Heatbed Kossel

Heute habe ich mein MK-Heizbett in den Kossel eingebaut. Bisher ging das nicht, das Heizbett mit 214×214 mm eigentlich zu groß ist und mit den Zahnriemen kollidiert. Als erstes wollte ich den Rahmen etwas größer machen, was ich aber dann gelassen habe, da ich sonst die Streben länger hätte machen müssen ohne ein kleineren Druckbereich zu bekommen.
Mit etwas feilen am Heizbett und verschieben der Riemenscheiben geht es gerade so.
Am Wochenende werd ich dann einen Testdruck machen-mit ABS.

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Autokalibrierung: Klapptaster anstatt Taster mit Imbus

Wie auf meinen Bildern/Video in den anderen Beiträgen zu sehen verwende ich einen anderen Z-Taster wie den für den Kossel entwickelten Taster, Ich habe versucht den vom Johann entwickelten Taster zu verwenden und habe ihn auch gebaut, Aber ich bin irgendwie nicht damit zurecht gekommen. Ein Problem war, dass ich die Feder zum Einrasten nicht hatte, bzw. keine 5 Euro dafür ausgeben wollte. Zusätzlich war das Spiel in der Bohrung für den Imbus so hoch, dass ich nicht sicherstellen konnte, dass dadurch Fehler entstehen. Entweder war das Spiel in der Bohrung zu groß, sodass der Imbus schief stand oder es war zu stramm, sodass die Kugelschreiberfeder kaum noch den Imbus bewegen konnte….

Meine Idee war dann einen Klapptaster zu bauen, der eine kugelgelagerte Achse hat und möglichst wenige Bauteile braucht.

Ich sehe darin, den Vorteil, dass der Taster ohne Elemente zwischen Tastkopf und Druckbett auskommt. Damit wäre eine direkte Fehlerquelle(Imbus+Bohrung) für Messfehler ausgeschlossen. Die kugelgelagerte Achse hat zudem den Vorteil, dass sie nahezu spielfrei ist. Der Klapptaster wird in den Endlagen von Magneten gehalten.

Das Ein- und Ausklappen erfolgt wie beim Johann auch durch eine Bewegung der Plattform.

(Die Bohrungen im Mikroschalter habe ich vorsichtig auf 3mm aufgebohrt.  Ich wollte nicht noch mit M2,5 oder M2,3 wie für den Schalter vorgesehen anfangen, wenn der Drucker nur M3 und M4 nutzt….)

Bauteile

  • 1x Taster (Mikroschalter Wechsler )
  • 1x Halter beweglich
  • 1x Halter fest
  • 2x Kugellager (die gleichen wie beim Kossel oben zur Umlenkung)
  • 1x M3x20
  • Schrauben zur Befestigung

Die Dateien sind auf Thingiverse!

Meine Erfahrungen mit dem Klapptaster sind hervorragend. Die ersten Messungen zur Wiederholgenauigkeit sehen auch echt gut aus.

Z-Taster eingeklappt

eingeklapter Zustand

Z-Taster ausgeklappt

ausgeklappter Zustand

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Kossel – meine Erfahrungen

In den letzten sieben Wochen habe ich mich dem Umbau unseres Rostock-3D-Drucker zu einem Kossel gewidmet. Sieben Wochen hat es nicht wegen der langen Bauzeit gedauert, sondern, weil ich einfach nebenher beruflich und privat viel gemacht habe.

Insgesamt war der Bau des Kossel noch einfacher, wie der Bau des Rostock. Ursächlich dafür ist die deutlich reduzierte Anzahl an verschiedenen Bauteilen. Und die Aluprofile vereinfachen es auch, da man so nichts zusägen muss.  Wie beim Rostock auch ist der Zusammenbau durch die Symmetrie deutlich einfacher wie bei einem Drucker mit drei verschiedenen Achsen. Zusätzlich kommt hinzu, dass fast keine manuelle Nacharbeitung der Bauteile notwendig ist. (je nach Druckqualität)
Ein weiterer Vorteil liegt aber in der Autokalibrierung der Druckfläche. Dadurch entfällt ein weiterer Arbeitsaufwand für die 100% exakte Kalibrierung.
Bezüglich der technischen Leistungsfähigkeit sehe ich auch einige Vorteile. Hervorzuheben sind natürlich die Linearführungen, die wesentlich zu besseren Genauigkeit beitragen. In Kombination mit den Aluprofilen ist die Führung der Wagen auch sehr steif, so dass sich auch unter Belastung keine Abweichung ergeben.
Auch die reduzierte bewegte Masse durch die Carbonstreben ist ein Pluspunkt bezüglich der Geschwindigkeit bzw. einer Reduzierung der Motorbelastung. Wobei die Belastung auch durch die Delta-Bauform gut auf alle Achsen verteilt ist. Dadurch werden einzelne Treiber und Motoren nicht so warm, wie bei konventionellen Bauformen, wo wesentlich mehr Massen(z.B. Heizbett/Extruder) bewegt werden müssen.
Die Kugelgelenke von Traxxas sind nach meinem Empfinden ein Schwachpunkt. Ich habe den Eindruck, dass sie etwas Spiel haben.  Das ist etwas schade, da alle anderen Komponenten kaum Spiel haben. Aber im Vergleich zu unserem Rostock ist das Klagen auf hohem Niveau. Für den Preis der Kugelgelenke und deren Leistungsfähigkeit bezüglich Gewicht sind sie auf jeden Fall OK.

Schade ist auf jeden Fall, dass das Heizbett (MK) nicht in den Kossel passt – Es passt schon, aber es ist ein Gefummel. Besser wäre es wenn die Verbinder der Dreiecke oben und unten im Rahmen 260mm lang wären, anstatt der 240mm. Das kann ich auch jedem Empfehlen.

Das Open-Beam-Profil hat mich nicht überzeugt. Da man den Rahmen nur einmal zusammen baut könnte man auch einfach Gewinde schneiden und sich die doch recht hohen Kosten sparen.

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Wiederholgenauigkeit Z-Achse Rostock vs. Kossel

Gerade habe ich an unserem neuen Kossel die Wiederholgenauigkeit gemessen. Dazu habe ich wie bei der letzten Messung  die Autolevel-Funktion genutzt. Der Kossel ist locker 5-Mal besser. Es gibt auch noch Potential nach oben, wenn dann alles noch justiert und sauber eingestellt ist.

Screenshot_Statistik_Taster_01

Rostock

Screenshot_Statistik_Taster_01_Kossel

Kossel

Zahnriemen und Hotend am Kossel montiert – Rostock demontiert

Heute habe ich den Rostock zerlegt und die Stepper und das Hotend an den Kossel. Es hat alles ganz gut funktioniert, außer, dass das Hotend nicht ganz gepasst hat und ich musste etwas feilen.
Die Einstellung der Zahnriemenspannung über die Schrauben oben geht auch sehr gut.

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Grobe BOM (Bill of Materials) für den Umbau Rostock zu Kossel

Anbei eine grobe Übersicht für den Umbau eines Rostocks zu einem Kossel: BOM

Bitte prüfen was jeder sonst noch so braucht…. Die Igus-Schienen sind eine Alternative zu den teuren Kugelumlaufführungen. Thomas nutzt auch welche von Igus. (Bitte das Bohrbild beachten)

Es ist nur eine grobe Aufstellung1

Ich habe Inzwischen alle Teile hier, leider weiß ich gerade nicht, wann ich den Umbau starten kann…. 😦

KosselTeile

Kossel – erste Teile gedruckt.

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Die größten Brocken sind gedruckt…. Morgen geht’s weiter.

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Autokalibrierung/Wiederholgenauigkeit – Rostock

In den letzten Wochen habe ich einige Messungen gemacht und untersucht wie genau denn unser Rostock die Autokalibrierung durchführt, bzw, wie gut die Wiederholgenauigkeit in Z-Richtung ist. Da ich keine Möglichkeit hatte unsere Drucker absolut zu vermessen, entschied ich mich einfach statistisch aus vielen Messwerten einen „absoluten“ Messwerte zu interpolieren. Deshalb bestand jede Messung aus 10 Messvorgängen, zu deren Mittelwert ich dann im folgenden Diagramm unsere Abweichung dargestellt habe. (Zur Verbesserung der Darstellung beziehen sich alle Werte auf Null und nicht auf den gemittelten Messwert.)

Screenshot_Statistik_Taster_01Messergebnisse

Screenshot_Statistik_Taster_02

Verteilung der Messpunkte auf dem Druckbett (Raster 25mm)

Der Taster den ich für diese Messungen verwendet habe hat ohne Teile zwischen der Verschraubung direkt auf das Druckbett getastet. Fehler in der mechanischen Anbindung bis zur Plattform schließe ich deshalb aus. Als ich die ersten Messreihen durchgeführt hatte war ich nicht überrascht, aber auch nicht erfreut, was die Genauigkeit angeht. Plus/Minus ein Zehntel erschien mir plausibel.

Theoretisch ist die Auflöung zwar wesentlich besser, aber auch hier unterscheiden sich Theorie und Praxis. Wir verwenden ein 16 Zähne Ritzel, 16  Microsteps und Stepper mit 200 Schritten pro Umdrehung. So ergibt sich ne Auflösung von ca. 0,013mm/Step bezogen auf die Z-Achse. Bei Deltakinematiken ist die theoretische Auflösung zwar zusätzlich abhängig von x und y, aber der Einfachheit halber vernachlässige ich diesen Einfluss. (Bei meinen bisherigen Messungen konnte ich auch noch keine Abhängigkeit der Z-Messungen von x und y feststellen – was nicht heißt, dass es sie nicht gibt…)

Den Faktor 8 zwischen der theoretischen Auflösung und der gemessenen Genauigkeit begründe ich mit mechanischen Problemen durch die Toleranz in den Gelenken, den Zahnriemen, die nicht so steifen Plastikstreben, Schaltpunkttoleranz der Endstops(des Tasters) und …. Softwareprobleme und Schrittverluste würde ich ausschließen bzw als gering einschätzen.

Ich hatte noch überlegt eine Messung mit angeschraubter Messuhr zu machen, bei der ich dann eine Pause in die Firmware einfügt hätte. Damit wäre es möglich gewesen den Messwert der Messuhr beim Schalten des Taster abzulesen. Mit dieser Vorgehensweisevhätte ich noch die Schaltpunkttoleranz des Tasters raus rechnen können. Den Stress habe ich mir dann aber erspart….

In Summe bin ich nach den Messungen zu dem Ergebnis gelangt, dass unser Rostock mechanisch optimiert werden könnte. Als nächstes Ziel steht deshalb der Umbau zum Kossel an. Von den Carbonstreben, Traxxas-Gelenken, Linearführungen und dem Alurahmen erhoffe ich mir eine bessere Genauigkeit. Diese Hoffnung bestätigen auch die Erfahrungen von Johann, der PLA direkt auf Glas drucken kann, weil der Drucker durch die Autokalibrierung und mechanischen Vorteile perfekt arbeitet.

Vorerst plane ich alle Elektronik und Mechanik so weit wie möglich weiter zu verwenden und nur die Aluprofile und Linearführungen neu zu kaufen. Aktuell starte drucke ich die ersten Teile ….  dazu später mehr.

Autokalibrieren /Autoleveling

In letzter Zeit habe ich mich mit dem Autokalibrieren (oder wie manche sagen Autoleveling) beschäftigt. Dazu wird ein separater Endstop neben dem Hotend befestigt. Dieser Endstop ist durch einen Mechanismus beweglich und kann nach unten schoben werden, sodass er knapp über das Hotend raus steht. Angeschlossen wird der Endstop an einen bestehenden Eingang an dem Ramps, der sonst für die Endstops vorgesehen wäre, die den maximalen Verfahrweg begrenzen sollten. Wir an unserem Rostock nutzen diese aber nicht und so habe ich den Pin verwendet.

Mit dem Befehl G29 wird das Ausklappen ausgelöst und der Drucker tastet dann an 37 Punkten (3er-,5er-,7er-,7er-,7er-,5er-,3er-Reihe) die Druckfläche ab. Das Muster ist im 25mm Raster und für runde Druckbetten ausgelegt, es geht natürlich auch mit quadratischen. Das Ausklappen erfolgt ähnlich einem Kugelschreiber bei dem man die Kappe verdreht sodass die Mine zurückspringt. Nur, dass das Ein- und Ausklappen vertauscht ist. Am Besten erklärt sich die Mechanik über die Fotos bei Flickr, die Videos bei Youtube und die BOM auf Reprap.org.

Zum Abtasten fährt die Plattform mit dem Hotend und dem ausgeklappten Taster über den ersten Punkt in X, Y, und Z+100mm. Von dort aus dann solange in Z-Richtung bis der Schalter auslöst. Der Z-Wert wird dann gespeichert und so mit den weiteren 36 Punkten ebenso verfahren. (Dann aber nur 2mm hoch statt der 100mm wie zu Beginn) In der Firmware wird das dann verrechnet und die sonst entstandene Abweichungen minimiert. Danach kann der ganz normale Druckvorgang gestartet werden. Man kann den Befehl G29 einfach in den Custom-G-Code einfügen und der Drucker macht die ganze Sache dann selbstständig. Da alles nur ein paar Sekunden dauert kann ist es kein Problem, wenn man es vor jedem Druck durchführt. Bei einem direkt an den Rechner angeschlossenen Drucker können die Werte auch angezeigt werden, da diese bei der seriellen Kommunikation übertragen werden. Die Daten kann man dann auch nutzen um sich die Verformung des Druckbetts grafisch darstellen zu lassen. In Excel geht es rudimentär, besser ist bestimmt Matlab o.ä. Dazu findet sich bestimmt im www ne Lösung.

Alles zusammen ist die Autokalibrierung echt clever gemacht. Vor Johann der das ganze entwickelt hat, habe ich echt Respekt!

Hier noch ein Bild von dem Taster mit dem ich derzeit arbeite/experimentiere.
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Einfache Autoleveling / Autokalibrierung der Druckfläche für ein paar Euro!

Ende Mai hat Johann auf seinem Blog  ein simples Verfahren zur automatischen Kalibrierung des Druckbetts vorgestellt. Mit diesem Verfahren ist es möglich einen Druck zu starten ohne vorher die Z-Höhe zu überprüfen/kalibrieren! Außerdem nicht nur die Z-Höhe, auch eine Wölbung der Druckfläche (konkav/konvex) durch falsche Geometrieparameter wird dadurch ausgeglichen.  Zwar keine beliebig großen Fehler…aber das Kalibrieren entfällt damit fast – d.h. es muss theoretisch nur noch beim Aufbau gemacht werden.

Das Krasse an der Lösung ist, dass sie fast nichts kostet! Keine teuren CNC-Messtaster oder ähnliches. Alles was dazu benötigt wird ist ein Mikroschalter, ein gedrucktes Teil, zwei Federn und einem Imbus.  Und etwas Software- die der Johann auch schon bereitgestellt hat.  Mit diesen Teilen und etwas Frickelei kann man sich eine Autokalibrierung für einen Delta-Drucker (z.B. Kossel/Roststock) bauen.  (keine Ahnung ob das auch für ein Nicht-Delta-Drucker geht…)

Ich selbst habe mich die letzten drei Tage (Urlaub (-: ) damit beschäftigt und es bei unserem Roststock implementiert.

Servotaster

Servotaster

Zum Aus- und Einklappen benutze ich aber entgegen der Lösung vom Johann einen Miniservo vom Conrad.  Was bei den ersten Tests gut funktionierte. Einzigstes Problem ist, dass der Servo zittert und ich eventuell dadurch etwas falsche Messwerte bekomme….

Ich habe damals anhand des Videos nicht verstanden wie der Johann die Mechanik gemacht hat, deshalb habe ich mich für die Servo-Lösung entschieden. Inzwischen gibt es bei Flickr aber einige detailiertere Bilder der Ein- und Ausklappmechanik. So dürfte das auch einfach machbar sein. Ich baue eventuell noch eine zweite Variante….

Weitere Infos  (inkl Links zu den Google Groups/Firmware/usw )

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