3D gedruckte Teile für 15 mm Alu-Profile vom Baumarkt

Verbindungsteile für Alu-Profile selber drucken

Neue Einsatzmöglichkeiten für Alu-Profile

Ich habe mir mal die Mühe gemacht, die Kombination von 0815 Alu-Profilen von Baumarkt, mit selbst gedruckten Teilen aus dem 3D-Drucker zu testen. Die Ergebnisse sind ermutigend. Die Präzision und Haltbarkeit gedruckter Teile eröffnet einfachen Profilen neue Einsatzmöglichkeiten.

15×15 mm junction 3 axis for square round tubes M5

Das Material

Zum Einsatz kamen 15x15x1 mm Alu Profile von Hornbach.
Hornbach verfügt über ein recht umfangreiches Angebot an diversen Aluminium und Stahlprofilen. Das verfügbare Materialangebot lässt sich auch online gut checken.
Der Preis lag bei ca. 3,30€/m für das 15×15 Alu Vierkantprofil. Es empfiehlt sich bei größeren Mengen die 2m Profile zu kaufen.

hornbach alu profil

Der Drucker

Zum Einsatz kam ein Prusa I3 Hephestos mit Heizbett.
Technische Daten:

  • Schichtdicke: 0,2 mm
  • Werkstoff: PLA
  • Extruder: 215 Grad
  • Heizbett: 55 Grad

Bauteile und Anwendungen

Mein Ziel war es einfache Kamerahalter, Stative und Befestigungsteile zu bauen.

Die Profile bilden das Grundgerüst für die Konstruktion während die selber gedruckten Teile die Profile in der gewünschten Lage fixieren. Des weiteren lassen sich mit den 3D-Teile Gelenke, Schrauben- und Mutterhalter und bei entsprechender Sorgfalt selbst Kameragewinde herstellen.
Inzwischen habe ich ein Biotop an Verbindungsteilen geschaffen.

15×15 mm junction 4x for square round tubes aluminium profile

Die Erstellung der 3D-Teile

Ich nutze für die Konstruktion Tinkercad. Die Einarbeitung in Tinkercad geht sehr schnell. Das Programm ist einfach zu bedienen. Der Funktionsumfang ist für einfache Konstruktionen ausreichend. Die einzige Funktion, die ich bei diesem Projekt vermisst habe ist das Abrunden von Kanten. Die Bauteile sind daher etwas scharfkantig.

Die Bemaßung

Die Profile haben ein Außenmaß von 15x15mm. Da 3D-Drucker in der Regel Innenmaße zu klein drucken, habe ich für den Innenquerschnitt 15,5x 15,5 mm gewählt. Je nach Kaufdatum (Lieferant ?) schwankten die Abmessungen der gekauften Profile um +/- 0,2mm. Ggf. muss man kurz mit einer Feile etwas nacharbeiten.
Je nach Belastung werden Gewinde der Größe M3 bis M8 verwendet. Die Standardgröße ist M5. Als Schrauben eignen sich am besten Inbus mit der Länge 16 mm.
Zur Fixierung reicht es die Schrauben ganz leicht anzuziehen. Bevor der Kunststoff bricht beginnt sich eher das Alu-Hohlprofil zu verbiegen. Bei starken Kräften kann man auch auf Alu-Vollprofil oder Stahl umsteigen.
Das Trennen der Profile geht am einfachsten mit einer kleinen Flex.

Meine Beispiele findet man hier bei Thingiverse

3D Drucker Filament aus Braunschweig

Momentan verdrucken wir eine Spule pro Woche. Um so schöner das es auch einen Lieferanten für Filament aus Braunschweig gibt – DasFilament.de.
Der Preis ist mit 15€ pro 800g pro Spule PLA recht günstig. Der Querschnitt liegt konstant zwischen 1,75 und 1,77 mm und ist damit um vieles besser als das Filament unseres alten Lieferanten.
2,85 mm Material ist auch im Angebot. Für Vieldrucker könnte auch die B-Ware für 10€ je 800g Spule interessant sein.
Momentan drucken wir rotes PLA. Im ausgedruckten Zustand sieht es fast wie Keramik aus.

Mit folgenden Werten drucken wir das PLA aus Braunschweig:

Drucker: Prusa I3 Hephestos
Extruder Temperatur: 220 Grad
Heizbett: 45 Grad bei 3M Blue Tape, 55 Grad auf Glas und Haarspay
Bei Glas nehmen wird meistens noch ein Raft von 5mm um ein Warping zu verhindern.

http://www.dasfilament.de

PLA Rot

IMAG1090 (Medium)

3D-Drucker – Netzteil für Prusa I3

Mein Prusa I3 Hephestos wurde mit einem 100 Watt Notebooknetzteil geliefert. Ohne Heizbett reicht dessen Leistung aus und der Drucker läuft sehr sparsam.
Bis 20 Grad Raumtemperatur haftete mein PLA auch ohne Heizung auf dem Tape. Jetzt ist es etwas kälter und eine Nachrüstung mit einem Heizbett war fällig.
Das Heizbett, ein MK2a benötigt bei 12V maximal 20A. Man darf also aufrüsten.

Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten:

  1. Ein 12V Netzteil mit ca. 360 Watt kaufen. Kosten so 30 €.
    Vorteil: Recht klein.
    Nachteil: Oft keine Netzschalter und offen liegenden Schraubanschlüsse.
  2. Ein altes ATX-Computernetzteil.
    Vorteil: Weit verbreitet. Teilweise auch defekt noch als 12V Netzteil verwendbar. Kaltgerätebuchse und Netzschalter vorhanden.
    Nachteil: Recht groß. Riesiger Kabelbaum.

Ich hatte mich für ein ATX Netzteil entschieden. Das die -12V Spannung defekt war spielte für diese Anwendung kein Rolle. Ansonsten läuft ein gutes ATX Netzteil sehr leise und sparsam.

Es gibt zwei Möglichkeiten ein ATX Netzteil anzupassen:

  1. Die sichere und schnelle Lösung:
    Das Netzteil wird nicht geöffnet. Die grüne PS_ON Leitung legen wir auf Masse. Die braune 3.3V Sense line Leitung verbinden wir mit einer orangenen 3.3V Leitung. Da geht mit Kabelbrücken in der ATX Buchse.
    Wenn man keinen ATX Stecker hat, schneidet man die gelben Kabel an der Buchse ab, isoliert sie etwas ab und und crimpt eine gemeinsame Adernendhülse drauf. Dann nimmt man die gleiche Anzahl schwarzer Masseleitungen und verfährt analog. Ein einzelnes Adernpaar wäre mit 20A überlastet. Eine zweite 12 Volt Spannung liefern die die gelb/schwarzen Leitungen.
    Vorteil: einfach und sicher.
    Nachteil: ein riesiger Kabelbaum
  2. Die Expertenlösung. Hierzu muss das Netzteil geöffnet werden. Also nix für Laien. Das Netzteil führt eine tödliche Spannung. Auch hier legt man grün auf Masse und verbindet orange mit braun. Alle Kabel die man nicht braucht kneift man unmittelbar über der Platine ab. Wenn man noch eine 5V Spannung für den Arduino braucht, kann man eine rote Leitung oder die violette (5V Standby Spannung) Leitung stehen lassen.
    Vorteil: weniger Kabel
    Nachteil: Nur für Experten. Aufwendiger.

 

 Kabelfarben ATX-Netzteil
 Farbe  Spannung Verwendung
 Schwarz  Masse  —> Ramps Masse
 Gelb  +12 Volt   —> Ramps +12V Anschluss 1
 Gelb/Schwarz  +12 Volt  —> Ramps +12V Anschluss 2
 Rot  +5 Volt optional
 Lila +5V Standby optional
 Grau  Power Good abschneiden
 Orange  +3,3 Volt mit braun verbinden
 Braun  +3.3V Sense wire
 Grün  PS_ON auf Masse legen
Blau -12 Volt abschneiden

Biete beachten, das die +5V und die +12V Ströme im zweistelligen Amperebereich liefern können – Brandgefahr.

Ein gute Anleitung zum Umbau findet sich hier:

>>> http://reprap.org/wiki/Choosing_a_Power_Suppl <<<

 

3D-Drucker Heizbett beim Prusa I3 Hephestos nachrüsten

Nachdem unsere Raumtemperatur unter 20 Grad gefallen war, wollte das PLA nicht richtig haften. Selbst das Bluetape von 3Mhalf nicht.
Die Lösung war ein heizbares Druckbett. Bei ABS ohnehin Pflicht hilft es auch bei PLA.

Das Kit mit dem Heizbett hatten wir eh schon mitbestellt. Mit 15€ kostet es auch nicht die Welt. Neben der Leiterplatte die als Heizung fungiert, sind noch Kabel und ein 100k Thermistor zur Temperaturmessung mit dabei.

Einbau:
Die Kunststoffgrundplatte haben wir zu Gunsten der Stabilität beibehalten. Zwischen dieser und der Glasplatte haben wir zwecks Isolierung eine Korkplatte eingezogen und darauf das Heizbett. Das Heizbett liegt zur besseren Wärmeabgabe mit den Leiterbahnen nach oben. Grundplatte und Korkplatte bekamen mittig ein 1cm Loch für den Thermistor. Für die Kabelanschlüsse des Heizbetts wurden beide mit einer Aussparung versehen.
Die Anschlüsse des Thermistors sind nicht lötbar. Hier am besten Quetschhülsen verwenden. Die Kabel des Heizbettes sind von unten anzulöten. Sonst stünden sie der Glasplatte im Weg.
Optional kann man noch eine LED plus Widerstand einbauen.
Der Thermistor liegt unmittelbar in dem Loch unter der Glasplatte. Dieses ist mit Heißkleber vergossen. Wir verwenden nur PLA. Bei ABS Temperaturen geht das natürlich nicht.

Die Leitungen sind ebenfalls mit Heißkleber an der Grundplatte befestigt. Man hätte auch ein paar M3 Gewinde in die Platte machen können.
Durch die Bewegungen des Drucktisches werden die beiden Kabelstränge mechanisch beansprucht. Wir haben ihnen deshalb einen Spiralschlauch gegönnt.

Wo Thermistor und Heizung auf dem Ramps 1.4 anzuschließen sind, sieht man hier auf der Zeichnung.

Ramps 1.4

 

Firmwareanpassung
Die Marlin Firmware müssen wir noch etwas anpassen. Dazu laden wir die Marlin Firmware Sourcen aus dem RepRap Wiki in die Arduino IDE. Als Arduino Typ stellen wir den Mega 2560 ein.
In der  Configuration.h stellen wir in Zeile135:
#define TEMP_SENSOR_BED 0 auf   #define TEMP_SENSOR_BED 1.

In der Regel ist beim Hephestos schon der Power MOSFET für die Bettheizung aktiviert.
Bei #define MOTHERBOARD  muss der Wert 33 stehen.

// 33 = RAMPS 1.3 / 1.4 (Power outputs: Extruder, Fan, Bed)
#define MOTHERBOARD 33

Wenn man möchte, kann man in Zeile 160 noch die maximale Betttemperatur einstellen.
(#define BED_MAXTEMP 60)

Den Endlagenschalter der Z Achse und die Grundplatte muss natürlich neu justiert werden.

Test:
In Pronterface muss bei der Betttemperatur die Raumtemperatur angezeigt werden. Andernfalls ist der Thermistor nicht richtig angeschlossen oder in Marlin nicht eingestellt

Fazit:
Der Umbau geht schnell. Wenn man die Grundplatte beibehält verliert man 1cm Druckhöhe. Etwas längere Schrauben und größere Foldbackklammern mit mindestens 25 mm Rücken sind zusätzlich erforderlich.
Die Korkplatte minimiert den Stromverbrauch und verhindert eine Erwärmung der Grundplatte

Alternativen:
Eine dünnere Grundplatte aus Metall würde Bauraum sparen und einen besseren Brandschutz bilden.

Temperaturverlauf:
Die Regelung des Ramps 1.4 hält die Temperatur auf 1 Grad genau. Im Außenbereich des Heizbettes liegt die Temperatur um 5 Grad niedriger.

Stromversorgung:
Erfolgt durch ein PC ATX Netzteil. Mehr dazu in einem separaten Artikel

Bild vom Aufbau folgt noch…

Makeblock – fischertechnik in Metall

Makeblock Constructor I 3D Printer Kit

Makeblock hat sich inzwischen zu einem Anbieter komplexer Konstruktionen gemausert.
Aussehen und Funktion sind quasi in der Metall gegossene Traum eines LEGO Technik oder fischertechnik Fans.
Derzeitiger Höhepunkt ist ein 3D-Drucker aus dem Baukasten.

Aufbau und Funktion orientieren sich an dem bewährten RepRap Drucker Prusa I3.
Damit entspricht er fast meinem Prusa I3 Hephestos.

Leider ist der Hephestos schon mein Weihnachtsgeschenk.

Der Makeblock Drucker verwendet die gleiche Elektronik und Firmware wie der Prusa. Die Mechanik stammt aus dem Makeblock Baukastensystem.
Der Druckbereich ist mit 125mm x 165mm x 120mm (BHT) um einiges kleiner als beim Vorbild, Auflösung und Geschwindigkeit sollen in etwa gleich sein.

Makeblock Constructor I 3D Printer Kit
Makeblock Constructor I 3D Printer Kit