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, und doch ist diese Art der additiven Fertigung diejenige mit der größten Verbreitung. 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.

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.

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.