Prusa-Upgrade, Teil 1: Warm, vernetzt und Full Metal

Das Gehäuse ist fertig! Der Prusa i3 (rechts) soll bald in sein neues Heim einziehen...

Das Gehäuse ist fertig! Der Prusa i3 (rechts) soll bald in sein neues Heim einziehen…

Der Plan

Mit meinem Prusa i3 3D-Drucker bin ich eigentlich sehr zufrieden, denn er werkelt in der Bastelkammer mehr oder weniger zuverlässig vor sich hin. Leider produzieren aber gerade die Schrittmotoren mit ihrer „Musik“ eine ziemlich nervige Geräuschkulisse, die es mitunter schwer machen, konzentriert in der Werkstatt parallel Basteleien nachzugehen.

Vor diesem Hintergrund habe ich mich nach einem mehr oder weniger geräuschhemmenden Gehäuse umgesehen, und bin bei einer schicken Holzkonstruktion hängengeblieben. Dieses Druckerhäuschen erfüllt dabei mehrere Aufgaben: Es dämpft (hoffentlich) die Druck-Geräusche etwas, hält die Umgebungstemperatur in der Nähe des Druckers weitestgehend konstant (wichtig für den Druck, wenn die Umgebungstemperatur deutlich geringer ist, wie es in der Bastelkammer schon mal vorkommen kann – es ist ja kein Wohnzimmer) und schützt den Drucker zudem vor Staub und sonstigen Verschmutzungen, die so in einer Werkstatt herumwirbeln können.

Aus einem Meter Abstand macht der Drucker schon Lärm...

Aus einem Meter Abstand macht der Drucker schon Lärm…

Zunächst dachte ich eigentlich nur an den Bau eines entsprechenden Gehäuses, doch es keimte dann bei mir der Entschluss, meinen Prusa einem Upgrade zu unterziehen, bei dem es nicht nur bei einem Gehäuse bleiben soll.

Da der Drucker in der Bastelkammer steht, ich dort aber nicht bei jedem (längeren) Druck anwesend sein will, wollte ich eine Art Fernsteuerung und Überwachungsmöglichkeit. Bei meinen Recherchen zu dem Thema stieß ich auf die Software Octoprint, die auf einem Raspberry Pi läuft. Mit diesem Setup kann der Drucker via Wlan überwacht und gesteuert werden, eine angeschlossene USB-Kamera liefert sogar Live-Bilder oder ermöglicht Zeitraffer-Aufnahmen des Druckprozesses zu machen. Diese Erweiterung wollte ich daher ebenfalls vornehmen, da ich noch ein Raspberry Pi B ungenutzt liegen habe.

Um den Drucker später im Gehäuse unterzubringen und betreiben zu können, ist auch die Verlängerung der Verkabelung nötig, da ich das ATX-Netzteil und die Arduino-Ramps-Steuerung außerhalb des Gehäuses anbringen möchte – insb. unter dem Gesichtspunkt der Kühlung sollen diese Komponenten nicht innerhalb des Gehäuses untergebracht werden. Daher muss mehr oder weniger die gesamte Verkabelung angefasst werden – eine gute Gelegenheit das Hotend auch gleich zu tauschen – bisher nutze ich noch mein China-PLA-Hotend – mit diesem bin ich prinzipiell sehr zufrieden. Dennoch möchte ich zukünftig neben PLA auch ABS, Nylon usw. verarbeiten können. Daher wird dieses nun gegen mein E3D Ganzmetall-Hotend ausgetauscht, welches schon seit einiger Zeit im Regal auf seinen Einsatz wartet. Mit dem E3D ist dann auch der Druck von Nylon und ABS sowie neuer PLA-Mischungen mit Kohlefaser möglich.

E3D-Hotend: Noch verpackt warten die Einzelteile auf die Montage...

E3D-Hotend: Noch verpackt warten die Einzelteile auf die Montage…

 

Das Gehäuse entsteht

Zurück zum oben erwähnten Gehäuse. Da ich mein Prusa mit einer Versteifung versehen habe konnte ich die recherchierten Konstruktionsdaten nicht einfach übernehmen. Zudem hängt die Konstruktion auch vom verfügbaren Material ab. Aus dem Grund habe ich mich nach Ermittlung der nötigen Innenmaße an die Konstruktion meines Gehäuses gemacht, dabei habe ich mich aber stark an das o.g. Design angelehnt, wobei ich noch eine zusätzliche Wartungsklappe in der Rückwand hinzugefügt habe, um ggf. an den Drucker auch von der Rückseite gelangen zu können. Abweichend von dem ursprünglichen Design nutze ich meine bisherige Filament-Halterung weiter. Das Gehäuse selbst basiert auf zwei Holzarten: MDF (in den Stärken 13mm und 19mm) sowie Birken-Multiplex (18mm). Für die Montage des Netzteiles und der Arduino-Ramps-Kombination nutze ich diese Halterungen. Im Inneren des Case werde ich noch LED-Lichtstreifen zur Beleuchtung einkleben und die USB-Kamera anbringen.

So sieht die das entworfene Gehäuse aus:

CAD-Modell: Die Vorderansicht. Vorne wir das Gehäuse mit einer durchsichtigen PS-Platte, die einfach nur eingelegt wird, verschlossen.

CAD-Modell: Die Vorderansicht. Vorne wir das Gehäuse mit einer durchsichtigen PS-Platte, die einfach nur eingelegt wird, verschlossen.

CAD-Modell: Seitenansicht des Gehäuses. Gut zu erkennen ist die Anordnung der einzelnen Holzteile.

CAD-Modell: Seitenansicht des Gehäuses. Gut zu erkennen ist die Anordnung der einzelnen Holzteile.

CAD-Modell: Ansicht auf die Rückwand - gut zu erkennen ist die Aussparung, die für die Wartungsklappe ist.

CAD-Modell: Ansicht auf die Rückwand – gut zu erkennen ist die Aussparung, die für die Wartungsklappe ist.

CAD-Modell: Die Wartungsklappe (grün) ist eingefügt.

CAD-Modell: Die Wartungsklappe (grün) ist eingefügt.

Die Konstruktionszeichnungen werde ich hier demnächst einstellen.

Update zum Bau des Gehäuses (I):

In den letzten Tagen habe ich mir passendes Holz im Baumarkt beschafft und dort auch gleich grob rechtwinkelig zuschneiden lassen. Anschließend ging ich daran, die einzelnen Platten anzuzeichnen und an der Kreissäge in die richtigen Geometrien zu sägen. Den Ausschnitt der Rückwand und die Ausklinkungen der inneren Seitenplatten machte ich mit der Stichsäge. Die großen Löcher in den Platten sind mittels Forstner-Bohrer gemacht. Die Aussparung für die Wartungsklappe in der Rückwand ist mit der Oberfräse gemacht.

Die Montage habe ich nun auch fast erledigt: Die Platten sind stumpf mit Schrauben verbunden (vorher habe ich alle Schraubenlöcher vorgebohrt: 0,7x Aussenduchmesser ergbit den Durchmesser für das Kernloch bei Spax-Schrauben und mit einem Kegelsenker entsprechend abgesenkt) und die Kontaktflächen zusätzlich mit Leim versehen. Die Birken-Multiplexplatten werden nach dem Lackieren (inkl. Vorstreichen) mit den inneren MDF-Platten von innen per Spax-Schrauben befestigt.

Hier mal einige Bilder zum Bau:

Übertragen der Schnittkanten von der Zeichnung auf die einzelnen Teile.

Übertragen der Schnittkanten von der Zeichnung auf die einzelnen Teile.

Die Maße werden angerissen.

Die Maße werden angerissen.

Die Ausfräsung für die Wartungklappe in der Rückwand muss nachgearbeitet werden.

Die Ausfräsung für die Wartungklappe in der Rückwand muss nachgearbeitet werden.

Zusähen der einzelnen Teile: Auch an der Kreissäge wird gearbeitet - hier entsteht eine 70°-Schräge an der Stirnseite einer Leiste.

Zusähen der einzelnen Teile: Auch an der Kreissäge wird gearbeitet – hier entsteht eine 70°-Schräge an der Stirnseite einer Leiste.

Die Wartungklappe.

Die Wartungklappe.

Die einzelnen Teile sind angefertigt.

Die einzelnen Teile sind angefertigt.

Profilansicht der oberen und unteren Leiste - die Geometrie ist an der Kreissäge entstanden.

Profilansicht der oberen und unteren Leiste – die Geometrie ist an der Kreissäge entstanden.

Anpassen: Bodenplatte und untere Leiste passen gut zusammen.

Anpassen: Bodenplatte und untere Leiste passen gut zusammen.

Die Teile sind verleimt und verschraubt.

Die Teile sind verleimt und verschraubt.

Die obere Leiste ist verschraubt. Zu erkennen ist ein Lücke an der inneren Seitenwand - ich habe die Ausklinkung zu großzügig ausgesägt...

Die obere Leiste ist verschraubt. Zu erkennen ist ein Lücke an der inneren Seitenwand – ich habe die Ausklinkung zu großzügig ausgesägt…

Holzspachtel dient zum ausgleichen von Unebenheiten, Kanten und zum verdecken der Senkkopfschraubenköpfe.

Holzspachtel dient zum ausgleichen von Unebenheiten, Kanten und zum verdecken der Senkkopfschraubenköpfe.

Der Holzspachtel ist angeschliffen, aber noch nicht ganz eben. Der Schraubenkopf ist nicht mehr zu sehen.

Der Holzspachtel ist angeschliffen, aber noch nicht ganz eben. Der Schraubenkopf ist nicht mehr zu sehen.

Die Lücke, die durch meinen Fehler beim Ausklinken entstand ist mit Holzspachtel gefüllt.

Die Lücke, die durch meinen Fehler beim Ausklinken entstand ist mit Holzspachtel gefüllt.

Mit Feinspachtel muss der Übergang noch geglättet werden - nur Holzspachtel reichte nicht.

Mit Feinspachtel muss der Übergang noch geglättet werden – nur Holzspachtel reichte nicht.

Zwischenstand: Der Korpus ist fertig, die Schraubenköpfe und Lücken verspachtelt.

Zwischenstand: Der Korpus ist fertig, die Schraubenköpfe und Lücken verspachtelt.

Update (II): Lackieren, Frontscheibe…

Lackiermaterial: Die MDP-Platten habe ich vorgestrichen und dann mit Acryl-Lack in drei Schichten mit der Rolle lackiert.

Lackiermaterial: Die MDP-Platten habe ich vorgestrichen und dann mit Acryl-Lack in drei Schichten mit der Rolle lackiert.

Frisch lackiert - drei Schichten müssen es schon sein...

Frisch lackiert – drei Schichten müssen es schon sein…

Die Füße sind eigentlich Türstopper - aber sie erfüllen ihren Zweck.

Die Füße sind eigentlich Türstopper – aber sie erfüllen ihren Zweck.

Die "Füße" sind mit normalen Spax-Schrauben in den Boden geschraubt.

Die „Füße“ sind mit normalen Spax-Schrauben in den Boden geschraubt.

Klarlack für die Birken-Multiplexseitenplatten. Da Öl verdunsten kann, habe ich mich für den Klarlack entschieden.

Klarlack für die Birken-Multiplexseitenplatten. Da Öl verdunsten kann, habe ich mich für den Klarlack entschieden.

Rückansicht - die Wartungklappe fehlt noch.

Rückansicht – die Wartungklappe fehlt noch.

Die Polystyrol-Platte ist mit einer kleinen Kreissäge zugesägt.

Die Polystyrol-Platte ist mit einer kleinen Kreissäge zugesägt.

Die Handgriffe sind aus dem Baumarkt. Die mitgelieferten Schrauben sind zu groß und daher gegen kürzere Schrauben getauscht.

Die Handgriffe sind aus dem Baumarkt. Die mitgelieferten Schrauben sind zu groß und daher gegen kürzere Schrauben getauscht.

Für die Montage der Griffe an der PS-Platte habe ich Kegelsenkungen auf der Rückseite angebracht.

Für die Montage der Griffe an der PS-Platte habe ich Kegelsenkungen auf der Rückseite angebracht.

Schön anzusehen - die durchsichtige Frontseite mit Griff.

Schön anzusehen – die durchsichtige Frontseite mit Griff.

Eingetroffen: LED-Streifen, weiß, für die Innenbeleuchtung:

LED-Streifen für die Innenbeleuchtung - noch in antistatischer Verpackung.

LED-Streifen für die Innenbeleuchtung – noch in antistatischer Verpackung.

Für die feste Montage des Prusa i3 im Gehäuse werde ich diese Befestigungen nutzen, die ich bei thingiverse gefunden habe – den Drucker werde ich schon einmal anwerfen…

Leider ist die o.g. Befestigung für M8-Gewindestangen konstruiert – ich habe aber M10-Gewindestanden verbaut. Aus dem Grund habe ich geschwind eine passende Befestigung konstruiert:

CAD-Modell der Prusa i3-Befestigung (für M10-Gewindestange).

CAD-Modell der Prusa i3-Befestigung (für M10-Gewindestange).

Die Druckdaten dazu stelle ich demnächst bei thingiverse ein – nun drucke ich mal vier Halterungen in knapp 3h (PLA, 30% Infill, 0.2mm Layer).

Update: Die Halterungen sind gedruckt:

Zur Befestigung des Prusa im Gehäuse habe ich drei entsprechende Halterungen gedruckt.

Zur Befestigung des Prusa im Gehäuse habe ich drei entsprechende Halterungen gedruckt.

Befestigung am vorderen Teil des Druckers.

Befestigung am vorderen Teil des Druckers.

Hinten wird der Drucker mit zwei Halterung fixiert.

Hinten wird der Drucker mit zwei Halterung fixiert.

 

Update (III): Gehäuse-Zeichnungen (Veröffentlicht unter der CC-Lizenz by-nc-sa):

Hier kommen die Zeichnungsblätter der einzelnen Holzteile für das Gehäuse – viel Spaß beim Nachbau…

Wartungsdeckel_v02 Unterleiste_v02 Seitenwand_innen_v02 rückwand_v02 Kopie Oberplatte_v01 Oberleiste_v02 Bodenplatte_v01 Birken-Seitenplatte_v01

Oder als DXF-Files sind die Zeichnungen hier zu finden.

 

Die Fernsteuerung mit Octoprint

Um Octoprint einzusetzen ist neben dem 3D-Drucker noch entsprechende Hardware erforderlich, dies sind:

  • Rapsberry Pi B/ B+ oder 2
  • USB-Kamera
  • Wlan-Stick (alternativ LAN)
  • SD-Karte (16GB)
  • USB-Netzteil (mind. 1A)
  • USB-Kabel (um den RPi später mit dem 3D-Drucker zu verbinden)
  • (SD-Karten-Reader, HDMI-Kabel, USB-Tastatur – nur zum ersten Setup nötig)
Octoprint mit dem nötigen Zubehör: SD-Karte, Raspberry Pi B, USB-Wlan-Adapter, USB-Kamera, USB-Hub, Steckernetzteil (von vorne links im Uhrzeigersinn).

Octoprint mit dem nötigen Zubehör: SD-Karte, Raspberry Pi B, USB-Wlan-Adapter, USB-Kamera, USB-Hub, Steckernetzteil (von vorne links im Uhrzeigersinn).

 

Softwareseitig ist die Sache sehr einfach. Auf der Website von Octoprint  findet sich ein fertiges, extra für den RPi angefertigtes Disk-Image namens Octopi. Diese ist herunter zu laden und mit einer geeigneten Image-Writer-Software auf der SD-Karte zu installieren. Ich nutze dazu die Software Win32 Disk Imager. Nach erfolgreicher Installation ist die Erst-Konfiguration des Linux-Systems vorzunehmen. Ist das erledigt und die LAN oder WLAN-Verbindung steht, kann über den Browser Octoptint direkt aufgerufen werden.

Wie man das alles macht, wird in diesem Video gut erläutert, bzw. kann hier nachgelesen werden:

 

Test des Octoprint-Setups - auch der Stream funktioniert jetzt mit der 5€ China-USB-Kamera...

Test des Octoprint-Setups – auch der Stream funktioniert jetzt mit der 5€ China-USB-Kamera…

Ich werden dieses Posting jeweils dem Projektfortschritt anpassen – also schaut einfach von Zeit zu Zeit hier vorbei.

Soweit für heute

Horrido und stay tuned!

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18 Gedanken zu “Prusa-Upgrade, Teil 1: Warm, vernetzt und Full Metal

  1. Hi,

    das freut mich echt, das du das Design ebenfalls interessant findest, denn mir geht es ebenfalls so! 🙂

    Leider sind meine Fähigkeiten mit dem Umgang von Inventor noch recht rudimentär und daher frage ich mich ob es evtl. möglich ist das ich auch ein solches Gehäuse für meinen Prusa i3 bekommen könnte. Ich vermute mal die Holzteile werden gefräst? Wie können wir uns dazu am besten unterhalten?

    Grüße Bastian

    • Hallo Bastian,

      prima – dann hat das Case-Design ja nicht nur einen Fan.
      Ich denke, in ca. 1-2 Wochen werden ich die Zeichnungen soweit überarbeitet haben, dass ich sie hier einstellen kann. Bis dahin müsstest Du dich noch gedulden.
      Alle Plattenzuschnitte sind mit einer Kreissäge und Stichsäge gemacht – dazu braucht man keine Fräse (lediglich für die Wartungsklappen-Öffung habe ich eine Oberfräse genutzt – aber das kannst Du auch ggf. anders lösen.

      Soweit für heute – horrido.

      • Danke für dein Feedback 🙂

        Ich habe gerade schon die Bilder gesehen. Sieht bisher sehr gut aus und ich bin gespannt wie es weitergeht.
        Eine Kreis- und Stichsäge habe ich, aber so ein Oberfräser befindet sich leider nicht in meinem Bastelkeller. Evtl. kann ich dieses ja im örtlichen Baumarkt ausleihen?

        Ist das 10mm MDF, was du als Holz verwendest?
        Verschraubst du deinen Drucker mit dem Gehäuseboden oder wie hast du dir das überlegt?
        Ich frage daher, da die Wartungklappe zwar schön ist, aber was wenn man Rückseits z.B. mit einem Schraubenschlüssel dran muss? Das wird doch alles sehr eng?

        Grüße
        Bastian

      • Moin!
        Zum Einsatz kommen 13mm und 19mm MDF-Platten. Bis auf die beiden inneren Seitenplatten (13mm) ist der gesamte Korpus aus 19mm MDF. Die Birken-Multiplexplatten für die beiden Seitenflächen hat eine Stärke von 18mm. Die durchsichtige Klappe vorne wird aus 5mm Polystyrol gemacht.

        VG

  2. Als ich den letzten Kommentar abgesendet hatte, ist mir aufgefallen, dass die Holzdicken schon im Beitrag standen… passiert -.-
    Trotzdem danke für den Hinweis.
    Ich verfolge den Beitrag sicher weiter und warte gespannt auf die überarbeiteten Pläne 🙂
    Grüße!

  3. Ich bin echt begeistert von dem Design. Du hast das Gehäuse wirklich gut umgesetzt 🙂
    Mit dem Tempo darf der Prusa bald „einziehen“, hehe.

  4. Und darf man die Tage mit den Zeichnungen rechnen? Ich würde auch gerne loslegen 🙂

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  10. Hey cooles Projekt!
    Ich habe mir eine ähnliche Variante davon gebaut. Is alles super leise wenn man die Acrylglasplatte vorne drauf macht. Allerdings wirds dann richtig heiß drin. Bei nem etwa 30min print habe ich etwa 46°C Innentemperatur erreicht. Das hat der Extrudermotor dann langsam nicht mehr mitgemacht.
    Wie siehts bei dir mit Innentemperaturen aus?

    LG

    • Hallo zusammen!
      Das mit der Temperatur würde mich auch brennend interessieren. Hat es Auswirkungen auf die Motoren oder der Elektronik?!

      Ich drucke neben PLA auch noch ABS mit einer Druckbetttemperatur von 110°C. Für größere ABS-Prints ist wegen der Abkühlung (Rissbildung) ein Gehäuse fast schon unumgänglich. Nur leider fehlt mir einfach der Erfahrungswert. 😉

      Ist es evtl. ausreichend in das Gehäuse zusätzliche Lüfter zu setzen?!

      Wäre für eine Antwort sehr dankbar.

      BG

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  12. Pingback: Heated Build Chamber für 3D-Drucker | Die Bastelkammer – der Tüftler-Blog

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