Teilefertigung – meine Geräte 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 herstellen lässt und in welcher Richtung bei der Verwendung später Belastungen auftreten. Das FDM (als auch das SLA) Verfahren lässt hier nicht alle Freiheiten zu. Häufig hat der Kunde auch den Anspruch, eine mögliche Spritzgiessbarkeit der finalen Teile bereits bei der Konstruktion von Prototypen zu berücksichtigen.Hier eine Übersicht meines Maschineninventars.

FDM

Mein Delta-Drucker „Rodney“, das Arbeitstier

Der Delta-Drucker kann Teile mit einem Durchmesser von 300mm und einer Höhe von 250mm fertigen. Rodney ist eine komplett eigene Konstruktion, die erforderlichen Teile hat der Vorgänger (Hexagon) gedruckt.
Die konstruktiven Feinheiten 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.

Die Sorglosdrucker von Bambulab

Vor ein paar Jahren begann die Firma Bambulab das komplette FDM-Drucker Segment auf den Kopf zu stellen. Der Hype um diese Drucker ist meiner Meinung nach absolut berechtigt. Wir sind fast bei Plug and Play angekommen. Mittlerweile ist das Hobby zum Beruf geworden – für die Arbeit an Eigenbauten bleibt da kaum noch Zeit. Allerdings begibt man sich in eine gewisse Abhängigkeit chinesischer Hersteller. Wenn man alle Vorzüge wie automatisch Materialerkennung, Fernzugriff etc. genießen will, muss man sich mit dem geschlossenen Ökosystem anfreunden. Für meine Druckarbeiten haben die Bambulab Drucker bei folgenden Punkten die Nase vorn:

• Geschlossener Bauraum. So lassen sich auch anspruchsvolle Materialien wie Polycarbonat, ASA oder ABS problemlos drucken. Die stabile Druckraumtemperatur verhindert zuverlässig Bauteilverzug während des Drucks (Warping)
• Die P1S kommen mit einem Material Wechselsystem. Das mach die Kombination unterschiedlicher Materialien und Farben in einem Druck möglich.
• Fernzugriff auf die Drucker und Materialien. Liegen mehrere Rollen des gleichen Materials/Farbe im Wechsler, werden die Rollen eine nach dem anderen verdruckt
• Refill System – der Müll wird auf ein Minimum reduziert, keine Leerrollen im Abfall, lediglich Spulenkerne aus Pappe.
• Material und zugehörige Profile werden beim Laden Dank RFID Technik erkannt.
• In der Bambulab eigenen „Makerworld“ lassen sich Modelle direkt zum Druck an die eigenen Drucker senden. Keine externes Slicen erforderlich. Nun drucke ich größtenteils eigene Modelle. Wenn ich aber Ersatzteile, Boxen und Ähnliches benötige, greife ich gerne auf Modelle aus der Community zurück.

Lasertechnik

Mr. Wang – mein CO2  Lasercutter und -gravierer

Laser haben mich schon immer fasziniert. Nachdem ich mit meinem Selbstbau Dioden Laser „Ashray“ einige Erfahrungen sammeln durfte, wurde der Wunsch nach mehr Leistung und einer größeren Bearbeitungfläche immer größer, letztlich habe ich mein Inventar im August 2021 um einen Lasercutter erweitert.

Mr. Wang ist ein 60W CO2-Laser chinesischer Herkunft, der nach einigen Modifikationen richtig tolle Ergebnisse abliefert. Der HV DC Gaslaser generiert Strahlen im Infrarotbereich, das macht ihn zu einem echten Allrounder bei der Materialbearbeitung. Papier, Holz, Plexiglas, Leder, Filz, Schiefer, Granit, Metalloberflächen und Glas lassen sich mit dem Laser gravieren und zum Teil auch schneiden. Eine Rundgravur Einheit ermöglich das Gravieren von zylindrischen Gegenständen wie Thermobecher und Gläser mit individuellen Schriftzügen und Bildern.

mSLA

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.

Mittlerweile hat sich noch ein weiterer mSLA Drucker dazugesellt, ein Anycubic Photon Mono SE. Das Prinzip ist vergleichbar mit dem Eigenbau, die Lichthärtung findet jedoch im UV Bereich statt. Dieses Druckverfahren erfreut sich wachsender Beliebtheit, Drucker und Druckmaterialien werden zunehmend günstiger. Grundsätzlich ist bei den Teilen aus dem Harzdrucker mehr Nacharbeit notwendig. (Entfernen von Supportstrukturen und Harzresten, Nachhärtung unter UV-Licht.) Der mögliche Detailreichtum ist jedoch beeindruckend.