3D-Drucker OliCube MK2 (Eigenentwicklung/Eigenbau)
(Rapid-Prototyping mit Kunststoff-Filament; FFF/FDM)
(Eine Unterseite von http://www.oliver-schlenker.dyndns.org)

Beschreibung:

Hier berichte ich über die (Weiter)Entwicklung und den Aufbau eines eigenen 3D-Druckers basierend auf den Erfahrungen von meinem vorhergehenden Eigenbaudrucker "OliBot MK1". OliBot MK1 hat zwar technisch gesehen funktioniert, aber durch den Alurohrrahmen 15x15 war der Rahmen zu instabil. Dadurch war auch die Führung der Z-Platte mit den Laufrollen zu instabil. Auch die selbst entwickelten 3D-Drucker-Teile waren durch 25% Füllung zu flexibel bzw. nicht starr genug. Nun stand ich vor der Entscheidung das Rahmengestell mit Verstrebungen zu verstärken um dem Drucker mehr Stabilität zu verleihen oder den Drucker generell neu aufzubauen. Für den Neuaufbau habe ich nun ein Alurahmenprofil 30x30 verwendet um eine gute Steifigkeit der Konstruktion zu erreichen. Durch Nutensteine, die einfach in das Profil "eingekippt" werden, kann man an dem Profil recht einfach Bauteile befestigen/verschieben/entfernen. Die Komponenten wie Elektronik, Motoren, Zahnriemen, Riemenscheiben, etc. habe ich natürlich vom alten Gerät weiter verwendet. Auch habe ich mir noch ein paar weitere Gedanken zum generellen Druckkonzept des neuen Modells gemacht und versucht folgende (für mich) wichtige Punkte zu berücksichtigen:

- Der Drucker soll einen relativ großen Druckbereich haben
  (OliCube MK2: Verfahrwege von X=330, Y=290, Z=330)

- Der Drucker soll ein Heizbett haben, welches mühelos auf 100°C kommt (für ABS-Druck)
  (OliCube MK2: 24V/500W-Silikonheizmatte mit 21A-Netzteil)

- Der Drucker soll stabil, einfach und kostengünstig aus Standard-Komponenten aufgebaut sein
  (OliCube MK2: Rahmenprofil ITEM 30x30 mit Nutensteine für M5-Schrauben; Kugelbüchsen LM10UU;
  Standardwälzlager, Standard-Zahnriemen 6T2.5 als Meterware und einen endlosen Riemen für den Z-Antrieb
  der 2 Stück Kugelumlaufspinden 12x4)

- Bei Defekt einzelner Teile, am Drucker, sollen diese einfach austauschbar sein
  (OliCube MK2: Teile sind mit einfachen Schraubverbindungen am Rahmenprofil befestigt)

- Der Drucker soll recht einfach mit neuen Teilen/Baugruppen/Funktionseinheiten aufgerüstet werden können
  (OliCube MK2: Teile sind mit einfachen Schraubverbindungen am Rahmenprofil befestigt)

- Der Drucker soll mit einem Multi-Extruder oder Bowden-Extruder nachgerüstet werden können
  (OliCube MK2: Nach Tausch der Elektronik kann, über eine universelle Adapterplatte, ein Multi-Extruder
  angebaut werden. Ein Bowden-Extruder ist, mit der momentanen Elektronik und einer universellen
  Adapterplatte, direkt anbaubar)

Core X-/Y-Drucker halte ich generell für eine feine Sache. Allerdings war mir persönlich die Umsetzung, im Verhältnis zum Druckergebnis, zu aufwändig. Deshalb habe ich mich wieder für einen konventionellen, kartesischen Drucker entschieden und auf ein einfaches, klares und bewährtes Konzept gesetzt.

(Um die Grafiken klarer und detaillierter zu sehen, solltet Ihr einen Klick mit der linken Maustaste
auf der entsprechenden Grafik ausführen!)

Hier vorab ein Bild meines fertigen Eigenbau-3D-Druckers "OliCube MK2":

Allgemein: Von der Idee, dass der Druckkopf X- und Y-Bewegung machen soll, bin ich bei diesem Modell abgekommen. Auch dass die Z-Bewegung nur durch das Druckbett ausgeführt wird, habe ich hier nicht weiter verfolgt. Stattdessen habe ich mich auf ein einfaches und bewährtes Konzept (wie z. B. beim Mendel, Prusa, o. ä.) besonnen. Dieses Konzept hat den Vorteil, dass man relativ wenig Teile benötigt um die X-/Y-/Z-Bewegungen umzusetzen. Hierbei macht das Druckbett die Y-Bewegung und die X- und Z-Bewegung wird vom Extruder übernommen. Allerdings habe ich statt 2 Motoren für die Z-Spindeln den Antrieb über einen Zahnriemen gelöst. Dies hat meines Erachtens den Vorteil, dass bei einem Schrittverlust eines Motors die X-Achse nicht verkantet und selbst wenn ich an einer Spindel manuell drehe, sich die 2. Spindel absolut parallel mitbewegt. Im Moment habe ich einen alten K8200-Extruder (basierend auf einem Wade-Extruder) aus meinem Ersatzteilfundus für den K8200 montiert. Es ist aber, durch eine universelle Adapterplatte, möglich jeden anderen Extruder zu montieren. Auch die Montage eines "Bowden-Extruders" oder eines "Dual-Extruders" bzw. "Multi-Extruders" sollte kein Problem sein. Für einen Dual-Extruder oder Multi-Extruder müsste allerdings eine andere Elektronik montiert werden, die mindestens 2 Extruder ansteuern kann. Dies ist mit der momentan benutzen 3DRag-Elektronik (Sanguinololu-kompatibel) so nicht möglich. Hier wäre dann z. B. eine Arduino-Mega-2560-Elektronik mit RAMPS 1.4 notwendig.

Hier noch ein Bild von einem Testdruck, der mit diesem Gerät gefahren wurde
(Der Trooper hat eine Höhe von 32,5cm bis zu den Schultern + ca. 6,0cm Kopf!
Druckdauer bei 0,25mm Layerhöhe und 25% Infill: Körper ca. 24 Stunden, Kopf ca. 4,5 Stunden):

Hier seht Ihr die wichtigsten Teile für für diesen Drucker, die ich mit OpenSCAD erzeugt habe
(einfache und wenig komplexe Kleinteile habe ich mal weggelassen!)
(Info: Die Bilder sind nicht maßstabsgerecht):

Der Druckbereich des Druckers ist wie folgt: X = 330mm; Y = 290mm; Z = 330mm
Die Kosten der Zukaufteile lagen bei knapp 650 Euro (ohne die 3D-Druckteile)
Reine Druckzeit der 3D-Druck-Anbauteile war ca. 250 Stunden
Reine Bau-/Montagezeit war ca. 350 Stunden

Hier könnt Ihr Euch noch ein Video vom ersten Funktionstest des Druckers anschauen:

(Video "OliCube MK2 - erster Funktionstest" - WMV-Format: ~10 MB)

Die von mir erstellten OpenSCAD-Dateien gebe ich gerne, im Rahmen des "Open-Source-Gedankens",
kostenlos an (bastel)interessierte Privatpersonen weiter. Bei kommerzieller Nutzung dieser Dateien
behalte ich mir allerdings vor Geld zu verlangen und hoffe hier auf die Ehrlichkeit der Nutzer.

Ich hoffe dass reicht Euch als kleine Einführung in den Eigenbau eines 3D-Druckers.

Durch diesen Eigenbau (und auch durch den OliBot MK1) habe ich sehr viel über das Thema
"3D-Drucker" dazugelernt. Durch den K8200 als Bausatz konnte ich schon sehr viel über dieses
Thema lernen, aber erst durch den Eigenbau und die Entwicklung eines solchen Druckers merkt
man erst, wie komplex das Thema ist, und welche Problemen man bei der Konzeption, Entwicklung
und Ausführung zu lösen hat. Gerade wenn man über die 150-200mm pro Bewegungsrichtung
der einfachen, fertig konfektionierten Standard-Drucker hinausgeht, merkt man worauf es ankommt!

Bei Interesse, Fragen, Wünsche, Anregungen, Lob oder Kritik könnt Ihr mir gerne eine

eMail senden an: Oliver.Schlenker@T-Online.de