Die harten Fakten

Specifications

  • Bauart & -form

    3D-Druckverfahren : FDM
    Baugröße (B|H|T) : 880 x 880 x 400 (mm)
    Druckfläche : 770 x 770 x 300 (mm)

  • Ansteuerung

    Firmware : Marlin 1.x
    stark angepasst & erweitert Board : 2 x Ramps | 1 x CNC-Shield
    Steppertreiber : tmc 2208 (X|Y) a4988 (Z)
    Motoren : Nema 17 2x (X) | 4x (Y) | 4x (Z)

  • Extruder

    mögliche Kombinationen
    (beidseitiger Bestückung zu je 3 Rails):
    6x J-Head:
    Diamond Hotend (3in1out) + 3x J-Head:

  • Features

    beheizbares Druckbett (Wasserbettheizung)
    auto bed leveling (kapazitiv|induktiv|blTouch)

Link

Bebilderte Hauptstory
Der mostly printed Printer

Anfangs stand der Gedanke mit wenig Geld und einem kleinen Prusa i3 Klon ein größeres Gerät zu drucken. Aus zwei Wochen wurden zwei Jahre… am Ende haben wir einen Großformatdrucker mit einer Druckfläche von 800x800x300 Millimetern geschaffen der mit verschiedenen Düsen in unterschiedlichen Genauigkeiten druckt.

Ein paar Bilder vom langen Weg...
...zum Zwischenziel
Die Hintergründe

Warum einen Drucker bauen?

Beginn 2017 wolle ich meine Lebensgefährtin und meinen besten Freund gemeinsam in ein Hobby einbinden um in der spärlichen Freizeit alles besser unter einen Hut zu bekommen – Partnerschaft, Freundschaft & Hobby. Beide hatten sehr unterschiedliche Interessen, aber einen technischen Background. Meine Partnerin war Ingenieurin für Automationstechnik, mein bester Freund ist Triebwerksmechaniker. Waren wir zu dritt lief es meistens auf LoclCoopMultiplayerGames unter dem Beamer hinaus. Irgendwann erschien uns dreien das als verschwendete Lebenszeit und wir machten uns viele Gedanken über ein gemeinsames Bastelprojekt. Nach einigem Hin und Her kamen wir auf die Idee ein eigenes LaserTag-System zu entwickeln. In diesem Bereich hatte ich bereits Vorkenntnisse gesammelt und wir konnten das planerische Talent meiner Lebensgefährtin mit dem handwerklich-technischen Wissen meines Freundes gut kombinieren.

Die Grundform des laserTag-Gewehrs war eine Herausforderung. Es sollte weder nach einer echten Waffe aussehen (um auch mal im Feld spielen zu können ohne das spazierende Öhmchen gleich das SEK rufen) noch rein funktional sein. Auch wollte ich nicht die nächsten Monate mit zeichnen verbringen und eine Vorlage war wünschenswert. Als Lösung erschien uns ein Blastergewehr aus StarTrek- das Mark 3 Phaser Rifle.

Leider war die Druckzeit mit einem Prusa i3 jenseits von gut und böse und für uns war es nicht denkbar an den ersten drei Prototypen mehrere Wochen zu drucken. Da ich meinen Teil für das LaserTagSystem, die Entwicklung der Elektronik und Konstuktion des 3D-Models, schneller abschließen konnte begann ich mir Gedanken um einen größeren Drucker zu machen…

Ein zweiter entscheidender Anstoß war mein Freund Sylvio. Dieser hatte gerade begonnen sich als Aquarienbauer zu verselbstständigen (https://neomare.de) und ich wollte im gerne etwas drucken mit dem er sich von der Konkurrenz absetzen kann. Was wäre schöner als eine individuelle und optisch ansprechende 3D-Rückwand…

Nach einer groben Auflistung der Materialien und Bauteile prägte ich den Satz der mich für zwei Jahre verfolgen sollte – „zwei Wochen und wir haben aus dem kleinen Drucker einen großen gebaut“ – selten habe ich in meinem Leben eine solche Fehleinschätzung getroffen wie den Arbeitsaufwand einen neuen Drucker zu entwickeln. Noch heute antworte ich gerne auf Fragen zur Zeiteinschätzung bei Projekten die ich nicht umfassend kalkulieren kann mit „Ach, in zwei Wochen steht der Drucker“ 🙂

Nach einer groben Kalkulation war klar das der Drucker nicht viel kosten soll und darf. Damit wir möglichst wenig Fehler durch neuentwicklung und Fehlplanungen verschwnden beschloss ich ein funktionale 3D-Model zu erstellen, wie es im Bilderslider zu finden ist. Um die großen Fahrwege und den teils schweren Aufbau des Multidüsensystems stabil und präzise bewegen zu können beschloss ich mehrere Antribsmotoren zu verwenden. auch ließen sich so existierende Probleme bisheriger Großformatdrucker, insbesondere bei weit auseinanderliegenden Achsen von vorneherein umschiffen. je vier Motoren für Y und Z sowie zwei Motoren für X sollten her und gemeinsam gesteuert werden. Als Basis für die Steuerung sollte es ein Arduino Mega mit einem Rampsboard und eine, Shield zur Erweiterung der Motoren werden.

Bei der Planung des Ardunino/Ramps ist mir der erste Fehler unterlaufen. Zwar gab es zu dieser Zeit wenig Boards für 3D Drucker am Markt, doch die investition in eines der vorhandenen hätte eine langwierige Entwicklungsphase übersprungen.

Ich habe einige Vorkenntniss in C/C++ durch Projekte mit Arduinos und dem ESP8266. Der Umfang die Firmware für einen 3D-Drucker anzupassen und zu erweitern war jedoch viel größer als ich mir erträumt hätte. Marlin und Repetier Firmware haben mir gute Dienste geleistet und viel Vorarbeit abgenommen, doch letztlich habe ich Marlin so stark verändert das es eine eigene Fork geworden ist. Neue Module mussten entwickelt , existierende Funktionen stark verändert werden und das von jemandem der jede Syntax googeln muss. 

Mehr Probleme… Als irgendwann die Pins des Arduino Mega nicht mehr ausreichten mussten i2C-Funktionalität implementiert und ein neues Board entwickelt werden. Spätestens als wir TMC Treiber ins Spiel brachten hätten wir uns ein passendes Board kaufen sollen – ich möchte es an dieser Stelle jedem nachdrücklich raten keine Arduino/Ramps-Kombination für TMCs zu verwenden. Ich hätte mir Wochen der immer wiederkehrenden Fehlersuche ersparrt… 

Ein weiteress Problem das mich unglaublich viel Zeit gekostet hat war die ungenaue Festlegung der späteren Funktionen. Immer wieder kamen neue Ideen und Anforderungen auf mich zu. Sei es AutoBedLeveling oder Druckbettheizung. Als Beispiel – wir haben die Autonivellierung mittels Piezzos, induktiven und kapazitiven Sensoren, optischer Abstandsmessung und elektrischer Leitfähigkeit ausprobiert. Verschiedene Druckmessbalken warten auf ihre Erprobung. Für jede Komponente braucht es einen individuellen gedruckten Halter und eine Codeanpassung…

Auch wurde von einer einfachen Düse bis zum heutigen Stand von 6 Düsen + dem DiamondHotend in mehreren Schritten verschiedene Hotendes und Düsen getestet – alleine 11 Rollen 1kg Filament sind für die Entwicklungsstadien dieser zwei Punkte notwendig gewesen und das nächte Hotend wartet bereits 🙂 (ein entsprechender Post zum wassergekühlten DualHotend(E3D Chimera + Alphacool MCX) kommt in Kürze)

getestete Weiterentwicklungen

Einschätzung für eine sinnvolle Dauernutzung an

induktives BedLeveling 35%
kapazitives BedLeveling 45%
drucksensitives BedLeveling 90%
akkustisches BedLeveling 90%
blTouch BedLeveling 60%
Wasserkühlung "Zalman Resserator" + "Alphacool MCX" 90%
J-Head 40%
Crealy CR-10 Hotend 65%
Diamond Hotend 20%
E3D Chimera 70%
E3D Cyclops 40%
China 2in1out 45%

in Bearbeitung

Ender 5 Silent Board 50%
wassergekühltes E3D Chimera 85%