Additive Fertigung – meine Drucker und Möglichkeiten

Um seine Ideen zu etwas Greifbaren zu machen, bedarf es einiger Zwischenschritte. Bereits bei der Konstruktion mittels CAD sollte darauf geachtet werden, dass sich das Teil mit den verfügbaren Methoden auch drucken lässt und in welcher Richtung bei der Verwendung später Belastungen auftreten. Das FDM (als auch das SLA) Verfahren lässt hier nicht alle Freiheiten zu, und doch ist diese Art der additiven Fertigung diejenige mit der größten Verbreitung.

FDM

Mein Delta-Drucker “Rodney”, das Arbeitstier

Der Delta-Drucker kann Teile mit einem Durchmesser von 300mm und einer Höhe von 250mm fertigen. Der ursprüngliche Hexagon ist mittlerweile zerlegt, Rodney ist eine komplette, eigene Neukonstruktion.
Die konstruktiven Unterschiede beruhen auf meinen Erfahrungen, die ich im jahrelangen Umgang mit dem Vorgänger gesammelt habe:

  • Komplette Neukonstruktion des Rahmens, massiv und schwer. Die für die Druckergeometrie wichtigen Teile bestehen aus 8mm plangefrästen Aluminiumplatten, die Vertikalprofile aus 80x60mm Profilen.
  • Die Motoren sind nach oben gewandert. Dadurch lässt sich die Riemenumlenkung nach oben schieben und die Riemen werden möglichst kurz gehalten. Die GT2 5mm Riemen wurden durch HTD3 mit 9mm Breite ersetzt.
  • Der Motorhalter ist mit einem Gegenlager versehen. Bei starker Verspannung der Riemen, wird so das Stepper eigene Achslager nicht belastet
  • Die Druckbettoberfläche ist nach wie vor Pertinax, eine 500W 220V Heizmatte sorgt für zügiges Aufheizen. Das Bett wurde um eine Thermosicherung erweitert.
  • Fest verbaut ist ein Rpi 3 mit Octoprint, gesteuert wir der Drucker komplett über WLAN, auf einen Encoder wird verzichtet. Statt einem LCD ist ein kleine OLED Display verbaut.
  • Die gesamte Elektronik ist im Kopf des Druckers, gut zugänglich. Leitungen zu den Motoren und Hall Endstops sind möglichst kurz.
  • Die Position des Dual Drive Extruders ist auf Bowdenlänge optimiert. Der Extruder ist in einem selbst entwickelten, radialen Rollenlager drehbar gelagert um die Biegeradien des Teflon Schlauchs möglichst groß zu halten.
  • Work in Progress: ein gewichtsoptimierter Effektor. Startgewicht waren 160g, mein Ziel ist ein Wert unter 100g. Über die Fortschritte werde ich im Blog berichten.

Der kartesische “Tantillus Reborn”, der Feindrucker

Ende 2017 kam ein langjähriger Bekannter aus der 3D-Druck Szene auf die Idee, in einer Kooperation einen Low Cost Drucker zu entwickeln, der qualitativ dennoch sehr ordentlich Druckergebnisse vorweisen können soll. Wir haben etwa ein halbes Jahr gemeinsam entwickelt, Detaillösungen ausgearbeitet, probiert, getestet und schließlich alles dokumentiert und veröffentlicht. Der Drucker ist quelloffen und jeder mit nicht kommerzieller Absicht ist gerne dazu eingeladen diesen nachzubauen. Die druckbare Abmessung beträgt 100*100*100mm. Die bewegte Masse ist gering, daher sind bei diesem Drucker hohe Geschwindigkeiten ohne Abstriche bei der Druckqualität möglich. Gerne bin ich bei dem Druck der nötigen Kunststoffteile und dem Bau behilflich.

SLA

Der „Amöbius“, ein LCD Tageslichtdrucker für lichtsensitives Harz, der Ultrafeindrucker

In den vergangenden Jahren habe ich mich auch ständig abseits des FDM Verfahrens umgesehen und Entwicklungen verfolgt. Viele Verfahren sind technisch sehr aufwändig und zielen eher auf industrielle Endkunden. Nachdem die Firma Photocentric jedoch einen LCD Drucker auf Basis eines Tageslicht härtenden Harzes vorgestellt hat, beschloss ich diesen als Herausforderung nachzubauen und „reverse zu engineeren“. Es war ein langer Weg mit vielen Problemen und anfangs zu langen Belichtungszeiten bis zum fertigen Drucker. Das Herzstück für die Belichtungsmatrix ist ein iPad Retina Display mit einer Auflösung von 2048 x 1536 mit einer modifizierten Hintergrundbeleuchtung für kurze Belichtungszeiten. Damit sind die Layerzeiten kleiner als beim Original. Die Auflösung liegt bei 97µm in X/Y, 25µm in Z-Richtung.

Ashray – mein Lasercutter/-gravierer

Laser haben mich schon immer fasziniert. Wenn man sich einmal mit dem Bau und der Steuerung eines Druckers beschäftigt hat, ist die Montage eines Diodenlasers anstelle eines FDM-Hotends nur ein kleiner Schritt. Da ich aber nicht ständig umbauen wollte, habe ich für den Laser eine dauerhafte CoreXY Mechanik aus dem SparkCube XL aufgebaut und betreibe diese in Verbindung mit einem Diodenlaser 2,8W NDB 7875, 445nm (blau).  Damit lassen sich viele Materialien gravieren. Die Schnittleistung reicht um 3mm farbiges Plexiglas und Sperrholz zu schneiden. Das Gehäuse des Amöbius wurde mit Ashray gefertigt…Der Lasertisch hat eine Abmessung von 300x400mm.