3D-Drucker: Upgrades müssen her…

In den vergangenen Tagen hat sich in Sachen 3D-Drucker einiges getan. Um sowohl den Drucker besser kennen zu lernen und auch die notwendige Slicer-Software Cura zu verstehen, habe ich mich an das Produzieren unterschiedlichster Objekte gemacht. Dabei wollte ich aber gleich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Üben und etwas Nützliches für den Drucker erstellen.

Herausgekommen sind Druckerzeugnis für vier unterschiedliche Bereiche des Druckers, deren STL-Daten ich auf thingiverse.com gefunden habe. Es sind entstanden:

Hier mal einige Bilder zu den einzelnen Bauteilen, die ich alle mit einer Layer-Stärke von 0,2mm gedruckt habe. Hot-End-Temperatur ist auf 185°C und Heizbett auf 60°C eingestellt, das Druckbett habe ich mit Haarspray zur Verbesserung der Haftung eingesprüht:

Druck der obersten Layer eines Bauteils für die Verstärkung des Prusa i3-Al-Rahmens.

Druck der obersten Layer eines Bauteils für die Verstärkung des Prusa i3-Al-Rahmens.

Druck des Ramp-Controller-Gehäuses. Gut zu erkennen ist die Wabenstruktur dickerer Teile. Diese Wabenstruktur verringert den Materialbedarf und liefert ähnlich Festigkeiten.

Druck des Ramp-Controller-Gehäuses. Gut zu erkennen ist die Wabenstruktur dickerer Teile. Diese Wabenstruktur verringert den Materialbedarf und liefert ähnlich Festigkeiten.

Teile für den Ramp-Controller (unten), die im Drucker entstanden sind.

Teile für den Ramp-Controller (unten), die im Drucker entstanden sind.

Ramps-Controller ist betriebsbereit. Dank Controller kann nun ohne PC-Anbindung direkt gedruckt werden, denn die Druckdaten werden per SD-Karte importiert.

Ramps-Controller ist betriebsbereit. Dank Controller kann nun ohne PC-Anbindung direkt gedruckt werden, denn die Druckdaten werden per SD-Karte importiert.

Die montierte Rahmen-Versteifung, bestehend aus drei gedruckten Teilen Muttern und einer M10-Gewindestange.

Die montierte Rahmen-Versteifung, bestehend aus drei gedruckten Teilen Muttern und einer M10-Gewindestange.

Für die Filament-Spule selbst habe ich zwei Führungsscheiben konstruiert und diese ebenfalls gedruckt:

Weiter Upgrades: Rechts der Lüfter mit den zwei gedruckten Halterungsklammenr für das Ramps-Boards. Alle übrigen Teile sind für den Filement-Spulenhalter. Ganz links sind die selbstkonstruierten Zentrierscheiben für die Filament-Spule.

Weiter Upgrades: Rechts der Lüfter mit den zwei gedruckten Halterungsklammenr für das Ramps-Boards. Alle übrigen Teile sind für den Filement-Spulenhalter. Ganz links sind die selbstkonstruierten Zentrierscheiben für die Filament-Spule.

Filamemt-Spulen-Halterung auf ist auf dem Drucker montiert.

Filamemt-Spulen-Halterung auf ist auf dem Drucker montiert.

Ramps-Board bekommt jetzt frische Luft...

Ramps-Board bekommt jetzt frische Luft…

 

Nun werde ich mal etwas mit der Software experimentieren, um die Druckqualität zu verbessern.

Neben Cura möchte ich mit der Software Kisslicer arbeiten, dazu aber demnächst mehr.

 

Horrido und stayed tuned für News aus der Bastelkammer.

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3D-Drucker: Der Drucker läuft…

Heute habe ich gleich zwei Druck-Test gemacht:

Ein kleines Teile (Minifig M4) und ein großes Teil (Bauteil einer Verstrebung für den Rahmen des Prusa i3).

 

Das kleine Bauteil benötigte ca. 4 Minuten für den Druck. Das große Teil brauchte hingegen über 70 Minuten…

Das M4-Modell ist nicht so überzeugend, beim großen Teil stimmen zumindest die Abmessungen – die Oberfläche ist aber geprägt von der recht dicken Schichtstärke von 0,2mm…

Hier mal einige Bilder:

Verstärkung für Lego-Chima: Jetzt mit gedrucktem M4...

Verstärkung für Lego-Chima: Jetzt mit gedrucktem M4…

 

Bauteilansicht in CURA

Bauteilansicht in CURA

 

Fertig gedrucktes Bauteil - es ist Teil einer Verstärkungsverstrebung für den Prusa i3 Al-Rahmen.

Fertig gedrucktes Bauteil – es ist Teil einer Verstärkungsverstrebung für den Prusa i3 Al-Rahmen.

 

Soweit aus der Bastelkammer

Horrido und stay tuned.

3D-Drucker: Und nun wird gedruckt…

Um es gleich zu sagen: Der Drucker funktioniert und hat schon einige Bauteil produziert!!!

 

Aber nun der Reihe nach….

Nach dem ich das Druckbett nivelliert und das Hotend mittels PID Autotune kalibriert  hatte, konnte ich mich näher mit der CAM-Controller-Software CURA befassen.

Zunächst druckte ich ein Referenz-Bauteil in den Abmessungen 20x20x10mm, um daran die Maßhaltigkeit des Drucks zu überprüfen.

Druck eines Kalibirerungs-Quarders (20x20x10).

Druck eines Kalibrierungs-Quarders (20x20x10).

Die Vermessung nach dem Druck zeigte insgesamt eine Abweichung von + 0,1mm – damit kann ich zunächst leben.

 

Anschließend druckte ich ein selbst konstruiertes Bauteil – auch der knapp 30 Minuten dauernde Druck lief gut

Das Halterungsbauteil in der Druck- und Slicingsoftware Cura. Die Druckstatusanzeige zeigt ein baldiges Druckende.

Das Halterungsbauteil in der Druck- und Slicingsoftware Cura. Die Druckstatusanzeige zeigt ein baldiges Druckende.

Druck einer selbst konstruierten Halterung. Die ersten Layer sind gedruckt. Gut zu erkennen ist die innere Wabenstruktur des Bauteils - so wird Material und Druckzeit gespart.

Druck einer selbst konstruierten Halterung. Die ersten Layer sind gedruckt. Gut zu erkennen ist die innere Wabenstruktur des Bauteils – so wird Material und Druckzeit gespart.

Seitenansicht der Halterung - die Befestigungsbohrungen sind gut zu erkennen. Die Kegelsenkungen für die Schraubenköpfe werden gut wiedergegeben.

Seitenansicht der Halterung – die Befestigungsbohrungen sind gut zu erkennen. Die Kegelsenkungen für die Schraubenköpfe werden gut wiedergegeben.

Blick auf das fertig gedruckte Halterungsbauteil - hier noch auf dem Heizbett des Druckers.

Blick auf das fertig gedruckte Halterungsbauteil – hier noch auf dem Heizbett des Druckers.

Auch bei dem Bauteil (20x40x15) kontrollierte ich die Maßhaltigkeit – es passte mit den Toleranzen, die ich am Refernzbauteil gemssen hatte überein.

So dat wars zunäcst

Horrido und stay tuned.

 

3D-Drucker: Ein neues Ramps-Board muss her…

Wie im vorangegangen Beitrag geschrieben, funktionierten beim Test der Antriebsmotor der Extruders nicht und die X-Achse bewegte sich nur nach rechts.

Die vergangen Abende habe ich nun damit zugebracht, die Fehlerquellen zu finden und diese abzustellen.

Beim Extruder-Motor konnte ich schnell für Abhilfe sorgen. Denn ich hatte schlicht übersehen, dass zunächst das Hotend aufgeheizt werden muss, damit der Extruder-Motor (E) ansteuerbar ist.

Nach entsprechendem Aufheizen lief der Stepper auch in die richtigen Richtungen: Extrude=Uhrzeigersinn; Reverse=Gegenuhrzeigersinn.

 

Mit der Identifikation und Behebung des 2. Fehler hatte ich deutlich mehr Aufwand, denn ich konnte mir zunächst nicht erklären, warum der Transportwagen der X-Achse nur nach rechts zu bewegen war. Erste Recherchen ließen mich vermuten, es könnte mit dem Endschalter der Achse zu tun haben. Also prüfte ich mit dem G-Code-Befehl M119 zunächst die Funktion aller Endschalter. Es zeigte sich, dass sie sowohl richtig verkabelt waren als auch in Marlin korrekt konfiguriert sind.

Daraufhin widmete ich mich der Elektronik. Ich dachte hier zunächst daran, den Fehler bei den Motortreibern zu suchen. Also tauschte ich den Treiber für die X-Achse gegen ein Ersatz aus. Aber dies half nicht den Fehler abzustellen. Im  2. Schritt überprüfte ich den X-Motor. Dies machte ich, in dem ich den X-Motor einfach mal an den Y-Motortreiber anschloss – es zeigte sich, dass der Motor einwandfrei funktionierte. Zur Sicherheit tauschte ich auch noch den Motortreiber –auch damit lief der X-Motor an der Y-Achse und ließ sich problemlos in beide Richtungen steuern.

Für mich verdichteten sich daraufhin die Hinweise, dass es etwas mit der Schaltung selbst zu tun haben müsste. In einem Forum lass ich, dass ich offensichtlich nicht der Einzige mit solchen Problem war. Es wurde vorgeschlagen, einmal den X-DIR-Pin gegen GND zu vermessen und in Pronterface dabei die Richtungen umzuschalten. Es müssten dann zwei Signale „low“ und „high“ zu messen sein – beiden Signalen sind entsprechende Spannungen zugeordnet low=0V, high=5V.

Also griff ich zum Multimeter und machte mich an die Arbeit. Und tatsächlich, ich bekam völlig abweichende Messergebnisse. Der Low-Pegel lag bei 0,98V, high bei 3,8V. Doch nun war die Frage, ob der Fehler am Ramps 1.4-Board zu suchen war oder am Arduino Mega 2560.

Ich beschaffte mir den Schalt– und Leiterbahnplan des Ramps-Boards, sowie die Pin-Belegung des Arduino Mega 2560.

Durchmessen des Sainsmart Ramps 1.4-Boards...

Durchmessen des Sainsmart Ramps 1.4-Boards…

Um die beiden Baugruppen zu vermessen, trennte ich die Platinen und vermaß Schritt für Schritt die entsprechenden Leiterbahnen.

Zunächst war das 2560 Board dran. Ich hatte aus den Plänen ersehen können, dass X-Dir mit dem PIN A1 verbunden sein muss. Also habe ich an A1 die Spannungspegel gegen Masse vermessen – da war alles in Ordnung.

Also widmete ich mich dem Sainsmart Ramps 1.4-Board. Schon die Durchgangsmessung von Sockelende zu Sockelende und den daneben liegenden Stiften offenbarte den Fehler: die Pins A0, A1 und A2 waren miteinander verbunden, was sie gem. Schaltplan aber überhaupt nicht sein sollten.

Offensichtlich hatte es bei der Herstellung der Boards einen Lötfehler gegeben, der zu diesem Fehler führte.

Nach einigen Überlegungen, ob ich den Fehler selbst beheben sollte, entschied ich mich, das Board zu tauschen – zumal ja auch die PTC-Sicherung F2 defekt war.

Kurz entschlossen habe ich  dann bei amazon ein neues Board eines anderen Herstellers geordert und parallel beim amazon-Händler, bei dem ich das Sainsmart-Kit gekauft hatte, ein Umtausch angeschoben. Da ich aber nicht warten wollte werde ich nun vermutlich zwei Boards haben.

 

Gestern ist das neue Ramps 1.4. Board (in rot) angekommen. Ich habe es gleich angeschlossen und getestet. Und sieh da: Alle Funktionen, d.h. Motoren, Enschalter, Heizbett, Hotend, Lüfter laufen einwandfrei!

Das neue Ramps 1.4.-Board - sieht gut aus.

Das neue Ramps 1.4.-Board – sieht gut aus.

Im Gegensatz zur vorherigen Verkabelung habe ich jetzt den Lüfter jedoch an D9 angeschlossen. Denn so kann ich diesen mit den G-Code-Befehlen M106 und M107 über Pronterface ansprechen und einstellen bzw. abstellen. Der Befehl M106 gibt mir sogar die Möglichkeit durch den Zusatz S [0-255] die Drehzahl einzustellen. Will ich also 100% Drehzahl so lautet der Befehlt: M106 S255; für 50 % gebe ich dann ein M106 S127

 

Die Steuerungselektronik ist nun mit dem neuen Ramps 1.4-Board am Prusa-Rahmen montiert.

Die Steuerungselektronik ist nun mit dem neuen Ramps 1.4-Board am Prusa-Rahmen montiert.

Nun werde ich im nächsten Schritt die Motoren kalibrieren und das Heizbett nivellieren.

 

Soweit von mir

Horrido und stay tuned.

3D-Drucker: Die (Fehler)suche hat begonnen…

Wie im vorherigen Posting schon angedeutet, haben sich einige Unzulänglichkeiten beim ersten Testlauf gezeigt, diese habe ich nun zum Teil abstellen können – doch der Reihe nach.

Folgende Probleme hatten sich gezeigt:

  1. Z-Achse: Die Motoren sind nicht in der Lage, die Spindeln richtig anzutreiben
  2. Hot-End: Temperaturmessung mit externem Temperaturmessgerät ergibt einen niedrigeren Wert als der gemessene Wert des Thermistors
  3. Lüfter für Hotend läuft nicht
  4. Heizbett funktioniert nicht – es heizt nicht
  5. Die Achsen lassen sich z.T. nicht über die volle Strecke fahren

 

Die Analyse der Ursachen für die Probleme und die Behebung hat bisher folgendes ergeben:

 

1. Z-Achse

Zwei Einstellungen waren für das Problem ursächlich:

A.)Die maximale Drehgeschwindigkeit der Achse war in Marlin mit 5mm/Sekunde voreingestellt. Diesen Wert habe ich schrittweise auf 1mm/Sekunde verringert.

B.) Der Strom für die beiden parallel geschalteten Z-Motoren war offensichtlich zu niedrig. Meine Messung am Poti (Plus des Tastkopfes auf den Poti, Minus des Tastkopes auf Masse) ergaben zunächst 0,3V. Durch drehen mit einem an der Spitze isolierten Schraubendrehers habe ich nun eine Spannung von 0,5V eingestellt, dies entspricht einem Strom von 1,25A.

Spannungsmessung am Motortreiber der Z-Achse: +-Taster an den Poti, --Taster an Masse.

Spannungsmessung am Motortreiber der Z-Achse: +-Taster an den Poti, –Taster an Masse.

 

Mit beiden Maßnahmen, 1mm/Sekunde und 0,5V läuft die Z-Achse nun schön gleichmäßig.

 

2. Hot-End:

Als Thermistor hatte ich in Marlin die Nummer 5 ausgewählt. Ich dacht nun, das gemessene Temperaturdelta von 12 Grad C würden durch einen falsch ausgewählten Thermistor herrühren. Daher habe ich den Wert auf den 100k Thermistor (Auswahltabelle 1) eingestellt. Ein erneueter Versuch zeigte aber, dass dadurch ein noch größeres Delta (>20 Grad C) entsteht. Daher habe ich wieder auf Nummer 5 gewechselt. Eine erneute Kontrollmessung mit meinem externen Meßgerät haben lediglich ein Delta von 5 Grad gezeigt. Das lasse ich nun so und werde dann mit dem PID-Test mich an die richtige Einstellung herantasten.

 

3. Lüfter:

Hier hatte ich lediglich die Pole vertauscht. Nach dem ich die Anschlüsse umgepolt hatte lief der Lüfter. Leider pustete er die Luft in die falsche Richtung. Daher musste ich den Lüfter ausbauen und umgedreht wieder montieren.

 

Gedreht: Der Lüfter pustet nun und auch in die richtige Richtung.

Gedreht: Der Lüfter pustet nun und auch in die richtige Richtung.

4. Heizbett Mk2b:

Die Fehlersuch hier war etwas mühsamer und langwieriger, da der Fehler an unterschiedlichen Stellen schlummern kann. In der Leiterstrecke liegt von Spannungsversorgung zunächst eine PTC-11A-Sicherung (F2), eine Kontroll LED (LED 2)dann ein Mosfet und schließlich das Heizbett MK2b, welches am Ausgang D8 angeklemmt wird, selbst.

Zunächst untersuchte ich das Heizbett. Es soll einen Innenwiderstand von 1.0 – 1.2 OHM  an den 12V-Anschlüssen haben. Meine Messung ergab 1.2 Ohm, damit ist das Heizbett funktionsfähig.

Eine Sichtprüfung des Mosfet zeigt auch hier keine Schmauchspuren oder gelöste Lötstellen. Mit erschien ein Vermessen des Transistors daher erst mal nicht  angebracht – dazu hätte ich den auch auslöten müssen. Daher richtete ich mein Augenmerk auf die PTC-Sicherung F2. Wäre die Sicherung in Ordnung, dann müsste der PTC einen Innenwiderstand nahe Null aufweisen – mit dem Digitalmultimeter habe ich am anderen PTC auf dem Ramps 1.4.-Board tatsächlich einen solchen Wert gemessen. An der Sicherung F2 aber war nix – das Multimeter zeigt OL an, d.h. kein Kontakt in der Sicherung.

Wenn die Sicherung defekt ist, dann erklärt dies auch, warum weder die LED2 leuchtet, noch eine Spannung an D8 anliegt, wenn in der Software das Heizbett auf „Heizen“ gestellt ist.

Ich entschloss mich, die Sicherung probehalbe einmal zu überbrücken.

Überbrückung der 11A-PTC-Sicherung (großes, flaches, gelbes Bauteil).

Überbrückung der 11A-PTC-Sicherung (großes, flaches, gelbes Bauteil).

Ergebnis: Die LED2 leuchte und es liegen knapp 12V Spannung an D8 – damit ist der Fehler gefunden: Die 11A (@16V) PTC-Sicherung ist defekt!

Nun muss ich mir überlegen, ob ich das Board an den Händler zurücksende oder eine PTC-Sicherung selbst einlöte.

Schaltplan und Multimeter sind bei der Fehlersuche unerlässlich...

Schaltplan und Multimeter sind bei der Fehlersuche unerlässlich… 

5. Achsen

Bei meinen Test habe ich mittlerweile festgestellt, dass lediglich die x-Achse sich nur in eine Richtung verfahren lässt, Y & Z funktionieren. Der Extruder reagiert überhaupt nicht.

Um dieses Thema werde ich mich daher nun kümmern müssen…

 

Horrido und stay tuned…

3-D Drucker: Erster Testlauf

Heute habe ich mich an den ersten Test der Komponenten gewagt.

Davor habe ich die Marlin-Firmware noch einmal in einer leicht angepassten Konfiguration auf den Arduino kopiert.

Die noch einmal angepasste Marlin-Firmware wird auf den Arduino kopiert.

Die noch einmal angepasste Marlin-Firmware wird auf den Arduino kopiert.

 

Auf dem Bild ist gut zu erkennen, dass ich mittlerweile auch das Kabelwirrwar sortiert habe…

Der Kabelsalat ist beseitigt...

Der Kabelsalat ist beseitigt…

Mittels der 3D-Drucker-Software Pronterface habe ich heute die Motoren, das Heizbett und das Hotend getestet.

Drucker ist mit Pronterface verbunden. Die Achsen lassen sich ansprechen, wenn auch nicht in alle Richtungen. Das Hotend heizt zur Probe mal auf 185 Grad C auf - der Regelkreislauf scheint zu funktionieren.

Drucker ist mit Pronterface verbunden. Die Achsen lassen sich ansprechen, wenn auch nicht in alle Richtungen. Das Hotend heizt zur Probe mal auf 185 Grad C auf – der Regelkreislauf scheint zu funktionieren.

Die X- und Y-Achse bewegen sich, wenn auch zunächst nur in eine Richtung. Bei der Z-Achse funktionieren beide Richtungen, doch leider haben die Motoren nicht genug Kraft, um den X-Laufwagen im Schnellgang zu bewegen. Auch drehen beide Z-Motoren nicht wirklich synchron – diese Fehler liegen offensichtlich in extrem schwergängigen M5-Gewindestangen. Mal sehen, wie ich das beheben kann.

Das Hotend habe ich auf 185 Grad C aufgeheizt – der Temperaturfühler misst diese Temperatur am Hotend und die Elektronik regelt dann ab. Aber bei der Temperatur-Messung mit einem externen Temperaturmessgerät habe ich am Hotend lediglich 173 Grad C gemessen. Nun werde ich mal schauen, ob es an dem in Marlin gesetzten Thermistor-Typ liegt, ansonsten kann ich mir den Temperaturunterschied vn 12 Grad C nicht erklären.

Zu meinem Bedauern hat das Heizbett nicht funktioniert. Am Spannungsausgang des Ramps-Board liegt bei Aktivierung des Heizbett keine Spannung an!? Dafür funktioniert aber der Temperaturfühler.

Also, nun geht die Fehlersuche los – es noch viel zu tun….

Horrido und stay tuned

3D-Drucker: Elektronik ist verkabelt…

Heute habe ich mal wieder etwas Zeit gefunden, um hier über den Baufortschritt zu berichten.

In den vergangenen Bastel-Sessions habe ich mich nun etwas näher der Elektronik zugewendet.

Angefangen von der Konfiguration der Marlin-Firmware, dem Datentransfer an den Arduino, bis hin zur Montage der Platinen (Arduino und Ramps 1.4.) aneinander und der Fixierung dieser am Rahmen des Prusa i3. Hier einige Bilder:

 

Ramps 1.4.-Board mit aufgesteckten Motortreibern für die vier Achsen (X, Y, Z, Extruder).

Ramps 1.4.-Board mit aufgesteckten Motortreibern für die vier Achsen (X, Y, Z, Extruder).

Ramps-Board, aufgesteckt auf dem Arduino - beides ist am Prusa i3-Rahmen mit drei Schrauben befestigt.

Ramps-Board, aufgesteckt auf dem Arduino – beides ist am Prusa i3-Rahmen mit drei Schrauben befestigt.

Anschließend habe ich mich an die Verkabelung gemacht. Dabei musste ich zunächst die X- und Y-Endschalter neu Ausrichten, für den Y-Endstopschalter musste zudem eine Halterungsverlängerung gebaut werden.

Die Halterung für den Z-Endstopschalter musst nach meinem jetzigen Eindruck komplett umgestaltet werden, da die vorgesehene Position mit dem langen J-Head-Hotend nicht korrespondiert.

Dazu später mehr…

Hier mal ein Bild zur Verkabelungsarie, noch sind die Kabel unsortiert:

 

Kabelsalat am Controller: Noch sieht es chaotisch aus, aber da kommt schon noch Ordnung rein...

Kabelsalat am Controller: Noch sieht es chaotisch aus, aber da kommt schon noch Ordnung rein…

Letzte Amtshandlung war am vergangenen Wochenende die Konfektionierung der entsprechenden Leiter des ATX-PC-Netzteils.

 

ATX-Netzteil: Konfektionierung der 12V-Spannungsleitungen (gelb).

ATX-Netzteil: Konfektionierung der 12V-Spannungsleitungen (gelb).

Morgen werde ich versuchen den Kabelsalat zu ordnen und in Kabelführungen zu bannen.

So sieht der Prus i3 momentan aus:

Soweit ist die Elektronik verdrahtet - lediglich das LCD-Display mit SD-Cards-Reader (vorne links in der Verpackung) muss nach den Testläufen noch angeschlossen werden.

Soweit ist die Elektronik verdrahtet – lediglich das LCD-Display mit SD-Cards-Reader (vorne links in der Verpackung) muss nach den Testläufen noch angeschlossen werden.

Anschließend werde ich die Elektronik in Betrieb nehmen, die Achsen und Schrittweiten kalibrieren, das Druckbett und damit die Z-Achse nivilieren und das J-Head Hot-End im sog. PID Autotune einstellen…

Also noch ist der Weg zum funktionsfertigen 3D-Drucker noch lang…

Horrido und stay tuned