Wie Dr. Frankenstein bei der Erweckung seines Geschöpfes fühlten wir uns, als der Drucker das erste Mal mit Strom versorgt wurde und die Motoren begannen, sich auf Kommando zu drehen.
Das Basteln am letzten Samstag begann mit dem verlöten der Stecker, denn die ganzen Verbindungen zwischen den Motoren und Sensoren und der Elektronik müssen ja hergestellt werden.
Wir haben alles mit CV Steckern verbunden, die im Rastermaß 2.54 mm zu bekommen sind. Im Grunde sind es die gleichen Stecker, mit denen auch Servos bei Modell-Fernsteuerungen angeschlossen werden. Auf dem RAMPS Board sind die Stiftleisten in 2.54 mm und so haben wir eine vernünftige Verbindung zwischen den Komponenten.
Die Stecker kommen als kleine Plastikgehäuse, die Kontakte sind auf einem Endlosband aufgereiht. Vor dem Drucken musste also erst mal der Lötkolben geschwungen werden ( ich weiß, die Kontakte sind eigentlich zum crimpen, aber ich erwarte keine großen Vibrationen und die Crimpzange ist nicht gerade ein Schnäppchen, also löten).
Für die Motoren haben wir immer die vierpoligen Stecker genommen, die Sensoren (Endschalter und Thermistoren für die Temperaturmessung) bekommen zweipolige. Damit ist alles getrennt und ordentlich.
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| Das Ramps mit (fast) allen Kabeln |
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| alles angeschlossen (bis auf das Display) |
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| X Schlitten mit Extruder |
Als ich durch Zufall während der Öffnungszeiten bei einem richtigen Eisenwarenladen vorbei kam, habe ich dort endlich die passenden Schrauben bekommen. Vielen Dank nochmal :)
Damit liess sich dann auch der Lüfter montieren.. Der soll zum einem den flüssigen Kunststoff abkühlen und härten und gleichzeitig auch einen Luftstrom auf das Hotend bringen, damit die aufsteigende warme Luft verwirbelt wird und nicht den X Schlitten / das Coldend schmilzt.
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| Installieren der Firmware |
Ehe die Firmware an den Drucker geschickt werden kann, müssen noch eine Menge Einstellungen vorgenommen werden, denn jeder Drucker ist ein wenig anders. Die meisten Einstellungen lassen sich für die Repetier Firmware auf einer Website einstellen, die dann die Configuration.h Datei baut, in der alle Einstellungen gespeichert sind. Diese Datei kann dann entweder einzeln oder mit der kompletten Firmware herunter geladen werden. Leider kann auf diesem Weg nicht eingestellt werden, dass ein Heatbed vorhanden ist. Dafür mussten wir doch noch direkt in der Configuration.h ein paar Einstellungen vornehmen. Sollte jemand Interesse an der Config haben, schick ich sie gerne per Mail.
Ansonsten kann ich dazu sagen, dass wir das EEPROM für die Firmware aktiviert haben. Das hat den Zweck, die Feineinstellungen des Druckers einfacher vornehmen zu können. Normalerweise stehen alle Einstellungen in der Configuration.h. Wenn ich etwas ändern möchte, passe ich diese Datei an, schließe den Computer an den Arduino Mega, der alles steuert und kompilieren und installiere die aktualisierte Software. Wenn ich das EEPROM benutze, kann ich viele Parameter dort ablegen. Wenn ich dann etwas ändern möchte (z.B. die Schritte, die der Extrudermotor machen muss, um einen Millimeter Filament zu transportieren) kann ich das einfach im EEPROM ändern und die Änderung ist sofort aktiv, ohne Neuinstallation.
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| ich schmelzeeee .... |
Anschließend wurde das ganze unter Strom gesetzt. Jetzt ließen sich die Motoren über die Software ansteuern. Es ist toll, wenn man mit der Maus auf eine kleine Schaltfläche klickt und einen Meter weiter beginnen sich Motoren zu drehen und Dinge sich zu bewegen :) Es war mal wieder dauergrinsen angesagt. Zumindest nachdem wir die Z Achse zum bewegen gebracht haben. Das wollte sie zuerst nicht, sie erst einmal auf Home geschickt werden wollte, ehe sie Befehle annimmt. Aber den Gefallen haben wir ihr getan - mit dem Fingner auf dem Endschalter. Fast schon schmerzhaft ist die eingestellte Geschwindigkeit der Achse. Bei 2 mm / sec braucht es einfach ewig, die 30 cm zu fahren. Später haben wir den Wert auf 4 mm erhöht, was bisher nicht zu Problemen (Schrittverluste oder so) führte.
Diese ersten Testläufe zeigten, dass ein paar Motoren in die falsche Richtung drehen. Das waren zum einem der Extruder zum anderen die beiden Motoren der Z Achse. Wir hatten die Wahl entweder die Kabel zu drehen oder es in der Software umzustellen. Da es irgendwie doof ist, wenn die Stecker nicht alle in die gleiche Richtung zeigen, haben wir es in der Software gemacht. Auch dafür gibt es eine Einstellung in der Configuration.h.
Als das Spielen beendet war, ging es an das Kalibrieren des ganzen. Grob sind schon alle Daten in der Firmware hinterlegt, aber da das Druckbett nicht exakt auf 0 steht (oder besser: erst als 0 definiert werden muss) und der Durchmesser des Hobbed Bolt (des Förderbolzen für das Filament) nicht exakt fest steht, gibt es noch einiges zu tun.
Zum Einstellen der Fördermenge (Anzahl der Schritte, um einen Millimeter Filament zu fördern) wird eine Markierung auf dem Filament gemacht, die eine bestimmte Strecke (z.B. 12 cm) von der Oberkante des Extruders entfernt ist. Dann wird der Druckkopf aufgeheizt. Wir benutzen ABS (das soll sich noch rächen, aber dazu später mehr) und geben eine Temperatur von 235 Grad Celsius vor. Das lässt sich im Repetier Host machen. Gleichzeitig schalten wir noch den Lüfter an, um den Schlitten zu schonen. Wenn der Kopf seine Zieltemperatur erreicht hat, lassen wir den Extruder 10 cm Filament fördern. Hier ist wichtig, dass das langsam geschieht. Voreingestellt waren 100 mm / min, das war eindeutig zu schnell für diese Temperatur und unsere 0,3 mm Düse. Das Filament hat sich gestaut und der Hobbed Bolt hat angefangen, sich ins Material des Filaments zu fressen, weil es nicht schnell genug durch die Düse kam. Bei 50 mm / min lief es sehr viel besser.
Nachdem der Extruder fertig ist, wird gemessen, wie viel Filament wirklich transportiert wurde. Mit der Differenz lässt sich dann recht genau einstellen, wie viele Schritte pro Millimeter wirklich benötigt werden. Wenn man das ganze noch mal macht hat man einen Wert, der genau genug ist ihn in die Firmware einzutragen. Hier hat sich wieder angeboten, dass das EEPROM verwendet wurde, denn so geht es direkt im Repetier Host, ohne dass die Firmware neu kompiliert werden muss.
Ein wenig mehr Aufwand war das Einstellen des Druckbettes und der damit zusammen hängenden maximalen Höhe der Z-Achse. Wir hatten uns ja entschieden, das Druckbett auf Zylinderschrauben zu befestigen, die mit zwei Muttern auf dem Y Schlitten befestigt sind. Das Druckbett selbst hat auf der Unterseite Neodym Magnete, die es auf den Schrauben hält. Um das ganze grob einzustellen, sind wir mit dem Messschieber bei gegangen und haben ihn als Lehre benutzt, um die vier Schrauben gleich hoch einzustellen.
Dann fuhren wir die Z Achse manuell bis auf ca 8 mm über das Druckbett und dann in zehntel Millimeter Schritten bis auf genau 8 mm. Dies liess sich mit einem Reststück der Führungsstangen recht gut einstellen. Auch wenn wir mehrfach über die Magnete geschimpft haben, die so kräftig sind, dass sie die Stange immer anzogen und das messen schwieriger gestalteten. Nachdem die erste Ecke einstellt war, fuhren wir die X Achse auf die andere Seite um dort das gleiche einzustellen, diesmal aber durch drehen der Gewindestange von Hand - damit erreichten wir, dass die X Achse parallel zum Druckbett steht. Hier hatten wir den Fehler gemacht, mit der rechten Seite des Druckers zu beginnen, so dass wir vom Drucker angenommenen Wert (n mm unter Z_max Endschalter) nicht mehr gewährleisten konnten - also nochmal anders rum, erst links messen, dann rechts passend einstellen.
Damit lief die X Achse schon mal parallel zum Druckbett, wir wussten, wir sind 8 mm darüber. Die Software war anderer Meinung, weil sie halt eine bestimmte Anzahl an Millimetern vom Z_max herunter gefahren war. Aber das liess sich korrigieren, indem wir den Wert der Höhe der Z Achse im EEPROM anpassten. Damit steht für den Drucker dann fest, dass der Z_max Endschalter 290,2 mm über dem Druckbett ist.
Dann könnten wir das Druckbett von Y-Min in die andere Richtung fahren (also Y Max) und mit den Schrauben unter dem Druckbett die gleiche Entfernung zur Extruderdüse einstellen.
Das ganze mussten wir dann noch zweimal wiederholen, bis wirklich alles sauber eingestellt war und auch die Firmware die Werte richtig hatte (man muss auch in die richtige Richtung mit den Korrekturwerten rechnen ....). Beim ersten Versuch, etwas zu Drucken war der Kopf auch noch ein wenig zu niedrig (vermutlich durch die Wärmeausdehnung des Kopfes selbst), so dass er über das Druckbett schrammte und das Klebeband in fetzen riss.
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| Fertig zum Druck |
Als alles fertig eingestellt war, ging es ans erste Drucken. Kalibrierungsmodell geladen, durch den Slicer gejagt und an den Drucker geschickt. Das Druckbett wird aufgeheizt (wer kam eigentlich auf die doofe Idee, 55 Grad im Heizbett reichen? - ich natürlich), dann der Druckkopf. Filament wird gefördert, der Druckkopf rauscht über das Druckbett, zeichnet Linien auf das Glas (dieser Versuch war ohne Klebeband) aber es wird nicht wirklich eine Schicht aufgebaut. Also Kopf für den nächsten Versuch noch 2/10 mm höher. Nächster Versuch, es kommt Kunststoff aus der Düse, die ersten Schichten werden gebaut, jedoch haftet der Kunststoff nicht auf dem Glas und wird vom Kopf mit gezogen.
Dann haben wir (wieder) Klebeband auf das Glas gemacht, die Kopf noch einen zehntel mm höher gestellt und einen weiteren Versuch gemacht. Diesmal bilden sich Schichten, jedoch haben wir das Problem des Warping - der Kunststoff wird durch die Bewegungen des Druckkopfes an den Kanten des Objektes ein wenig nach oben gezogen beim Abkühlen. Eine Erhöhung der Druckbetttemperatur auf 110°C hat schon ein wenig geholfen, aber leider noch nicht wirklich ein gutes Ergebnis gebracht.
Die ersten Druckversuche waren damit nicht wirklich von Erfolg gekrönt. Es wurde dann auch schon wieder spät und wir haben für den Tag Schluss gemacht.
Auch wenn wir noch keinen erfolgreichen Druck hatten, macht das, was wir erreicht haben schon Hoffnung. Das Modell, dass wir drucken wollten dient zur Kalibrierung und soll eine Länge von 50 mm haben. Die bisher gedruckten Schichten lassen sich ausmessen und ergeben recht genau diesen Wert. Hier ist höchstens noch ein wenig Feintuning notwendig. Die Schichten sahen sehr gut aus, erst war das Material ein wenig zu kalt und die Haftung der Schichten aufeinander war nicht ideal, aber das konnten wir einfach korrigieren. Wir haben mit 0,2 mm Schichten gearbeitet, die sehr gut aussahen, auch was die Menge an gefördertem Filament an geht.
Was wir noch in den Griff bekommen müssen, ist das Warping. Das ist ein bekanntes Problem bim Druck mit ABS. Hier wäre PLA das einsteigerfreundlichere Material. Aber da wir ja einen zweiten Drucker drucken wollen, brauchen wir ABS wegen der Temperaturbeständigkeit.
Zum Warping müssen wir mal probieren, was da geht. Vermeiden wollen wir, dass wir das Druckbett mit einer Mischung aus Aceton und ABS einpinseln müssen, schon aufgrund der Dämpfe. Leider konnte der Versender des Heatbeds nicht sagen, welcher Thermistor da wirklich bei ist, also besteht noch die Möglichkeit, dass wir hier falsche Werte haben und das Bett einfach noch zu kühl ist. Eine andere Möglichkeit ist der Lüfter am Druckkopf. Vielleicht schalten wir den einfach zu früh an. Das sind auf jeden Fall Ideen, die es auszuprobieren gilt.
Noch ein kleiner Nachtrag .... Haarspray soll für ABS ja auch Wunder wirken, was die Haftung angeht. Das ist auch noch einmal einen Versuch wert.
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