3D-Drucker von fischertechnik

fischertechnik mit eigenem 3D-Drucker

fischertechnik 3D-Drucker
fischertechnik 3D-Drucker

Fischertechnik bringt im Juni 2016 einen eigenen 3D-Druckerbausatz auf den Markt.

Bei Christiani ist der fischertechnik 3D-Drucker als Schulbausatz für ca. 650€ gelistet. fischertechnik gibt eine UVP von knapp 700€ an.

Mit dem hauseigenen ROBO TXT Controller und den derzeitigen fischertechnik Motoren kann und wird der Drucker nicht gesteuert werden. Stattdessen gibt es 4 Schrittmotoren und einen Nicht-fischertechnik Controller.
Der maximale Bauraum ist mit 150x100x80 mm und die Düse mit 0,5mm Durchmesser angegeben. Die minimale Schichtdicke beträgt 0,1 mm. Der Drucker verwendet übliches PLA mit 1.75 mm Durchmesser.

Über den Controller kann ich nur spekulieren. Er sieht auf dem Video wie ein Printrboard aus.
Gesteuert wurde der Drucker im Video über Repetier Host, eine im 3D -Druck häufig eingesetzte Steuersoftware. Als Firmware wird auf dem Printrboard  Marlin oder ähnliches laufen.

Als Altersempfehlung sind 14 Jahre angeben. Vor der über 200 Grad heißen Druckdüse sollte man etwas Respekt haben. Auch sollte das Gerät nicht unbeaufsichtigt laufen.

Zum Aufbau:

Druckbett und Grundplatten bilden die üblichen 500 Grundplatten.
Als Führung kommen fischertechnik Alu-Profile zum Einsatz, die mittels diverser Bausteine eine Art Gleitlager bilden.
Die z-Achse wird über Kette und Schnecken angetrieben. Die x-Achse direkt vom Schrittmotor auf die Welle/Schnecke. Die Verstellung des Drucktisches in der y- Achse kann ich im Video nicht genau erkennen. Es sieht aber nach einem zentralen Schneckengetriebe und 2 Wellen als Führung aus.
Die Druckplatte ist nicht heizbar.

Was wird der Drucker können und was nicht?
Das er ein funktionierender 3D-Ducker ist, suggeriert das Video und die verwendeten Komponenten werden es auch hergeben.

Restriktionen:
3D-Druck erfordert eine gewisse Präzision. Teileweise habe auch kommerziell angebotene Fertiggeräte Probleme diese zu erreichen.
Stabilität und Verwindungssteifigkeit sind wichtig. Wie auch ein gewisses Mindestgewicht beim Rahmen notwendig ist. Gleitlager, Spindeln und Zahnriemen sorgen für geringes Spiel. Da kann ein Gerät, welches überwiegend aus Kunststoffteilen besteht und keine präzisen Lager hat nicht mithalten. Durch Reduzierung der Druckgeschwindigkeit kann man schon einiges ausgleichen, aber nicht alles. Die Kunststoffschnecke hat einiges an Spiel und die Kette ist auch kein Zahnriemen. In dem Video ist bei dem Druck ein Versatz bei der z-Achse zu sehen (Könnte auch am Filamentfluss liegen). Es ist auch ein regelmäßiger Versatz an der X oder/und y-Achse, genau am Umkehrpunkt der Düse zu sehen. Das könnte am Spiel zwischen Schnecke und Schneckenmutter liegen.

Was wird der Drucker leisten?
Der Drucker ist ein tolles Funktionsmodell. Nicht nur das. Er wird auch wirklich 3D-Drucke produzieren. Der Aufbau wird schneller gehen als bei einem üblichen 3D-Drucker Bausatz.

Was wird der Drucker nicht leisten?
Es wird kein Drucker für den täglichen Einsatz und für hoch präzise Teile. Bei dem Kunststoffbett verbietet sich auch das Nachrüsten auf die 110 Grad Betttemperatur für den ABS Druck. Wer das Hauptaugenmerk auf die Produktion von 3D-Drucken legt, hätte mit ihm das falsche Modell gewählt. Bei der niedrigen Geschwindigkeit und insbesondere bei kleinen Strukturen wird das Filament nicht schnell genug abkühlen. Hier sollte es aber recht einfach sein einen kleine Lüfter nach zurüsten. Voraussetzung dafür ist ein kleiner Eingriff in die Firmware.

Präzision:
Ungeachtet möglicher Toleranzen durch die Mechanik definiert die Düse mit 0,5 mm Durchmesser die kleinste Strukturbreite in x-y-Richtung. Da eine Bahn nicht als stabil gilt, liegt die kleinste Wandstärke bei 1mm.
In z-Richtung ist die Auflösung mit 0,1mm (wie bei anderen Druckern) wesentlich besser.
Einen fischertechnik Baustein mit seinen Zapfen nachzudrucken ist auch mit handelsüblichen Druckern schwierig bis unmöglich.

Fazit:
Der Drucker ist eine tolle Demonstration dessen was fischertechnik kann und wofür fischertechnik steht: Mit eigenen Sinnen erfahren, begreifen und mit den Händen etwas erschaffen.

Alternativen:
Auch, wenn man wie ich fischertechnik Fan ist, ist man nicht blind für andere Technologien.

Alternative 1 – ein Prusa I 3 Bausatz:
Einer der “üblichen” 3D-Drucker Bausätze.
Nicht unbedingt einen Delta aus China für 300€. Das geht schief. Für 500€ bekommt man aber schon einen ausgereiften Druckerbausatz. Unser Prusa I3 Hephestos druckt seit einem Jahr klaglos. Die Bausätze ähneln auch sehr einer modernen Form des Stabilbaukastens.

Alternative 2 – ein Makeblock 3D-Drucker Bausatz:
Die Firma Makeblock hat 2 Varianten eines 3D-Druckers im Angebot.
Makeblock verwendet hochwertige Alu-Profile, Lager, Schrittmotoren und Zahnriemen. Zur Steuerung dient ein Arduino. Die Makeblock Komponenten sind sehr hochwertig, präzise und stabil. Allerdings sind auch diese Bausätze teuer als ein “richtiger” 3D-Drucker Bausatz.

Alternative 3 – fischertechnik plus 3D-Drucker Teile:
Man verfügt bereits über ausreichend fischertechnik Teile, inkl. Alu-Profile. Der Rest kauft man sich in China. Das ist die Variante mit dem größten Risiko, Zeitaufwand und Frickelfaktor. Ein direkter Vergleich mit einem didaktisch gut gemachten System ist dann auch etwas unfair. Sollte man das durchstehen, dürfte der Lerneffekt aber enorm sein.
Am nervigsten könnte die Befestigung der Schrittmotoren werden.
Wir würden in der Minimalkonfiguration, bei vorhandenem 12 Volt Netzteil ca. 140€ investieren müssen.

Einkaufsliste Eigenbau 3D-Drucker- analog einem Prusa I3

Bauteil Beschreibung Preis
Arduino Mega auch leicht bei anderen Projekten nutzbar  10€
Ramps 1.4 inkl. Stepperdriver  15€
Steppermotoren als 4er Pack, möglichst mit 4mm Achse (4mm = fischertechnik Wellendurchmesser)  45€
Hotend einfach  25€
Hotend mit Lüfter  45€
Bowdenextruder ohne Motor  20€
Lüfter für Ramps, Bowdenschlauch, Kleinteile  20€
12V 5A Netzteil Alternativ, altes PC-Netzteil  20€

Alternative 4 – fischertechnik aufmotzen:
Eigentlich keine Alternative, sondern eine Variation.
Viele Fans werden, wie bei anderen Modellen auch die eine oder andere Veränderung vornehmen.

Bauteil Beschreibung
Controller Hier würden im Falle eines Defektes auch andere problemlos laufen. Zum Beispiel die Kombination Arduino Mega/Ramps 1.4. Hier wäre Display und SD-Karte einfach nachrüstbar. Sollte fischertechnik Marlin verwenden könnte man direkt dessen Firmwareeinstellungen übernehmen. Andernfalls muss Motosteuerung, Bauraum etc. angepasst werden.
Kette z-Achse Hier könnte alternativ ein Zahnriemen Einzug halten. Bringt aber nicht so viel, da eher das Schneckengetriebe die Toleranzen bringt. Vielleicht ist  eine Art Kettenspanner denkbar.
Schnecken x und y-Achse Die sind entscheidend für die Positioniergenauigkeit des Druckkopfes. Hier hilft es vielleicht ein Pairing zwischen Schnecke und Schneckenmutter zu machen.
Endschalter z-Achse Der einzige Endschalter der kritisch ist, da er den Druckposition in z-Richtung bestimmt. Der Schaltpunkt muss sich gut einstellen und reproduzieren lassen sonst haftet die erste Lage und damit der Druck nicht.
Filamenkühlung Eine Filamentkühlung nach zurüsten dürfte kein großes Problem darstellen. In Firmware und Slicer muss dafür ein Eintrag geändert werden.
Bauraum Den Bauraum in z- und x-Achse etwas zu verlängern, sollten bei längeren Profilen und Wellen möglich sein. Bedingung wäre, das Unterbau und Rahmen noch hinreichend Stabilität bieten.
Druckbettheizung Brandschutz, zusätzliches Gewicht, Netzteil und komplexerer Aufbau sprechen wohl eher dagegen.
Betrieb ohne PC Sollte mit einem Raspberry Pi und Octoprint kein Problem darstellen. Eine zusätzliche Pi Cam würde eine Remoteüberwachung und Zeitrafferaufnahmen ermöglichen. Kostenpunkt 40€.

 

Was könnte fischertechnik besser machen?

Es verläuft eine kleine Trennlinie zwischen der üblichen fischertechnik und einigen Komponenten dieses Baukastens. Wird man die Schrittmotoren auch bei anderen Modellen einsetzen können ? Eher nicht. Der Printrboard Controller ist eine Insellösung für den 3D-Druck.
Der aktuelle TXT Controller von fischertechnik tut sich schon mit den I2C -Bus sehr schwer. Schrittmotoren damit anzusteuern dürfte momentan ein Problem sein.
Vielleicht wäre es besser, fischertechnik würde seine Ressourcen nicht in die Entwicklung eigener Controller stecken. Ein fischertechnik shield für den Arduino oder Raspberry Pi wäre eine Alternative. Alle Sensoren, Motoren und Anzeigen dieses Biotops wären mit fischertechnik verwendbar. Jedenfalls leichter verwendbar als bisher. Der 3D-Drucker wäre dann mit einem Arduino gekommen. Arduino und Schrittmotoren wären dann auch einfach in anderen Modellen verwendbar. Genau dieses Konzept verfolgt Makeblock. Eine open source Elektronik kombiniert mit mechanisch recht präzisen Bauteilen.

Details zum Controller (sofern es ein Printrboard ist):

Technische Daten Printrboard:

  • Atmel Microcontroller (128 kb Flash, USB-Interface f. Micro-USB)
  • 4 Allegro A4982 Schrittmotor-Treiber
  • Anschlussmöglichkeiten:
  • – 2 Thermistoren
  • – 2 MOS-FETs für Extruder und Heizbett
  • – 1 MOS-FET für den Lüfter
  • – on-Board Micro-SD-Karten-Slot
  • – 4 Endstopps (5V)
  • 14 PINs für Erweiterungen mit folgenden Ein-/Ausgängen: 6 analoge I/Os, UART, SPI, PWM, JTAG
  • Größe: 100 x 60 mm
  • Firmware: Marlin, Sprinter, Repetier

Die 4 Schrittmotortreiber bedienen die 3-Achsen und den Extruder. Zwei MOS-FET Ausgänge (Heizbett, Lüfter) sind noch verfügbar. Gerade, wenn wie ich vermute der Drucker sehr langsam druckt, sollte man einen Filamentlüfter nachrüsten. Vom Aufbau wäre das wohl kein Problem.
Leider hat das Board von Haus aus keinen Arduino Bootloader. Dann wären Firmwareänderungen ein Kinderspiel.

 

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