3d-printer - Deel 6 - Toolchain en Printen

Door Milosonator op maandag 8 april 2013 12:19 - Reacties (2)
Categorie: 3d Printen, Views: 3.517

Dit is het zesde en voorlopig laatste deel in mijn blogserie over 3d-printen. Hieronder vind je een lijstje naar de vorige delen:

Het maken van een 3d-printer - Deel 1
Deel 2 - Het frame
Deel 3 - XYZ
Deel 4 - Hot-end en Extruder
Deel 5 - Elektronica

Toolchain

Om efficient en succesvol te kunnen printen met een 3d-printer, moet je een zogenoemde toolchain hebben. Dit is niet een ingewikkeld programma wat je moet installeren, maar de benaming voor de reeks tools die je gebruikt om van idee naar voorwerp te gaan. Ik zal mijn toolchain hier voorleggen en dan stap voor stap laten zien wat ik met de tools doe.
In het algemeen ziet de toolchain er zo uit:

Ontwerpen -> Slicen -> Gcode communiceren -> Uitvoeren

De ontwerpstap kan in principe ook gezien worden als de -download ontwerp van internet- stap.

Ontwerpen

Als je een idee hebt, dien je dit idee over te brengen naar je computer en moet je er een model van maken. Dit proces (modeleren) kan op vele verschillende manieren. Ik als Informaticus houd van een simpele wiskundige aanpak. Er zijn ontelbaar veel programma's om in te ontwerpen, maar mijn voorkeur gaat uit naar OpenScad. Dit gratis en open source programma staat toe door middel van functies te schrijven modellen te creeeren. Je typt bijvoorbeeld: cube([10,10,10]);, dit resulteert in een vierkant van 10 bij 10 bij 10. Simpel toch?
Het voordeel van het op deze manier objecten 'programmeren' is dat je veel wiskundige functies en variabelen kan gebruiken. Zo kan je je objecten 'parametrisch' maken. Door dit te doen zijn jouw objecten heel simpel aanpasbaar te maken, vergroten of een ander maat schroefje gebruiken? Geen probleem, je past wat variablen aan en rendert opnieuw het object.
Met OpenScad is heel erg veel mogelijk, en ik zal hier een simpel voorbeeld laten zien van hoe ik een object ontworpen heb die ervoor zorgt dat mijn douchekop niet gaat 'hangen' door de voorkomen dat de slang knikt.

Met de volgende code:

code:
1
2
3
4
difference(){
    cube([20,15,20]);
    translate([10,3,0]) cylinder(r=8,h=20);
}



Krijg je het volgende resultaat:
http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/douche-openscad.png

Zo eenvoudig is het dus. Ik zal verder niet dieper ingaan op de exacte syntax en het gebruik van OpenScad, maar voor meer informatie beveel ik je hun website aan.

Met de functie Design -> export STL... produceert OpenScad een .STL bestand (STereoLithography) wat een redelijk veelgebruikt bestand is voor 3d-modellen. Met dit bestand kunnen we met de volgende tool aan de slag.

Slicen

Bij het zogeheten 'slicen' gaan we een programma gebruiken dat ons .stl bestand inleest, om vervolgens dit model te vertalen in een reeks commando's die de firmware op de printer kan lezen. Ik gebruik hiervoor het programma Slic3r. Dit is weer een gratis open source programma dat makkelijk is in gebruikt, en goede resultaten oplevert. Er zijn natuurlijk meer (geavanceerder) programma's dit dit kunnen, maar hier zal ik niet verder op in gaan.
Het slicen moet zonder meer goed gebeuren, de kwaliteit van de instellingen die je in Slic3r opgeeft is erg bepalend voor de kwaliteit van het printen. Er zijn veel instellingen die je kan doen. De essentie is echter de afmetingen van de printer, de gebruikte nozzle en filament diameters en de gewenste temperaturen voor tijdens het printen.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/slic3r.png

Door op export Gcode te drukken gaat Slic3r aan de slag om een .gcode bestand te produceren. Een Gcode bestand bevat regels text (commando's) die de firmware van de printer sequentieel kan uitvoeren. Dit bestand kunnen we in de volgende tool gebruiken om de commando's uit het .gcode bestand te versturen naar de printer.
Hier een paar regels Gcode om je een impressie te geven:

code:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
M190 S65 ; wait for bed temperature to be reached
M104 S205 ; set temperature
G28 ; home all axes
M109 S205 ; wait for temperature to be reached
G90 ; use absolute coordinates
G21 ; set units to millimeters
G92 E0
M82 ; use absolute distances for extrusion
G1 F1080.000 E-2.50000
G92 E0
G1 Z0.350 F4200.000
G1 X112.750 Y110.570
G1 F1080.000 E2.50000
G1 X112.400 Y110.850 F450.000 E2.51415



Je ziet hier een fragment uit het bestand douche.gcode. In het begin wordt er vooral meta-informatie gestuurd, de rest van het bestand is saaier en ziet er meer uit als regel 11 ;).

Communicatie naar de printer

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/pronterface.png

Met het programma 'Printer Interface' (of Pronterface) kan je communiceren met de printer. De standaard-workflow is simpel: Verbinden met de printer, bestand inladen en tot slot de print starten.
Verder biedt het programma nog functionaliteit om bijvoorbeeld eerst een print naar de SD-kaart te kopieren en vervolgens een print vanaf de SD-kaart te starten. Ook kan je de temperaturen instellen en handmatig alle assen bewegen.
Dit is de laatste stap in de toolchain om tot een print te komen. Echter er is nog een klein detail wat ik hier niet uitgebreid zal bespreken en dat is de firmware. De firmware is een Arduino project waarin wat instellingen gedaan moeten worden en vervolgens naar de printer geupload moet worden met behulp van de Arduino IDE.

Resultaat

Na een half uurtje printen is hij er dan:
http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/2013-04-08-18.10.51.jpg
In actie:
http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/IMG_20130408_180459.jpg

Slot

Dit concludeert mijn verhaal over open source 3d-printen. Ik hoop dat ik wat mensen heb kunnen inspireren door het lezen van mijn verhaal. Voor iedereen die geïnteresseerd is geraakt, raad ik aan rond te kijken op de volgende sites. Bezoek vooral ook eens #reprap op freenode.net .
Thingiverse
RepRap Wiki
Makerbot
RepRap blog
YouTube kanaal van Neil Underwood
Website van Josef Prusa
OpenSource 3D printing op GoT

Verder moedig ik aan tot het stellen van vragen en het voeren van discussie. Dat kan hier beneden, maar ook op het OpenSource 3d printing topic op GoT.

}:O

3d-printer - Deel 5 - Elektronica

Door Milosonator op donderdag 21 februari 2013 12:01 - Reacties (5)
Categorie: 3d Printen, Views: 8.310

Dit is deel 5 van de serie blogs over mijn 3d-printer. Deze keer ga ik het hebben over hoe de elektronica in een RepRap 3d printer werkt en hoe ik het heb geïmplementeerd. Hier is een lijstje links naar de vorige blogdelen:

Het maken van een 3d-printer - Deel 1
Deel 2 - Het frame
Deel 3 - XYZ
Deel 4 - Hot-end en Extruder
Deel 6

Hoe werkt de elektronica?

Dat is een hele goede vraag. En zoals op vele vragen is er een simpel en een ingewikkeld antwoord. Laat ik beginnen met het simpele antwoord. Om tot een succesvolle print te komen hebben we een aantal in- en outputs nodig:
  • Mechanische actualisatie door middel van stappenmotoren.
  • Mechanische sensatie om het begin of einde van de assen te kenmerken. Dit gebeurt met optische sensoren of microswitches.
  • Thermische actualisatie, dit wordt bereikt door een voltage op een weerstand te zetten.
  • Thermische sensatie door middel van thermistors.
  • Input van gebruiker/code. Dit gebeurd veelal met een USB aansluiting en een serieel protocol. Maar je kan ook van een SD-kaart printen en de printer volledig zonder computer gebruiken.
  • Terugkoppeling naar gebruiker. Via een LED en serieel over USB.
  • Het aansturen van randapparatuur zoals fans, buzzers en lopende banden.
Nu nog het ingewikkelde antwoord. Ik zal proberen de bovengenoemde punten wat duidelijker uiteen te zetten.

Algemene werking en concepten

Er bestaan ontzettend veel verschillende systemen om een 3d printer aan te sturen. De meeste systemen zijn op een ATMega achtige microcontroller gebouwd. Om stappenmotoren aan te sturen zijn op deze microcontrollers Allegro stappenmotorcontrollers aangesloten. Verder is er een USB<->serial chipje aanwezig voor de communicatie en als kers op de slagroomtaart nog wat MOSFET's om de verwarmingselementen en andere randapparatuur aan te sluiten. Voor de temperatuur-sensors worden een paar thermistors aangesloten op de analoge inputs van de microcontroller en verder is het allemaal digitale elektronica.

Een van de meest gebruikte systemen is RAMPS (RepRap Arduino Mega Pololu Shield). Dit systeem is een Arduino Mega aangevuld met een speciaal shield waarop Pololu (of StepStick) stappenmotor breakout boards worden aangesloten. Op dit shield zit alles wat je nodig hebt om je hele printer aan te sturen. Ik gebruik dit systeem zelf ook en zal aan de hand van dit systeem uitleggen hoe alles werkt. Een glimps van dit systeem is al een tijdje te zien in de header van deze pagina. Om het iets duidelijker te maken staat onderaan een aansluitschema van de RAMPS.

http://reprap.org/mediawiki/images/8/8c/RAMPS1-3_fin.JPG
Mechanische actualisatie
Zoals ik al eerder zei wordt voor het aansturen van de stappenmotors vaak Allegro (A4988) Stepper drivers op een Pololu of StepStick (open source variant) gebruikt. Wat deze controller in essentie doet is het omzetten van digitale aansturing naar ingewikkelde stappenmotor-aansturing met grotere voltages en stromen. Als je dit interessant vind is hier de datasheet of anders Mux blog over RepRap elektronica.

http://reprap.org/mediawiki/images/6/6f/Stepstick_single_macro.jpg
Mechanische sensatie
De printer moet op een of andere manier weten wat het uiterste bereik van de printer is. Dit gebeurt in twee delen, het minimum wordt bepaald door een sensor en het maximum wordt dan softwarematig bepaald. Dit kan uiteraard ook met een sensor maar door een simpele softwarematige oplossing is deze eigenlijk niet nodig. De sensoren die ik gebruik zijn optische sensoren. Deze hebben een infrarood-lichtbundeltje tussen twee staafjes. Als het bundeltje onderbroken wordt dan geeft de sensor een signaal af. Dan weet de printer dat het beginpunt bereikt is.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/IMAG0403.jpg
Thermische actualisatie
Er zijn 2 dingen die verhit dienen te worden. De hot-end en het printbed. De hot-end heeft een dikke powerweerstand waar 12V doorheen gePWM'd wordt. Het printbed (in mijn geval) bestaat uit een pcb met een hele lange dunne trace. Hierdoor is het mogelijk hier direct 12V op aan te sluiten. Hoewel dit niet erg efficiënt is werkt het prima. Meestal wordt het bed niet gePWM'd maar gewoon aan en uitgezet zodat er ook een relais gebruikt kan worden. Ik gebruik een wat stevigere MOSFET met een klein heatsinkje erop. Zo heb ik geen relais nodig.
Thermische sensatie
Om de temperaturen van bovengenoemde onderdelen te kunnen regelen moeten we deze kunnen meten. Dit kan heel eenvoudig door een thermistor aan te sluiten op een analoge ingang van de microcontroller. Deze kan worden uitgelezen en door middel van een ijktabel kan de temperatuur van de sensor worden bepaald.
Communicatie
De printer moet natuurlijk weten wat hij moet doen. Er zijn twee manieren om de printer dit te vertellen: door een computer aan te sluiten en sequentieel commando's te sturen of door deze van een SD-kaart af te lezen. Optie 1 is het meest eenvoudig: De microcontroller communiceert met een hostprogramma op de computer via een seriële verbinding. Het hostprogramma stuurt één voor één de commando's naar de printer. De printer stuurt niet uit zichzelf iets naar de host maar dit wordt altijd opgevraagd.

Ook is het mogelijk de printcommando's op een SD-kaart te zetten en de printer deze automatisch te laten uitlezen, dit kan ook zonder tussenkomst van een computer. Zelf gebruik ik meestal de computer om direct te printen. Voor prints die erg lang duren gebruik ik vaak de SD-kaart zodat ik niet het risico loop dat mijn computer roet in het eten gooit. De SD-kaartlezer is een optionele toevoeging aan RAMPS en kan gewoon in een AUX-poort op het bord ingeprikt worden. De microcontroller praat dan met de SD-kaart via SPI.
Randapparatuur
Vanwege het grote aantal aansluitingen op een Arduino Mega is het mogelijk veel randapparatuur aan te sluiten op de RAMPS. De meest gebruikte vorm van randapparatuur zijn fans, maar er zijn ook mensen die rollende banden hebben aangelegd om volautomatisch te kunnen produceren. Zelf heb ik hier nog niet zo veel ervaring mee. Alles is echter mogelijk.
Power
Power loopt op dit bordje in 3 circuits. Het 5V circuit (USB voeding in mijn geval, maar je kan de voltage regulator van de Arduino gebruiken). Eén 12V circuit voor het printbed (deze trekt tot 11A) en één 12V circuit voor de stappenmotoren en de andere verbruikers. Ik gebruik hiervoor een oude ATX voeding.

Eenvoudig te maken

Ik heb zelf mijn RAMPS bordje gemaakt. Ik heb een kale PCB besteld en alle losse onderdelen. Een paar uurtjes solderen en ik was erg tevreden. Desolderen kon ik echter toen niet dus ik heb één zeer enthousiaste weerstand boven de MOSFET's. Ach, niet slecht voor mijn eerste project al zeg ik het zelf! (Headers voor de Arduino en Pololu's ontbreken nog op de foto)

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/IMAG0408.jpg

Na het bouwen is het bedraden van de printer ook nog een hele klus. Er zijn maarliefst 15 aansluitingen naar de RAMPS waarvan 5 stappenmotoraansluitingen nog uit 4 subkabeltjes bestaan. Het meeste wordt aangesloten via 0.1" header pins. Het voordeel hiervan is dat de connectors goedkoop en goed verkrijgbaar zijn. Het nadeel is dat ze niet 'vastklikken'. Je moet dus zorgen dat je kabels goed aansluiten. Voor de 12V outputs zijn er screw-terminals en voor de power een connector met screw-terminals. Op de Arduino sluit je de USB aan.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020505.jpg

Het maken van het RAMPS systeem was voor mij een uitdagende klus. Ik had nog niet eerder een PCB gesoldeerd en het resultaat mag er wezen. Echter heb ik niet zoveel verstand van elektriciteit maar ik weet dat er een hoop te verbeteren valt wat betreft de elektronica. Gelukkig doen velen dat en er verschijnen dan ook vaak betere systemen.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020501.jpg

Met dit deel van de blog is de printer 'af'. Wat ik hiermee bedoel is dat er altijd veel te verbeteren valt aan een opensource 3d-printer. Dit is dan ook nog niet het laatste deel van deze blogreeks! Volgende keer ga ik aan de slag en wordt er flink geprint. Ook ga in dan in op de software-toolchain die ik gebruik om ontwerpen te printen. Zelf ontwerp ik ook onderdelen en ook dat zal ik laten zien.

Bijlage:
http://reprap.org/mediawiki/images/e/e3/Rampswire13.svg

3d-printer - Deel 4 - Hot-end en Extruder

Door Milosonator op vrijdag 8 februari 2013 23:40 - Reacties (2)
Categorie: 3d Printen, Views: 7.988

Dit is het vierde deel in een reeks blogs over het bouwen van mijn 3d-printer. Als je hier komt binnenvallen, raad ik je aan om bij het begin te beginnen. Hier zijn links naar de andere delen:
Deel 1
Deel 2
Deel 3
Deel 5
Deel 6

Deze keer laat ik zien hoe de extruder en hot-end in elkaar gestoken zijn.
Extruder
Een zeer belangrijk onderdeel van de printer is de zogeheten 'extruder'. Dit is een stuk mechaniek dat ervoor zorgt dat er een juiste hoeveelheid plastic naar de hot-end wordt vervoerd. Dit gebeurd met behulp van een stappenmotor. Deze drijft via twee tandwielen de zogeheten 'hobbed bolt' aan.
Deze hobbed bolt is een een M8 bout waar halverwege een inkeping met tandjes is gemaakt.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/IMG_20120630_1413411.jpg

Door het plastic tegen de tandjes aan de drukken kan door de draaiing van de bolt het plastic naar beneden worden geduwd. Hiermee wordt het plastic de 'hot-end' in geduwd, waarna het gesmolten wordt en de printer door een minuscuul gaatje verlaat.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020447-annotated.jpg

De extruder bestaat uit 4 onderdelen: het blok, de idler en twee tandwielen. In het blok bevinden zich twee 608 lagers die de hobbed-bolt zullen huisvesten. De idler zit met een scharnier aan het blok vast en zal door middel van twee stelschroeven met veren kracht uitoefenen op het plastic filament. Aan het blok zit ook de stappenmotor bevestigd welke met een klein tandwiel het grote tandwiel aan de hobbed-bolt aandrijft. Zo kan de extruder maximale kracht uitoefenen op het filament. De extruder wordt besvestigd in een sandwich van 3 dingen: Extruder, X-carriage (karretje wat over de x-as rijdt) en een houten plaatje waar de hot-end weer aan bevestigd is. Dit biedt ook termische bescherming aangezien de hot-end makkelijk 200 graden celsius bereikt. Bij het printen van ABS plastic zelfs 230 graden.
Hot-end
De hot-end is het onderdeel van de printer dat het plastic verwarmt en naar de mond van de printer geleidt. Het bestaat (in mijn geval) uit 4 onderdelen. De thermische barrière, spuitstuk, houder en het verwarmingselement. De thermische barrière is een van PTFE gemaakt stuk plastic wat in het spuitstuk wordt gestoken. Het doel van dit onderdeel is een soepele doorvoer naar het spuitstuk voor het plastic te vormen. Dit PTFE kunststof is goed bestand tegen de hitte en isoleert ook de extruder tegen de warmte van het spuitstuk. Het spuitstuk zelf is een van messing gevreesde buis, met aan de ene kant een opening van 3 mm voor het nog koude plastic. Aan de andere kant een opening van 0.5 of 0.35 mm.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/IMG_20120622_225554-annotated.jpg

De eerste versie van mijn printer had een opening van 0,5 mm maar deze heb ik later vervangen door een van 0,35 mm voor verbeterde precisie. Er bestaan uiteraard ook nog andere maten. Ook bestaat er een andere maat filament dan 3 mm namelijk 1,75 mm. Dit heeft onder andere als voordeel dat je minder kracht nodig hebt om het uit te printen, wat potentieel een hogere snelheid kan opleveren, maar het is ook duurder en iets minder gebruikelijk. Het aluminium verwarmingselement is om het spuitstuk heen geschroefd. In dit element zit een weerstand die elektriciteit verstookt en een thermistor om de temperatuur te meten. Ten slotte is er nog de houder, een blok gemaakt van een hard en hittebestendig kunststof PEEK. Met dit blok wordt de hot-end op zijn plek gehouden.
Constructie van de hot-end
Om de hot-end te maken beginnen we met het voorbereiden van het verwarmingselement. Hier dient de weerstand in gestopt te worden. Om ervoor te zorgen dat deze comfortabel in het blokje vastzit, is deze ingewikkeld met wat aluminiumfolie om te zorgen dat hij precies op maat is. De draden worden geïsoleerd met Kapton tape. Een magisch soort tape, overblijfsel van de ruimtevaartindustrie en ontzettend warmte (en koude) bestendig. Met dit tape isoleer ik ook de draden van de thermistor voordat ik deze in zijn holletje stop. Met Kapton tape isoleer ik het aluminium blokje ook een beetje. Eerst schuiven we de houder over het spuitstuk. Vervolgens, met wat loodgieterstape (voor betere warmtegeleiding) schroef je het verwarmingselement over het spuitstuk. Sommige hot-ends hebben nog een extra sluitring die moet voorkomen dat het verwarmingselement los trilt. Aan de andere kant schroeven we de termische barrière erin en hoppa: één hot-end.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/IMG_20120622_234257.jpg

Deze delen dienen natuurlijk gecombineerd te worden. Hiervoor moeten we een stevige sandwich gaan maken. Bovenop, de extuder, gevolgd door de carriage, dan een houten bevestigingsplaatje en tot slot de hot-end.

De extruder heeft onderaan een gaatje waar het filament met kracht er uit komt. Ook zit er een uitsparing waar de geleider van de hot-end precies in past (dat witte buis-ding). Er is alleen één probleem: de gaatjes in het PEEK blok van de hot-end staan niet even ver uit elkaar als de gaatjes in de carriage en extruder (die overigens wel mooi uitlijnen). Om in detail te treden: de gaatjes van de hot-end staan 5cm uit elkaar en die van de carriage en extruder 8cm.
Ik los dit op door een plaatje hout wat precies onder de carriage past te maken met gaatjes en uitsparingen. Dit dient ook meteen als isolatie opdat de carriage niet smelt door de hitte van de hot-end.
Dan is het slechts nog een kwestie van boutjes en moertjes om het geheel te vormen. Belangrijk is dat je alles heel strak aandraait want dit gaat behoorlijk trillen.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020497.jpg

In het volgende deel van deze reeks ga ik het hebben over de elektronica die er nodig is om deze printer aan te sturen. Dit vervolg vindt je hier.

3d-printer - Deel 3 - XYZ

Door Milosonator op woensdag 6 februari 2013 07:15 - Reacties (1)
Categorie: 3d Printen, Views: 5.523

Dit is het derde deel in mijn serie blogs over het maken van een 3d-printer.
Klik hier voor deel 1.
Klik hier voor deel 2. Of hier voor deel 4. Of Deel 5 Of Deel 6

Het frame is nu af, wat betekent dat dit nu gevuld mag gaan worden met de functionele delen. Dit bestaat uit de mechanieken om de drie verschillende assen aan te drijven. Ten eerste de Y-as, deze vormt het platform waarop geprint gaat worden. Dan de X en Z-as, deze bestaan uit een karretje wat heen en weer beweegt boven het platform (X) en dat geheel kan dan weer omhoog en omlaag worden gebracht door middel van twee draadassen (Z).

De Y-as

De Y-as wordt vorm gegeven door een houten plaatje wat over twee aluminium staven met behulp van LM8UU lineaire lagers heen en weer wordt getrokken door een riem. Deze riem wordt aangedreven door een stappenmotor aan de voorkant van de printer.

Op dit houten plaatje komen 4 stelboutjes en die het printplatform zullen dragen. Hiervoor zijn op de hoeken gaatjes gemaakt. De andere gaatjes zijn om dadelijk de klemmetjes voor de riemen aan vast te maken. Dit zijn geprinte onderdelen die ik met M3 boutjes op dit plaatje vast maak.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020470.jpg

De aluminium staven zijn al door de klemmen in het frame heen gestoken met de lagers erom. Deze lagers zitten met een tie-wrap aan een houder vast. Deze houders zijn geprinte onderdelen en ga ik met superlijm aan de onderkant van het houten plaatje vastlijmen

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020472.jpg

Even wat boeken erop om de boel stevig aan te drukken:

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020474.jpg

Zo ziet de onderkant eruit nadat de lijm uitgehard is:

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020476.jpg

Nu alvast de riem aan één kant vastklemmen.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020482.jpg

Je ziet hier ook een klein ijzeren flapje op het houten plaatje gelijmd zitten. Dit is een optische vlag. Aan de stang aan de achterkant van het frame zal een optische sensor komen. Deze vlag steekt in deze sensor zodat de printer weet dat het einde (of eigenlijk het begin) van het Y-gebied bereikt is.

Nu kan de stappenmotor geplaatst worden en de riem op het houten plaatje vastgezet. Ik heb een soort riemspanner geprint om het strakspannen van de riem makkelijker te maken.(Thingiverse 10274) (De Z-as is hier al bevestigd).

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020494.jpg

De Y-as is nu zo goed als klaar. Later zal het printplatform alleen nog maar aan het houten plaatje bevestigt hoeven worden.

De X-as

De X-as bestaat uit drie hoofdcomponenten: 2 einden en de carriage(karretje). Het linkereind behuist een motor en het rechtereind een lager met riemgeleider. Ook hebben deze einden lagers voor de Z as aan hun buitenzijden. Verder hebben ze een zeshoekig buisje waar twee moeren inzitten met een veer er tussen. Daardoorheen steekt de draadas voor de Z-as. De hele X-constructie kan zo omhoog en omlaag. Tussen deze twee einden bevinden zich twee aluminium staven en daaroverheen rijdt het karretje. Een riem trekt het karretje heen en weer.

Hier zie je het motoreind: De lagers die je ziet zijn voor de staven van de Z-as. Ook is de draadas voor de Z-as al door de moeren in het zeshoekige buisje gedraaid.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020486.jpg

Hier zie je duidelijk de twee gaten waar de staven voor de X-carriage in steken:

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020487.jpg

Dit is het rechtereind met de gelagerde riemgeleider. Deze is aan het eind bevestigd met een stuk draadeind en wat moertjes. Dit had ook met een M8 bout gekund maar ik had toch nog wat draadeind over.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020488.jpg

Hier zie je dat de hele X-as-constructie voltooid is. De twee omhoog stekende draadeinden zijn voor de Z-as. De carriage is ook al op de staven geplaatst. In het volgende deel leg ik uit hoe en waaruit deze is opgebouwd.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020489.jpg

De Z-as

Om de Z-as af te maken hoeven we alleen maar de X-as in het frame te plaatsen en de aluminum staven verticaal door de lagers van de X-einden te steken. Deze wordt onder en boven vastgezet door een klemmetje. Onderin aan de stang en boven aan de Z-motorhouder. Nu rest nog het plaatsen van de stappenmotoren. Deze steken van bovenaf in de motorhouders. Door de draadassen met de groene klemmen vast te maken aan de assen van de motor kan de hele X-as-constructie naar boven en beneden bewegen en dat voltooit de Z-as.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020493.jpg

Nu ontbrekende extruder en hot-end nog. Ofwel alles dat ervoor zorgt dat er geprint kan gaan worden, maar dat zien we de volgende keer. Later komt nog de elektronica, het kalibreren en maken van de eerste prints aan bod.
Ga hier naar Deel 4

3d-printer - Deel 2 - Het frame

Door Milosonator op donderdag 31 januari 2013 07:00 - Reacties (1)
Categorie: 3d Printen, Views: 5.572

Bouwen

Dit is deel 2 in mijn blog over het maken van mijn Prusa Mendel 3d printer. Klik hier voor Deel 1 of Deel 3 of Deel 4 of Deel 5 of Deel 6

Dan nu het daadwerkelijk bouwen van de printer. Mijn printer staat eigenlijk al, maar omdat ik niet helemaal tevreden ben over het frame maak ik hem opnieuw met eigen geprinte onderdelen. Hierdoor kan ik meteen laten zien hoe dat gaat. We beginnen met iets makkelijks: het frame. Wat je hiervoor nodig hebt is het volgende:
  • Treaded rods (draadeind) (m8)
  • Moertjes en ringetjes
  • 608 lagers (in mijn geval met riemgeleiders er al omheen, deze geleiden de riem mooi om de lager heen. De geleiders zijn tegenwoordig geprinte onderdelen, onderdeel van de standaard Prusa.)
  • 4 vertexen met voet, 2 zonder voet.
  • Y-motor-houder
  • Z-motor-houders
  • Bar-clamps. (dit zijn klemmetjes waar andere stangen in komen)
Als je m8 draadeinden al op maat zijn: top. Zo niet kan je dit doen met een ijzerzaagje. Nog een extra noot over draadeinden: er bestaan verschillende soorten staal waarvan deze gemaakt kunnen zijn, en het maakt allemaal niet zoveel uit behalve voor de draadassen van de z-as. Deze dienen geslepen te zijn, anders zijn ze te stroef. Verzinkte draadeinden schijnen ook nog beter te zijn dan RVS. In mijn geval was dit zo omdat mijn RVS draadeind überhaubt niet geslepen was.
Basisdriehoeken van het frame
Eerst maken we twee identieke driehoeken die de zijkanten van het frame zullen vormen. De constructie is heel simpel, moertjes aan draadeinden, door de vertexen heen steken en dan weer met een ringetje en moertje vast te zetten. Onderin moet een klemmetje komen vergezeld door ringetjes en moertjes.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020429.jpg

Nu we de zijkanten hebben kunnen we verder met de voor en achterkant. Hier komen stangen die de motor voor de y-as huisvesten, alsmede de klemmetjes voor de stangen waar de y-carriage overheen zal rijden. Dit wordt ook weer bereikt door moertjes, ringetjes en plastic onderdelen in de goede volgorde aan de draadeinden te rijgen. Vervolgens steek je de stangen door de vertexen van de driehoeken. (ringetjes niet vergeten!) Nu hebben we een enigszins stabiel driedimensionaal frame gemaakt.

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020452.jpg

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020457.jpg

Er zijn nu nog twee belangrijke dingen die we moeten doen: de bovenkant van het frame afmaken en alles exact uitmeten.

Om de bovenkant van de printer te maken dienen 2 lange draadeinden door de bovenste vertexen heen gestoken te worden. Deze steken flink uit, want aan weerszijden van het frame komt een z-motor-houder. Deze motoren zullen naar beneden gericht zijn en direct de draadassen van de z-as aandrijven.

Als deze houders zijn aangebracht, en alle moertjes en ringetjes zijn op de assen aangebracht zijn, is het tijd om alles uit te meten. In dit proces gaan we één voor één alle zijden van het frame langs, meten deze, en passen de lengte aan. Vervolgens draaien we de moeren strak aan. Nadat alle moeren strak zijn aangedraaid meten we nóg een keer om er zeker van te zijn dat alles klopt. Voor de informatie: de driehoekzijden zijn van vertex tot vertex 290mm lang. De lengte over dwars (ook van vertex tot vertex) is 234mm.

Nu is het frame van de Prusa Mendel compleet en gereed!

http://blog.stygia.nl/wp-content/uploads/P1020461.jpg

Volgende keer ga ik de X, Y en Z-assen monteren om wat beweging in de printer te brengen!
Lees nu verder in het Derde deel: X Y Z