwertigen MARKEN Kugelbüchsen und das ganze dann an der Stirnseite montiert
Und wichtig Drucker für 3mm Fila auslegen ( wie im Original ) und kein 1,75mm bei dem langen Bowden verwenden

Übrigens der ganze Gag am Ulti ist eben NICHT Lin Führungen zu verwenden sondern hochgenaue sich drehende Führungswellen plus gute Bronze Gleitlager,
weil man damit optisch weit besser Druckoberflachen bekommt, als mit den auf Kugel laufenden Industrieführungen, und deren Wagen im übrigen viel zu viel masse haben
Im Ulti steckt MEHR Know How als man vermuten würde.
Schau dir Mechanik eines Tintenstrahldrucker an, und nicht die einer Werkzeugmaschine die du gerade konstruierst !!!


Hardwarekiller

4-mal bearbeitet. Zuletzt am 10.10.19 18:30.



Seit 2011 und damit 8 Jahre EIGENER Erfahrung in 3 D Druck und nicht nur von andern nachgeplapperter
Mein Club Hackerspace Frankfurt-Main
Seit 2011 nun im 3D Druck-Treffen jeden Mitw 19.00 Uhr - openend
Hardwarekiller the real Hardware Freak
Vorserien/Serienentwicklung prof. Elektronikentwicklung , Controllertechnik(8/16/32Bit
Entwicklung Reprapelektronik, Stepper/Servo und Sensortechnik, Software sowie Mechanik
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
11. October 2019 02:35
Quote
Hardwarekiller

Ultimaker Prinzip ist weitaus besser als ein Flaschenzug Core XY, der damit er überhaupt gut druckt einen extrem stabilen Rahmen benötigt,
der Ultimaker dagegen aber NICHT !

a; Da es keine unlinearen Verspannungen während des verfahrens im in den 4 Ecken des Rahmens gibt,
und Druckteile die sich in den Ecken befinden damit auch in X und y Richtung masshaltig werden.

b: es beim einem X/Y Kreuz an dem der Druckkopf befestigt und bewegt wird es keine x oder Y Vibrationen des Druckkopfs gibt

Nicht umsonst ist der Ultimaker einer der beste 3D Drucker im FDM verfahren

Und lass das mit dem Riemen in Z, nimm EINE mehrgängige Spindel in Z und die auf Zug verbauen.
Und 4 Führungswellen in Z sollte man auch nicht verwenden da das alles klemmt wenn man hoch und runter fährt, bzw sich irgendwo hinbiegt weil das verspannt
und man dann Z Versatz hat.
Nimm 2 20mm dicke Wellen mit langwn hochwertigen MARKEN Kugelbüchsen und das ganze dann an der Stirnseite montiert
Und wichtig Drucker für 3mm Fila auslegen ( wie im Original ) und kein 1,75mm bei dem langen Bowden verwenden

Übrigens der ganze Gag am Ulti ist eben NICHT Lin Führungen zu verwenden sondern hochgenaue sich drehende Führungswellen plus gute Bronze Gleitlager,
weil man damit optisch weit besser Druckoberflachen bekommt, als mit den auf Kugel laufenden Industrieführungen, und deren Wagen im übrigen viel zu viel masse haben
Im Ulti steckt MEHR Know How als man vermuten würde.
Schau dir Mechanik eines Tintenstrahldrucker an, und nicht die einer Werkzeugmaschine die du gerade konstruierst !!!


Hardwarekiller

Moin,

wenn du sowas schreibst, werden ja sicher einige corexy-Besitzer über dich herfallen... macht aber nichts.
Ist gut für eine Diskussion hier..
Du bist auch ein unglaublicher Experte hier im Forum.. viel Erfahrung, vielleicht sogar am meisten von uns "Verrückten".

Ich habe in den letzten Jahren immer wieder Drucker nach dem UM-Prinzip gebaut. Einen "normalen", also Druckfläche 20x20 cm und einen großen mit 40x30 cm.
Gerade bei dem großen Drucker stand ich vor einigen Herauzsforderungen, was die Genauigkeiten angeht.
Natürlich wurde permanen umgebaut und verbessert.
Bei so einem Hobby findet man eigentlich nie ein richtiges Ende..
Da ich noch nie einen CoreXY gebaut habe, eben wegen der Gründe die du oben genannt hast, kann ich dazu nichts beitragen, jedoch habe ich sehr viel am UM-Prinzip rumgebastelt.
In einem Fall kann ich deinen Hinweis nicht folgen, nämlich die Ablehnung der riemengeführten Z-Achse.
Ich weiß nicht, wieviel ich in Zeit investiert habe um das verdammte Z-Wobbeln zu beseitigen.
Diverse Umbauten, Anpassungen etc., haben mich fast zum Wahnsinn getrieben, weil alles nur mehr oder weniger gut funktioniert hat.
Erst nachdem ich die Riemenführung, nach dem Tantilus-Prinzip eingesetzt habe, habe ich kein wobbeln mehr.
Die Lagen sitzen perfekt übereinander und man hört den Drucker fast nicht mehr.
Das gilt für den "normalen" UM genau so, wie beim großen. Der hat allerdings zwei z-Führungen (bloss nicht 4 -Zachsen bauen..!!)
Da war es etwas aufwendiger in der Umsetzung, aber es hat sich wirklich gelohnt.

Das nur nebenbei !!
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
12. October 2019 08:41
Da hab ich auch noch ein Foto....von einem nützlichen Detail....winking smiley


[www.facebook.com]

Power is nothing.....without control!
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
14. October 2019 13:45
Seit letzter Woche ist etwas Anschauungsmaterial eingetroffen.

... + noch einiges an Gleitlagern.

Die 0,03 mm Spiel der RJMP und RJ4JP auf der losen Welle sind merkbar. Das lässt sich zwar durch Druck auf die Lager (wie geplant) reduzieren, bei zu viel Druck wird das Lager aber sehr schnell schwergängig. Da bei der aktuellen Konstruktion des Lagerbocks die Presskräfte auch nicht wirklich gut verteilt werden, wird die Grenze zwischen Slip-Stick und minimalem Spiel nur schwer einstellbar sein.

-> Konstruktion muss angepasst werden.

Die Schienenführungen sind einmal als Festlager und einmal als LLZ ausgeführt. Das Loslager gleitet ohne merklichen Widerstand, das Festlager benötigt etwas Kraft um bewegt zu werden. Allerdings ist der Unterschied zwischen Haft- und Gleitreibung minimal.
-> Schaut nicht mal so schlecht aus.

Das das Festlager sehr wenig Spiel zu haben scheint, ist die erste Idee sowas… :


Wobei mir bis jetzt die 2020 Profile noch zu groß sind, U-Profile sollten es da auch tun.

Bei der Z-Achse bin ich mir noch unschlüssig. Einerseits gefällt mir die Idee mit dem Flaschenzug ganz gut, andererseits gab es mal irgendwo einen Thread mit Versuchsmessungen, bei dem über 20% Abweichung in der Layerhöhe festgestellt wurde (und zwei Gewindemuttern wären schon da...wobei mir da die Steigung mit 25 mm schon fast zu hoch ist). Und ja, über die Lagerung des Bettes muss ich mir auch noch Gedanken machen, mit den aktuellen vier Lagern könnte schon die Wärmeausdehnung problematisch werden.

Das XY-Kreuz wie beim UM auf den rotierenden Wellen zu führen habe ich bewusst vermieden. Ohne CNC-Werkzeug ist mir die Gefahr zu hoch, durch unrunden Lauf das Druckbild zu versauen.

@Stud54: Ist das eine verdrehgesicherte Wellenführung? Welchen Vorteil bringt die?
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
14. October 2019 14:32
Da du Ratschläge ja scheinbar nicht gerne annimmst, gebe ich dir das kommentarlos mit auf den Weg:

[youtu.be]


Lars - Blog, Thingiverse, Git

After successfully ignoring Google, FAQ's, the board search and leaving a undecipherable post in the wrong sub-forum don't expect an intelligent reply.
Re: Ultimaker-Kinematic mit Profilschienenführung
15. October 2019 11:34
Quote
Alex.

@Stud54: Ist das eine verdrehgesicherte Wellenführung? Welchen Vorteil bringt die?

Nö, das sind Wellen mit eingeschliffenen Radien. Diese reduzieren die Reibung der Gleitlager ohne Verlust der Stabilität. Geiler Scheiß, absolut bewährt, gibts nur nicht zu kaufen...


[www.facebook.com]

Power is nothing.....without control!
In diesem Forum dürfen leider nur registrierte Teilnehmer schreiben.

Klicke hier, um Dich einzuloggen