Der Replizierte Drucker

Mein Plan ist es mir mithilfe meines ersten 3D Druckers einen zweiten zu bauen, wobei ich bei den Kosten etwas günstiger sein möchte. Mein Plan ist derzeit wie folgt

• Nema 17 Motoren gekauft über ebay
• Arduino & RAMPS von ebay
• Stepper Driver von ebay oder gleich im Set mit dem RAMPS
• Endstops auch von eBay
• Rahmen aus Holz, ich hab keinen Lasercutter also normale Holzarbeit
• Metallteile vom lokalen Baumarkt
• Hotend von eBay
• Plastikteile selbst gedruckt aus PLA
• Ich möchte mit dem Drucker PLA drucken, also verzichte ich auf das Heatbed 
• Das Netzteil von einem alten Computer

Ich werde jeden Schritt dokumentieren, sodass es auch für Leser möglich ist da ganze leicht nachzuvollziehen.

Kann man sich einen 3D Drucker selbst bauen?

Als ich begonnen habe mich mit dem Thema zu beschäftigen war ich der Meinung, dass ich mir meinen ersten 3D Drucker quasi aus dem Nichts, also mit Einzelteilen die man im Elektroschrott findet und einigen, aber wenigen gekauften Teilen selbst zusammen bauen kann. Theoretisch ist das durchaus machber, aber praktisch muss man sich eingestehen, dass es für Personen ohne 3D Drucker Knowhow wohl ein aussichtsloses Unterfangen darstellt.

Also wenn ihr noch keinen 3D Drucker habt, bzw. einen benutzt habt, wird das eine harte Nuß.

Aber kurz meine Geschichte zu dem Thema:

Mein Initialzünder für die Idee war ein Artikel der den Bau eines eigenen Laser Engravers aus den Innereien eines DVD-Writers beschrieb. Das Setup bestand aus einem Rapsberry PI den ich schon hatte und einer Steuerungssoftware in Python das ich ganz gut kenne. Dann gings los:

• Was sind Schrittmotoren?
• Was ist GPIO am Raspberry PI?
• Wie kann man Schrittmotoren ansteuern?
• Was ist Gcode?
• Wie steuert man einen Laser an?
• Und wo war nochmal der Lötkolben, den ich am Ende meiner HTL Karriere irgendwo hingepackt hatte?

Den Fragen bin ich anfangs nachgegangen, und habe gleichzeitig meine Elektronik Werkstatt aufgefüllt mit den diversen Dingen die man immer brauchen kann.

• Breadboard
• Lötstation
• Wiederstände, Kondensatoren, Transistoren, Mosfets ...
• Netzteile 
• ...

Der Laserengraver hat dann auch eingiermaßen funktioniert, und ich nahm mir vor einen 3D Drucker selbst zu bauen. Vorest war der Plan die benötigten Komponenten großteils aus dem Elektronikschrott zu besorgen, aber leider findet man in modernen Druckern keine Schrittmotoren mehr.
Den Rest, der mir damals bekannt war besorgte ich über ebay z.B. Nema 17 Motoren.

Den Plan die Steuerung mit einem Raspberrypi zu realisieren musste ich aufgeben, weil:

• Linux kein Realtime OS ist
• Raspberry GPIO für ein 16-fach Microstepping für 4 Achsen zu langsam ist
• PWM am Raspberry nur in Software geht
• Python einen zu hohen Interpreter Overhead hat
• der Raspberrypi zu wenige GPIO Ausgänge hat
• und weil ein Microcontroller dafür einfach predestiniert ist

Ich musste an dieser Stelle eingestehen, dass ein Arduino, der im Vergleich zum Raspberrypi wie ein Taschenrechner ausgestattet ist, für diese Aufgabe viel besser geeignet ist. Weiters gibt es auf dieser Basis schon so viele Erfahrungen und auch fertige Firmwares, dass es fast so wäre das Rad neu zu erfinden.

Irgendwann Anfangs dieses Jahres entshied ich mich dann auch den vollkommenen Do-It-Yourself Ansatz aufzugeben und einen Bausatz über ebay zu bestellen.

Der Bausatz ist jetzt in Betrieb und funktioniert, und jetzt, mit dem ganzen Wissen und einem funktionierenden 3D Drucker vor mir würde ich die initiale Frage so beantworten:

• Man kann einen 3D Drucker billiger realisieren als der Bausatz den ich gekauft habe
• Es ist möglich einige Teile des 3D Druckers selbst zu produzieren (Plastikteile, Rahmen aus Holz)
• Metall muss gekauft werden (Schrauben, Muttern, Gewindestangen, Führungsstangen, etc.)
• Einige Dinge sollten gekauft, werden weil man sich einfach viel Arbeit spart, und der Preis sehr gering ist (RAMPS 1.4 assembled, Endstops, assembled)
• Elektronik muss gekauft werden (Arduino Mega)
• Hotend muss gekauft werden
• ein ATX Netzteil vom Elektronikschrott kann als Netzteil dienen
• Motortreiber müssen gekauft werden (gibts meist im Set mit RAMPS 1.4)
• Eine Elektronikgrundausstattung sollte man haben
• Elektronikschrott Schrittmotoren haben meist eine geringere Auflösung als die Standard Nema 17 Motoren, und oft ist es schwierig diese Motoren einzubauen.

Meinen nächsten 3D Drucker habe ich vor nach diesen Ansätzen zu bauen, dazu dann mehr in diesem Blog. Also die zweite Antwort auf die eingehende Frage

Man kann sich einen 3D Drucker selbst bauen, wenn man sich mit der Thematik schon beschäftigt hat und auch einen 3D Drucker schon einmal benutzt hat und man muss ca. 300€ investieren um die benötigten Teile, die man nicht selbst herstellen kann, einzukaufen.

Die Plastikteile für den nächsten Drucker sind schon gedruckt, auch Nema 17 Motoren, die Stepper Treiber usw. habe ich schon

3D Drucker Lessons Learned

Nun hab ich meinen 3D Drucker nun seit ca. 3 Wochen laufen, aber so richtig tolle Sachen konnte ich bis jetzt noch nicht damit produzieren. Ich stecke irgendwo zwischen Kalibrieren und Trial and Error.Einige Dinge will ich hier aber vorerst festhalten.

Auf das sollte man sich einstellen

• Man sollte nicht erwarten, dass der 3D Drucker nach dem Zusammenbau schon etwas richtiges Drucken kann. Es fehlt an der Kalibrierung, und auch wenn dies nur ein einziges Wort darstellt, ist es das zeitaufwändigste.
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• Man muss sich mit den Tools vertraut machen, es ist leider nicht so wie bei normalen Druckern, dass jedes simple Programm ein brauchbares Ergebnis liefert. Mein Stack besteht nun aus Slic3r und Pronterface.
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• Man muss sich mit dem Material auseinandersetzen. Wie heiß sollte PLA gedruckt werden, benötige ich eine Heatbed, benötige ich vielleicht eine Kühlung. Mein derzeitiges Setup : PLA drucke ich mit 210 - 215 Grad, benutze das Heatbed nicht, kühle den Ausdruck mit einem großen PC Fan.
• Man muss sich mit der Slicer Software auseinandersetzen, was sind Perimeter, welches Filament benutze ich, was ist ein Infill.
• Das flashen einer neuen Marlin Firmware sollte locker nebebei gehen. Ich habe meinen Arduino sicher schon 20 mal geflasht, schon allein wegen der Achsen Kalibrierung.
• Beim Achatz passt der Grove Mount nicht, das E3D V5 Hotend wackelt, daher lässen sich natürlich keine präzisen Drucke machen. Ich suche noch nach einem STL File für einen Ersatz.
• Die Endstops habe ich nach eigenem Ermessen angebracht, eine Anleitung dafür habe ich leider nicht wirklich gefunden.
• Man muss sich selbst zu wissen helfen, das ganze ist nicht so präzise wie Lego wo jedes Teil wirklich passt, oder so einfach wie Ikea. Passt es nicht sollte man Feile Bohrer oder ein scharfes Messer zur Hand haben.
• Man sollte sich die erste Spule Filament einfach spendieren, da kommt vielleicht nicht brauchbares dabei raus, aber am Filament zu sparen ist der falsche Ort.
• Ersatzteile sind wichtig, besonders die Elektronik sollte doppelt vorhanden sein. Nichts ärgerlicher, wenn ein Stepper Driver kaputt wird, und man 3 Woche auf  die nächste Lieferung aus China warten muss.
• Man sollte vielleicht einen zweiten Controller zur Verfügung haben, ich habe ein Set bei ebay Arduino + Ramps 1.4 + 5 Driver + 3 Endstops für 50€ gekauft. Fertig assembliert.
• Die Filament Halterung des Achatz gefällt mir nicht, da das Filament so nicht spannungsfrei in den Extruder nachgezogen wird. Ich hatte bis jetzt das Problem, dass der Extruder einfach nach einer gewissen Zeit das Filament nicht mehr nachgezogen hat. Jetzt steht das Filament seitlich vom Drucker, und Krümmung des Filament passt zur Öffnung (hab ich das jetzt verständlich ausgedrückt ??)
• Jedes Modell ist etwas einzigartiges, man sollte nicht erwarten, dass mit denselben Slic3r Einstellungen alle Modelle gut gedruckt werden können.

Was man definitv nicht machen sollte, ich aber getan habe

• Den Sanguinololu schon fertig zusammengebaut kaufen, das spart Zeit. Meiner hat nach dem Zusammenbau leider nicht funktioniert, ob ich beim Löten etwas kaputt gemacht habe, oder der ATMEGA einfach kaputt ist, läßt sich nur schwer sagen, zum Glück hatte ich einen Arduino + RAMPS
• Man sollte den RAMPS nur sehr vorsichtig vom Arduino wieder entfernen, bei einem etwas zu groben Entfernen, sind die Pinheader des Arduino geknickt, leider irreparabel, da auch die Lötaugen aus dem PCB gebrochen sind.
• Man sollte sich nicht eine Spule 1.75mm Filament kaufen, wenn das Hotend für 3mm Filament ist. Die Spule liegt bei mir auf Lager.

Alles in Allem braucht man sehr viel Geduld. Ich bin noch nicht am Ziel, ganz so schlecht schauts nicht mehr aus, aber zufrieden bin ich noch nicht.