Samstag, 14. April 2018

Printed Matter - Teil 2: Mein Weg zum 3D Drucken

... so, weiter gehts. Aber wie fange ich am Besten an? Ich glaube mit dem Drucker.

Die ersten Druckversuche mit dem A6

Für 3D Drucker kann man beliebig viel Geld ausgeben, abhängig von dem möglichen Bauraum, den Qualitätsansprüchen und der (mangelnden) Bereitschaft, vieles oder gar alles selbst zu machen.

  • Für einen Test des Verfahrens - und mehr sollte es eigentlich erst einmal nicht sein - war schon einmal naturgemäß eine gewisse Budgetbeschränkung gegeben. Das Limit hatte ich mir bei etwa 300€ gesetzt.
  • Beim Bauraum war die Höhe maßgebend, denn ein gängiger Standard liegt bei ca.20x20x20 cm. Das ist natürlich viel zu wenig für eine RG65. Man muss den Rumpf bei einem solchen Drucker in 4 Segmente aufteilen. 250mm wären schon schön, um etwas Reserve zu haben, größer darf es gerne werden, kleiner als 200mm aber auf keinen Fall.
  • Im Hinblick auf die Modellauswahl gibt es die kartesischen Drucker mit klassischem xyz-Verfahrweg und die Deltadrucker, bei denen der Druckkopf an drei Punkten aufgehangen ist, die getrennt in der Höhe verfahren werden, um den Druckkopf an den gewünschten Punkt bringen. Die kartesischen Systeme sind meist Abkömmlinge des Prusa / Mendel - Vorbilds. Das Druckbett mit dem zu druckenden Objekt verfährt dabei nur in der einen horizontalen Achse (y), der Druckkopf wird in x- und z- Richtung bewegt. Bei den Deltadruckern steht dagegen das Druckobjekt völlig ruhig, während der Druckkopf sich in allen drei Achsen bewegt. Als Variante der kartesischen Drucker sind noch die Cube-Drucker zu nennen, bei denen der Druckkopf  sich in x- und y-Richtung bewegt und das Druckbett nur in der Höhe verfahren wird. 
  • Und dann ist noch die Frage: Bausatz oder Fertiggerät? Hier kann der Preisunterschied zwischen DIY-Kit und getestetem Fertiggerät mal eben schnell den Faktor 10-20 ausmachen. Letztlich muss man sich dann auch noch darüber im Klaren sein, ob man ein europäisches Gerät oder ein billiges China-Teil haben will.
Aufgrund der Budgetbeschränkung schied ein Fertiggerät eigentlich von vorherein fast komplett aus. Europäische Fertiggeräte (Prusa, Ultimaker etc) bewegten sich mindestens um den Faktor 2 über meinem Limit. Es gibt zwar auch ein paar weitgehend vormontierte Geräte aus China, die sogar ein beachtliches Bauvolumen aufwiesen, aber die schnitten damals in den Kritiken meist nicht so richtig gut ab.

Was also tun? Kit kaufen und das gesparte Geld in Form von Lehrgeld dann doch irgendwie zahlen? Oder in den sauren Apfel beißen und was ganz oder teilweise fertiges kaufen? So ein "almost reday to run" Chinagerät  lag ja noch fast in Budget-Reichweite...

Doch dann kam bei Gearbest im Flash Sale mal wieder ein Angebot aus China. Ein ANET A6 Kit mit 220x220x250mm³ Bauraum als DIY-Kit für etwas über 150€. Da der Drucker in der Regel relativ gut bewertet wurde (sofern man bereit ist etwas nachzuarbeiten), dachte ich mir, da kann man nicht viel falsch machen, und habe im letzten Jahr kurzer Hand so ein Teil geordert.

Ich will Euch jetzt eine Dokumentation des Aufbaus ersparen. Solche Beschreibungen gibt es zu Dutzenden in diversen Blogs, Foren und by YouTube. Ich kann nur jedem empfehlen, sich da im Vorfeld schlau zu machen. In der Regel sind diese Beschreibungen besser als die Originalanleitung.

Ein paar Stunden dauert der Aufbau schon, daür bekommt man aber doch einige Einblicke in die Konstruktion und man kann sich gleich ein paar Gedanken über Upgrades machen. Meine wichtigsten Erkenntnisse sind bzw. waren:
  • Die ganze Konstruktion ist schon ziemlich weich. Die Teile passen in der Regel gut zusammen, manchmal zu gut. Von Passungen kann man eigentlich nicht reden. Das lässt, um es mal positiv zu formulieren, einigen Spielraum zum Justieren - und damit steht und fällt die Präzision des Druckers.
  • Der angegebene Bauraum wird nicht erreicht. Die 220x220mm² in der x/y-Ebene stimmen zwar, aber eine Höhe von 250mm gibt die Konstruktion nicht her. Theoretisch ist zwar genug Platz da, aber der wird durch die Lagerflansche der z-Achse und die Höhe des Heizbettes über dem H-Träger in der Realität auf ca. 230mm eingeschränkt. Das ist zwar besser als die 200mm eines Prusa, aber ärgerlich ist es schon, wenn die Specs nicht eingehalten werden.
  • Wichtig ist das Nachrüsten von Riemenspannern für die Zahnriemen der x- und der y-Achse. Dafür gibt es diverse Beispiele bei Thingiverse. Mit einer korrekten Riemenspannung lässt sich die Qualität der Ausdrucke deutlich steigern.
Ein nachgerüsteter Riemenspanner für die y-Achse (https://www.thingiverse.com/thing:2533482)
  • Von der häufig empfohlenen Umrüstung der Linearkugellager auf IGUS Gleitlager würde ich die Finger lassen. Einmal sind bei vernünftiger Justierung die Kugellager bei weitem nicht so laut, wie häufig behauptet wird. Lüfter und Schrittmotore machen viel mehr Krach. Zum anderen zeigen die IGUS Lager einen so ausgeprägten Slip-Stick Effekt (sie ruckeln), dass an einen sauberen Lauf nicht zu denken ist. Vielleicht liegt das an den Stangenführungen, die im Durchmesser etwas Untermaß haben (2-3/100mm). Das ist zwar nicht viel, aber von der oft angeführten h7 Toleranz kann da überhaupt keine Rede sein, und für eng tolerierte Lager ist das wahrscheinlich schon zu viel.
  • Wichtig ist m.E. eine Borosilikat-Glasplatte als Bauplatte. Die wird mit Federklammern auf das Heizbett geklemmt - und seitdem gibt es bei mir praktisch keine Haftungsprobleme mehr. Die Platte wird vor jedem Druck mit Brennspritus sauber gemacht und es wird mit einer Betttemperatur von ca. 60 Grad (bei PLA) gedruckt. Das hält während des Drucks bombig. Lässt man die Platte auf unter 40 Grad auskühlen, springen die Teile einem  fast schon ohne Nachhilfe  entgegen. Da braucht man keine teueren Dauerdruckplatten, keine Haftvermittler und kein Blue-Tape ...
  • Augenmerk sollte man auf den Bauteile-Kühler haben. Der sog. Fan Duct ist ein gedrucktes Teil, der im Originalzustand nur von einer Seite auf das Bauteil bläst, um den Kunststoff schnell in den festen Zustand runterzukühlen. Hier gibt es diverse Vorlagen bei Thingiverse, die aber nicht alle überall passen! Da muss man eventuell etwas rumprobieren. Ich habe bisher ganz gute Erfahrungen gesammelt mit einer ringförmigen Luftdüse.
Die nachgerüstete Luftdüse (https://www.thingiverse.com/thing:2013199), hier beim Drucken eines Heattowers zum Testen von Materialeigenschaften 
  • Ein Ärgernis ist übrigens der zugehörige Lüfter. Der zeigte schon nach wenigen Betriebsstunden erste Ausfallserscheinungen und hat mich viel Zeit gekostet, bis ich herausfand, dass viele Fehldrucke auf eine mangelnde Bauteilekühlung zurückzuführen waren. Der Lüfter lief zwar noch, brachte aber einfach keine Kühlleistung mehr. Seit ich den Lüfter ausgetauscht habe, haben sich viele Druckprobleme in Wohlgefallen aufgelöst.
Z-Wobbeling, das sind die hier deutlich sichtbaren Wellen in z-Richtung, sind nicht unbedingt immer auf krummme Trapezgewindespindeln zurückzuführen

  • Wichtig ist es, regelmäßig die Rahmenverschraubungen nachzuziehen oder den Rahmen gleich ganz zu verkleben. Von einem Tag auf den anderen hatte ich extremes "Z-Wobbeling", das in der Regel krummen Trapezgewindespindeln zugeschrieben wird. Meine waren aber nicht krumm, und das Problem kam über Nacht. Nach viel Probieren bis hin zum Auswechseln der Spindeln und der Leitmuttern war die Lösung ganz simpel. Es hatten sich  im Laufe der Zeit einige der Rahmenverschraubungen gelockert. Dadurch fing der ganze Aufbau an, sich zu verwinden. Seit ich die Verschraubungen regelmäßig kontrolliere, ist das z-Wobbeling wieder verschwunden. Nichts desto trotz oder auch gerade deswegen stehen daher noch einige mechanische Verbesserungen wie eine stabile Gundplatte auf meinem Zettel.

... to be continued