HyperCube 3D – Drucker

Nach dem ich den Franzis-Mendel erfolgreich zum laufen gebracht habe, habe ich beschlossen, einen HyperCube 3D Drucker zu bauen. Den HyperCube habe ich bei thingiverse.com gefunden. Der Drucker HyperCube 3D Printer/CNC von thingiverse-Mitglied Tech2C ist lizensiert unter der  Creative Commons – Attribution – Non-Commercial Lizens.

Der HyperCube 3D ist in seiner Grundform nicht mein geistiges Eigentum. Dies betrifft alle Dateien, Bilder und sonstige Dokumente die aus dem orginal Datensatz von Tech2C stammen.

Von Tech2C gibt es bei YouTube einen BuildLog wo Tech2C genau den Aufbau, leider nur auf Englisch, beschreibt. Das BuildLog besteht aus zur Zeit 20 sehr ausführlichen und guten Videos.

Warum will ich den Drucker bauen?
Der Franzis-Mendel funktioniert, vor allem nach den diversen Verbesserungen, gut. Vom HyperCube erwarte ich allerdings einiges mehr an Genauigkeit, und vor allem an Geschwindigkeit.

Materiallliste

Rahmen
Aluprofil 20x20mm B-Typ NUT 6
4 Stk.340mmX-Achse
4 Stk.303mmY-Achse
4 Stk.350mmZ-Achse
2 Stk.285mmBett
1 Stk.135mmBett
Befestigungsteile
60 Stk.Schraube M5x8mm Linsenkopf
60 Stk.Schraube M5x10mm Linsenkopf
200 Stk.Hammermutter M5 NUT6
30 Stk.Aluminiumwinkel 20x20mm
Materialliste Rahmen
Achsen : CoreXY + Z + Bowden
B = bestellt
x = vorhanden
2 Stk.Linearwelle 8mm x 300mmY-AchseB
2 Stk.Linearwelle 12mm x 400mmZ-AchseB
2 Stk.ALU- oder Kohlefaserwelle 10mm x 360mmX-Achsex
10 Stk.Lager Igus JSM-1012-10X-Achsex
2 Stk.Linearlager LM12LUUZ-AchseB
2 Stk.Linearlager LM8LUUY-Achsex
1 Stk.Trapetzgewindespindel T8x300Z-Achsex
1 Stk.Kupplung 5 x 8mmZ-Achsex
20 Stk.Kugellager F623ZZB
5 MeterZahnriemen GT2, 6mm BreitB
2 Stk.GT2, 20Zähne Pulleyx
1 Stk.Extruder Vorschubrad D=8mm, L=12mm, Bohrung 5mmBowden
2 Stk.Steckverbinder PC4-M10Bowden
1 MeterTeflonschlauch PTFEBowden
Befestigungsteile
50 Stk.Schraube M3 x 10mmx
50 Stk.Schraube M3 x 20mmx
2 Stk.Schraube M3 x 6mmx
2 Stk.Schraube M3 x 35mmB
35 Stk.Stoppmutter M3x
35 Stk.Mutter M3x
Materialliste Achsen
Motoren, Elektronik usw.
4 Stk.NEMA 17 Schrittmotorx
3 Stk.EndschalterB
1 Stk.Steuerplatine SKR v1.3 32bit
1 Stk.Steuerplatine BigTreeTech SKR V1.4B
1 Stk.LCD-Display mit SD-Karte
4 Stk.Motortreiber A4988 mit Kühlkörper
4 Stk.Motortreiber TMC2208 mit Kühlkörper
1 Stk.Lüfter 12V, 50mm
1 Stk.Heizbett Aluminium MK3 12/24Vx
1 Stk.Spannungsversorgung 12V / 30A / 360W
1 Stk.Temperaturfühler 100kHeizbettx
1 Stk.Powerwire 14AWG
1 Stk.10M Tinned Copper 22AWG 2 Pin Red Black
4 Stk.Bed leveling screws/spring/knobHeizbett
1 Stk.Hotend z.B. E3DV6
1 Stk.Induktiver Sensor PNP
LJ12A3-4-Z/BY
Motoren, Elektronik usw.
Druckteile
3 Perimeters
3 top / bottom layers
0.2mm Layerhöhe oder besser
50% infill
No support required
4 Stk.Bed_Support_v1.1
1 Stk.Bowden_Idler
1 Stk.Bowden_Knob
1 Stk.Bowden_Motor_v1.1
2 Stk.Dual_Bushing_Holder
1 Stk.E3D_clamp
1 Stk.E3D_mount_v1.1
1 Stk.E3D_sensor_mount_v1.2
1 Stk.Fan_Duct_v1.2
1 Stk.Spool_Axle_Clamp
1 Stk.X_Carriage_beltclamp
1 Stk.X_Carriage_v1.2
2 Stk.XY_Clamp_v1.1
2 Stk.XY_Idler
2 Stk.XY_Joiner_v1.1
1 Stk.XY_Motor_left
1 Stk.XY_Motor_right
1 Stk.Y_EndStop
3 Stk.Y_Shaft_Clamp
1 Stk.Y_Shaft_Clamp_Left_Motor
4 Stk.Z_Carriage_clamp_v1.1
2 Stk.Z_Carriage_v1.1
1 Stk.Z_EndStop_Adjust_v1.1
1 Stk.Z_EndStop_v1.2
1 Stk.Z_Motor_v1.1
1 Stk.Z_nut_mount_v1.1
4 Stk.Z_Shaft_Clamp_v1.2

3D Drucker – Schritte pro mm berechnen

Anzahl der Microschritte
RAMPS unterstützt 1/16 Schritte (Steps)

Berechnung Riemenscheibe:
Berechnung Schritte (Steps)/ mm

Motordaten:
Schrittwinkel = 1,8 Grad/Schritt
Schritte für eine Umdrehung = 360 Grad / 1,8 Grad/Schritt
Schritte für eine Umdrehung = 200 Schritte

Motrotreiber:
Jeder Schritt wird in Microschritte aufgeteilt
Treiber Microschritte = 1/16
Microschritte pro Umdrehung = 200 Motorschritte * 16 Microschrittt = 3200 Schritte

Riemenscheibe:
Zahnteilung = 2mm (GT2 Belt)
Anzahl Zähne = 36 (20)
Scheibenumfang = Zahnteilung * Zähne
Scheibenumfang = 2mm * 36 Zähne
Schiebenumfang = 72mm (40mm)

Schritte pro mm = 3200 Schritte/Umdrehung / 72mm
Schritte pro mm = 44,4444 (80) Schritte
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Berechnung Trapetzspindel:
Berechnung Schritte (Steps)/mm

Motordaten und Treiberdaten bleiben wie bei der Riemenscheibe

Trapetzgewindespindel:
Steigung der Spindel (Pitch) = 2mm/Umdrehung

Schritte pro mm = 3200 Schritte/Umdrehung / 2mm
Schritte pro mm = 1600 Schritte
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Berechnung Extrudervorschub:
Berechnung Schritte (Steps)/mm

Motordaten und Treiberdaten bleiben wie bei der Riemenscheibe

Vorschubrad für 1,75mm und 3mm Filament:
Durchmesser Zahnrad = 11mm
Umfang = 3,14 * Durchmesser = 34,5mm
Schritte pro mm = 3200 Schritte/Umdrehung / 34,5mm
Schritte pro mm = 92,75 Schritte

 

3D Drucker – Heizbett

MK2B PCB Heizbett 214x214mm

Das bewährte MK2 Leiterplattendesign gewährleistet eine gleichmäßige Wärmeverteilung. Das PCB Heizbett besitzt eine 200x200mm Druckfläche und ist sehr einfach zu installieren. Es lässt sich auf bis 115 °C erhitzen und kann mit 12V oder 24V versorgt werden. Zum Drucken von ABS wird zwingend ein beheiztes Druckbett benötigt um erfolgreiche Drucke zu erzielen, für PLA ist es allerdings auch von Vorteil.

Die ersten Schichten eines Drucks sind mit entscheidend für ein erfolgreiches Druckergebnis! Löst sich die erste Schicht kann es zu starken Verziehen des Materials und schlimmsten Falls löst sich das halbfertige Objekt von der Druckplatte und lässt den Druck komplett fehlschlagen.

Auf PCB Heizbetten kann in der Regel nicht direkt gedruckt werden, zum Andruck empfiehlt sich eine 3 mm Aluminium- oder Glasplatte. Wenn man direkt auf das Heizbett drucken möchte, empfehlen wir das MK3 Heizbett, welches eine 3 mm Aluminiumplatte besitzt, die sich beim Aufheizen weniger verziehen kann.

2-Lagen-Leiterplatte mit 0,35 um Kupferauflage
Abmessungen: 214×214 mm
Widerstand: ca. 1,0-1,3 Ohm
Stromaufnahme: 12V oder 24 V
Temperatur: max. 115°C
Beidseitige Soldermask und Beschriftung
Mittenloch für Temperatursensor
Betriebsbereitschaftsanzeige mittels LED
Farbe: Rot

MK3 Heizbett

MK3 Heizbett (rot) Anschlussfertig

MK3 Heizbett

Das MK3 Heizbett kann wie das MK2 mit 12V oder 24V betrieben werden. Durch die 24V Option lässt es sich deutlich schneller auf 100 °C heizen, als mit 12V. Es besitzt einen ähnlichen Funktionsumfang wie das MK2, bietet jedoch ein paar Vorteile. So besteht die Oberseite des MK3 Heizbett aus einer dicken Aluminiumplatte die eine gleichmäßige Hitzeverteilung gewährleistet und sich beim Aufheizen nicht mehr verziehen kann.
Man benötigt keine Glasplatte und kann direkt auf das Heizbett drucken, dies ist bei schnelleren Drucken von Vorteil, da das MK3 Heizbett leichter ist als ein PCB Heizbett + Glasplatte.
Zur Befestigung besitzt das Heizbett 4 Bohrungen an den Ecken und eine Bohrung in der Mitte. Das Montageloch in der Mitte erlaubt die Montage mit nur 3 Punkten, welches das angleichen des Abstands erleichtert.

Dieses Heizbett hat alle benötigten Anschlusskabel, Thermistor, LEDs und Widerstände bereits angelötet und ist somit anschlussfertig!

Abmessungen

Das Bett hat eine Kantenlänge von 214×214 mm.
Druckfläche 200x200mm

3D Drucker – ABS Filament

3D Drucker PLA 1.75mm / 3mm Printer Filament -Mit Spule 1.0kg/0.5kg

PLA:   Polymilchsäure bzw. Polylactid (PLA, Poly) ist eine  biologisch abbaubare thermoplastische aliphatische Polyester aus nachwachsenden  Rohstoffen, wie beispielsweise Maisstärke, Tapioka Wurzeln, Chips oder Stärke  oder Zuckerrohr abgeleiteten. Im Jahr 2010 hatte PLA die zweithöchste  Verbrauchsmenge aller Biokunststoff der Welt.

Diese Ware is ein 3D Filament zum  Einsetzen in Apparate des 3D Druckers. PLA Filament für 3D Drucker (Polyactide)  ist synthetisches Polymer, welches zu Polyestern gehört. PLA Filament ist das  beliebteste Druckmaterial für 3D Drucker.

Chemische Zusammensetzung von PLA  Filament

PLA Filament gehört (wie auch z.B.  Polyester) zu den synthetischen Polymeren. Auf Molekularbasis betrachtet: „Eine  chemische Binding aus Milchäuremolekülen.“Aus PLA können unter Hitzezufuhr  thermoplastische Kunststoffe produziert werden – das PLA Filament wie wir es  heute kennen und mit dem 3D Drucker verarbeiten.

Verwendung von PLA

Die Liste der positiven Eigenschaften  von PLA ist lang, daher wurde das Poliactid auch schon vor der Revolution der 3D  Drucker sehr vielseitig eingesetzt. PLA besitzt eine geringe  Feuchtigkeitsaufnahme und wird schon lang in der Sportindustrie für die  Produktion von Funktionskleidung eingesetzt. Die schwere Entflammbarkeit und  eine hohe UV-Beständigkeit sind ideal für Anwendungen im Möbelbereich. Dank der  geringen Dichte von PLA, kennt man den Kunststoff im Modellbau schon lang. Hier  wird das leichte Gewicht des Kunststoffs sehr geschätzt.

ABS:   ABS (Acryl-Butadien-Styrol) ist ein häufig verwendeter  Kunststoff zum Beispiel, und ist in der Herstellung von Lego verwendet. Dieser  Kunststoff ist sehr haltbar, hitzebeständig und ideal für die Herstellung von  Funktionsteilen.

PLA- composite ist die aufgerüstete Version von PLA, es verwendet das 90% abbaubare PLA-Material, kann abgebaut werden. Es ist ähnlich wie Seide oder Perlen Material, aber es gibt einen kleinen Unterschied mit Seide Material in der Tat.

PLA- composite druckt viel heller, es erhöht die Zähne des Drahtes, so dass es nicht leicht zu brechen und die Haftung zwischen Schicht und Schicht zu stärken. Sie können ohne Beschädigung des bedruckten Fertigprodukts bohren oder schrauben.

Zur gleichen Zeit, wenn Sie fertig zu drucken, kann es einfacher entfernt werden als reine PLA.

Feature:

PLA
Filamentmaterial: PLA
Drahtstärke:1,75 mm
Drucktemperatur: 200-230ºC
Betttemperatur: 40-50ºC
Spulendurchmesser: 20 cm
Spulenbreite: 5.8cm

ABS

ABS – Filament

Filament Material:  ABS
Drucktemperatur:  240-260ºC
Betttemperatur:  90-110ºC
Spulendurchmesser:  15,9 cm
Spulenbreite: 8.7cm
Spulennabenloch:  4,9cm

 

 

 

 

 

Flexible PLA
Filament  Material: Flexible PLA
PLA Print Temperatur: 210-230 ° C
Bett-Temperatur: 40-50 ° C
Spool: Dick Spool
Spool-Durchmesser: 20 cm
Spool Breite: 5,8 cm
Spool Hub Hole: 5.3cm

PLA Composite
Filamentmaterial: PLA Verbundwerkstoff
Drucktemperatur: 200-230ºC
Betttemperatur: 40-50 ° C
Spulendurchmesser: 20 cm
Spulenbreite: 5.8cm
Spulennabenloch: 5.3cm
Druckgeschwindigkeit 30 mm / s (Vorschlag)
Nettogewicht : 1 KG/0.5KG
Prüfbericht: MSDS, FDA, ROHS, EN71-19, 17PHTHALATE, REACH

PETG:
PETG ist ein nicht-kristalliner Copolyester. Mit der Zunahme von CHDM in dem  Copolymer nimmt der Schmelzpunkt ab, die Glasübergangstemperatur steigt an, die  Kristallinität nimmt ab und schließlich wird das amorphe Polymer gebildet. Es  hat eine gute Viskosität, Transparenz, Farbe, chemische Beständigkeit und  Beständigkeit gegen Weißbruch. Es kann schnell thermogeformt oder extrudiert  werden.

PETG filament hat hervorragende zähigkeit und hohe schlagzähigkeit, die  schlagzähigkeit ist modifiziertes polyacrylat 3-10 mal, und hat eine breite  bearbeitungsbereich, hohe mechanische festigkeit und ausgezeichnete  flexibilität, im vergleich zu PVC transparenz Hoch, glänzend, leicht zu drucken  und haben umweltvorteile .. Es ist mit hoher Transparenz, guter  Lichtdurchlässigkeit, gutem Glanz, guter Zähigkeit, Säure- und  Alkalibeständigkeit.

Eigenschaften:
Typ: PETG Filament
Filamentmaterial: PETG
PLA Drucktemperatur: 230-250 ° C
Betttemperatur: 80-100 ° C
Filamentdurchmesser Toleranzen: ± 0.02mm
Rundheit: ± 0,02mm
Nettogewicht: 1kg
Spulentyp: Große Spule
Spulendurchmesser: 20cm
Spulenbreite: 5,8 cm
Spool Nabenloch: 5.3cm
Druckgeschwindigkeit 30mm / sec (Vorschlag)

Holz Wood:
Holzfilament ist PLA und Holzmehl-Verbundstoff, es ist mit der Holzstruktur, ob  es Filament ist oder das Modell zu drucken. Das gedruckte Produkt ist in der  Nähe des Massivholz-Effekt, es ist mit Korrosionsbeständigkeit,  Feuchtigkeitsbeständigkeit, Säure und Alkali, nicht schimmelig Charakteristik.

Wenn Sie drucken, wird ein hölzerner Geruch emittiert. und es kann genagelt,  gebohrt, geschnitzt werden. Wenn das Holzfilament in der Düse erhitzt wird,  warten Sie nicht lange. Andernfalls quillt und brennt das Holzmehl, und wenn Sie  genügend Temperatur erhitzt haben, um Ihr Modell sofort zu drucken.

Eigenschaften:
Typ: Holzfaden
Filament Material: Holz und PLA
PLA Drucktemperatur: 210-230 ° C
Betttemperatur: 80-100 ° C
Filamentdurchmesser Toleranzen: ± 0.02mm
Rundheit: ± 0,02mm
Nettogewicht: 1kg
Spulentyp: Große Spule
Spulendurchmesser: 20cm
Spulenbreite: 5,8 cm
Spool Nabenloch: 5.3cm
Druckgeschwindigkeit 30mm / sec (Vorschlag)

3D Drucker – X-Achse

Die X-Achse, die Halterungen für die Z-Achse so wie die Linearwellen für die Z-Achse sind montiert.

Die 500mm langen Wellen für die Y-Achse sind auch schon verbaut. Allerdings müssen noch die beiden vorderen Lager versetzt werden.

Verbaut wurden (gekauftes Material):
4 x Wellenhalter SK8 8mm
4 x Linearlager SCS8UU 8mm
4 x Linearwelle 450mm 8mm
2 x Linearwelle 500mm 8mm

Ob ich die Z-Achse und die Y-Achse mit Gewindespindeln ober mit Zahnriemen verfahren werden, bin ich gerade am überlegen. Ich denke dass die Verfahrgeschwindigkeit über Zahnriemen schneller gehen wird. Das Material ist leider noch nicht da. Somit kann ich auch noch keine Versuche machen.

3D Drucker – Extruder

E3D / J-Head V6 HotEnd

An meinem Selbstbaudrucker verwende ich ein J-Head V6 HotEnd mit einer 0,4mm Düse für 1,75mm Filament.

Die Temperatur am Druckkopf wird über einen 100kOhm NTC abgefragt. Dieser hat bei 25°C 100kOhm:

Als Heizung ist eine 12V/40W Heizpatrone verbaut.

Das Filament wird über ein PTFE(Teflon)-Rohr zugeführt.

Das HotEnd besitzt einen Bowden Schnellverbinder um das Filament über eine lange Entfernung per PTFE-Schlauch zu HotEnd zu fördern. 

Düse / Nozzle

Heizblock / Heater Block

Heizpatrone / Heater Cartridge

12V / 40W

Thermistor

Heat-Break

HeatBreak / Zuführrohr / Thermalbarriere

Werden auch aus Titan oder Kupfer verkauft, normal aus Edelstahl

M6 = Gewinde Düse
M7 = Gewinde Kühlkörper

1.) M6 / M7 x 22mm für 1,75mm Filament aus Vollmetall
2.) M6 / M7 x 22mm für 3,00mm Filament aus Vollmetall
3.) M6 / M7 x 22mm für 1,75mm Filament mit PFTE (Teflon) – Rohr
4.) M6 / M7 x 22mm für 3,00mm Filament mit PFTE (Teflon) – Rohr
5.) M6 / M7 x 22mm für 4,10mm Durchgangsloch

1.) M6 x 26mm für 1,75mm Filament aus Vollmetall
2.) M6 x 26mm für 3,00mm Filament aus Vollmentall
3.) M6 x 26mm für 1,75mm Filament mit PFTE (Teflon) – Rohr

Kühlkörper

Fan / Lüfter

Lüfter
30x30mm
12V

… Lüfterhalter

3D Drucker – Der Grundrahmen und Y-Achse

Der Grundrahmen mit der Druckbetthalterung und der Linearführung für die Y-Achse ist fertig aufgebaut.

Verbaut wurden (gekauftes Material):
4 x Wellenhalter SK8 8mm
3 x Linearlager SCS8UU 8mm
2 x Linearwelle 8mm

Ich werde an Stelle der jetzt verbauten 8mm-Linearwellen 500mm lange Wellen bestellen und einbauen. Dann habe ich die gesamte Tiefe der Y-Achse als Verfahrweg zur Verfügung.

Den 21mm starken Multiplexplatten für den Grundrahmen habe ich mir im Baumarkt auf die passenden Größen zuschneiden lassen.

3D Drucker – Gewindespindeln

Trapetzgewindespindel

Specifications:
Lead screw:
Material: stainless steel
Durchmesser: 8mm
Pitch: 2mm
Lead: 4
Steigung: 8mm
Total Length: 500mm

Screw nut:
Material: brass
Durchmesser: 8mm
Pitch: 2mm
Lead: 4

Mounted ball bearing:
Material: zinc alloy
Bore diameter: 5mm
Hole diameter: 8mm
Total length: 55mm
Height: 29mm

Shaft coupling:
Material: aluminium
Shaft: 6.35 x 8mm
Length: 24mm
Diameter: 18mm

3D Drucker – Endschalter

Große Endschalter

Produktname: Mikroschalter;
Modell Nr .: V-156-1C25;
Betaetigertyp: Langer Scharnierhebel
Bewertung: 15A 250VAC;
Leistung: 15A 1 / 2HP 125 250VAC0.6A 125VAC 0.3A 250VAC;
Kontakt Typ: SPDT 1NO 1NC
Rollen groesse: 5 x 4,3 mm / 0,2 Zoll x 0,17 Zoll (D * H);
Befestigungsloecher Durchmesser: 0.33cm / 0.13 Zoll;
Betaetiger groesse: 2.9 x 0.45cm / 1.1Zoll x 0.18 Zoll(L * W)
Gesamtgroesse: 5 x 3 x 1cm / 2 Zoll x 1,2 Zoll x 0,39 Zoll(L * W * T)
Material: Kunststoff & Metall, Farbe: Rot, Schwarz
Nettogewicht: 69g
Anschluß: Flachstecker 4,8mm

Zum Anschliesen der Schalter werden Falchsteckhülsen 4,8mm benötigt. Endschalter mit Schraubanschluß sind besser zu verarbeiten.

Kleine Endschalter

Die Anschlüsse:
Pin 1 = COM = Signal (grau, gelb, weis …)
Pin 2 = NC = +5V (rot)
Pin 3 = NO = GND (schwarz)
Die Anschlussleitung habe ich ca. 10cm lang gemacht, am Endschalter angelötet und auf der anderen Seite ein Dupont-Stecker angebracht.

Sensoren / Endschalter am RAMPS 1.4

Steckplätze von links nach rechts:
X-MIN – Pin 2
X-MAX – Pin 3
Y_MIN – Pin 14
Y_MAX – Pin 15
Z_MIN – Pin 18
Z-MAX – Pin 19

Pins von oben nach unten:
S = Signal
– = GND
+ = 5V