Wanhao Duplicator 7: 3D-Druck mit Licht

In der Bastelkammer kommen in der Mehrheit die sehr verbreiteten FDM-Drucker zum Einsatz, bei denen ein Kunststofffilament aufgeschmolzen wird. Doch zuweilen reicht deren Detailierungsgrad von Teilen nicht aus. Entsprechende Druckverfahren, die eine höhere Detailierung und feinere Teile ermöglichen, waren bis vor einiger Zeit nur bei professionellen Druckservice-Anbietern im Einsatz. Doch mittlerweile gibt es für ambitionierte Privatanwender einen vielversprechenden 3D-Drucker mit einem guten Preis-Leistungsverhältnis. Mit dem Wanhao Duplicator 7-Drucker entstehen die Teile aus flüssigem Kunstharz.

 

Der Wanhao Duplicator 7 (D7) arbeitet nach dem Stereolithografie-3D-Druck-Verfahren. Es kann im Gegensatz zu FDM-Verfahren mit einer sehr feinen Auflösung und für das bloße Auge kaum sichtbaren Layer-Stufen die Limitierungen des FDM-Verfahrens umschiffen. Das Ergebnis sind dann Druckobjekte mit ebener Oberfläche, die zudem auch noch sehr klein bzw. filigran sein können. Ideal für die Erstellung von Urmodellen die abgegossen werden sollen oder sichtbaren Teilen, die direkt am Modell zum Einsatz kommen.

Blick auf den D7 mit der oben hängend montierten Druckplatte und der Warmwanne (unten) die auf dem LCD-Screen mit zwei Handmuttern befestigt wird.

Der Wanhao Duplicator 7 mit aufgesetztem Lichtschutz.

Das zentrales Element des Druckers ist sein 5,5 Zoll LCD-Display, welches im Stahlblechgehäuse zusammen mit dem Controllerboard, Schrittmotor für die Z-Achse und Netzteil verbaut ist. Auf das Display wird eine Harzwanne montiert, deren Unterseite mit einer teflonbeschichteten FEP-Klarsichtfolie abgeschlossen ist. Die Druckplatte hängt kopfüber an dem Befestigungsarm, welcher mittels Schrittmotor durch eine Gewindestange hoch- und runterbewegt wird. Damit wird schon klar, dass die Druckobjekte kopfüber entstehen, denn die Druckplatte taucht beim Druck in die mit UV-empfindlichen Harz gefüllte Harzwanne von oben kommend ein und wandert dann bei fortschreitendem Druck Schicht für Schicht wieder hoch. Der unter der Harzwanne befindliche LCD-Screen belichtet das Resin und es härtet an der entsprechenden Stelle den jeweiligen Layer aus.

Um das lichtempfindliche Harz während des Drucks vom Umgebungslicht abzuschirmen, wird ein großer schwarzer Stahlblech-Lichtschutzdeckel während des Drucks auf den Drucker aufgesetzt.

Die Druckdaten und Layer-Bildinformationen werden über einen notwendigen externen Rechner via USB- und HDMI-Port an den Drucker übermittelt. Dieses Setting macht deutlich, dass ein Computer jeweils einen USB- und HDMI-Ausgang benötigt und permanent an den Drucker angeschlossen sein muss, um drucken zu können.

Findigen Tüftlern war aber genau dieses Computer-Drucker-Setting des Wanhao D7, welches eben keinen Stand-alone-Betrieb ermöglicht, ein Dorn im Auge. Denn wer möchte schon seinen Computer über Stunden an den Drucker binden, solange dieser druckt. Und was machen Modellbauer wie ich, die zwar einen Rechner dafür entbehren könnten, aber der Laptop blöderweise nicht über einen HDMI-Port verfügt.

Glücklicherweise gib es eine sehr einfache und verhältnismäßig kostengünstige Lösung, um den Wanhao D7 Stand-alone-fähig zu machen, sie heißt NanoDLP. Dabei handelt es sich um eine kostenlose Host- und Controll-Software, die auf einen Raspberry PI mit WLAN installiert wird und sich über den Webbrowser von jedem Rechner mit WLAN-Anbindung im heimischen Netz nutzen lässt. NanoDLP ist für DLP-Drucker was Octoprint für FDM-Drucker ist. Aus den o.g. Gründen betreibe ich den D7 mit NanoDLP. Wie NanoDLP konfiguriert wird ist hier wirklich gut erläutert.

Der D7 wird über einen RPi 3 (rechts im Bild) mit NanoDLP im Stand-alone-Betrieb genutzt.

Vor und nach jedem Druck ist eine obligatorische Reinigung von Harzwanne und Druckplatte mit Spiritus oder Isopropanol notwendig, um Staub, Schmutz oder Harz-Rückstände zu entfernen.

Um mein Welrod MKII-Modellbauprojekt voranzutreiben, habe ich mir als Druckobjekt ein konstruiertes Welrod-Kleinteil (Fanghebel) ausgewählt, welches ich später evtl. als Zink-Gußteil herstellen möchte. Für diesen Herstellungsprozess wird zunächst ein genaues Ur-Modell gebraucht – genau dafür ist das Druckverfahren des D7 prädestiniert.

Da beim diesem Druckverfahren durch die Bewegungen der Druckplattform in dem zähflüssigen Resin enorme Kräfte am Bauteil entstehen, ist die richtige Bauteilausrichtung und das Anlegen einer zuverlässigen und richtig positionierten Support-Struktur für den Druckerfolg entscheidend. In diesem Artikel ist das sehr gut erläutert.

Ich nutze für das Ausrichten des Modells und das Anlegen des Supports die kostenlose Software B9C .

Die Bauteilausrichtung und der Support wird in der B9C-Software vorgenommen.

Nach den Vorbereiteten Arbeiten in B9C erstellte ich in NanoDLP eine Plate, füllte die Harzwanne des Druckers mit Wanhao Resin Orange und startet den Druck mit einer Layerhöhe von 35 Mü (35 Micron).

NanoDLP: Positionieren des STL-Files auf der Druckplatte.

Einfüllen des Resins in die Harzwanne.

Nach gut 2,5 Stunden war das kleine Teil fertig und sah im Verlgeich zu einem Teil, welches ich mit einem FDM-Drucker aus ABS hergestellt habe, wirklich erheblich sauberer und präziser aus.

Das gedruckte Bauteil sitzt sicher auf der Druckplatte. Nach dem Druck wird das Teil in Isopropanol gereinigt, bevor es unter UV-Licht ausgehärtet wird.

Frisch gedruckt. Das Bauteil nach der Reinigung. Nun wird die Supportstruktur entfernt und das Teil anschließend ausgehärtet. Zu beachten: Die glatte Bauteil-Oberfläche.

Ohne sichtbare Layerstruktur: 35 Mü sind mit dem Auge nicht zu erkennen…

 

Im Vergleich: FDM-Druck (oben)  und STL-Ausdruck mit dem Wanhao D7 unten. Die Druckqualität des D7 überzeugt wirklich.

Nun werde ich zum aushärten von Resin-Druckteilen eine einfache Härtekammer bauen, in der ich eine 25W UV-Lampe nutzen werde.

Soweit aus der Bastelkammer

Horrido und stay tuned.

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