Fischertechnik 3D-Drucker Test und Tipps

fischertechnik 3D-Drucker
fischertechnik 3D-Drucker

Fischertechnik 3D-Drucker Test und Tipps

Seit September 2016 ist die Firma fischertechnik mit ihrem 3D-Drucker am Markt.
Die 3D-Druck typischen Bauteile Extruder, Controller und Schrittmotoren lassen sich mit bisheriger fischertechnik nicht realisieren und sind quasi dazu gekauft. Die gesamte Mechanik wird indes mit Standard fischertechnik Bauteilen umgesetzt.

Der Aufbau des fischertechnik 3D-Druckers

Ich habe für den Aufbau ca. 5h gebraucht. Die Anleitung war für mich verständlich und schlüssig. Allerdings kenne ich fischertechnik bereits einige Zeit und mit 3D-Druckern bin ich vertraut.
Zu Anfang mag man angesichts der Vielzahl von Teilen verzweifeln. Der Aufbau geht aber recht kurzweilig vonstatten.
Unbedingt sollte man die Hinweise zur spielfreien Justierung der Achsen beachten. Das geht notfalls auch später, erfordert aber eine teilweise Demontage.
Ohne eine spielfreie Montage der Achsen wird man unweigerlich einen Versatz beim 3D-Druck bekommen.

Der Rahmen ist Dank fischertechnik Alu-Profilen recht stabil.

Der Antrieb aller drei Achsen erfolgt die übliche fischertechnik Schnecke/Schneckenmutter Kombination. Durch den Einsatz von jeweils 2 Schneckenmuttern bekommt man das vorhanden Spiel in den Griff. Bitte beachten: Die 2 Muttern sind gegen 90 Grad versetzt.
Die Achsen sollten sich alle von Hand ohne klemmen und hängen recht leicht bewegen lassen.
Den Drucker erst in Betrieb nehmen wenn dies gewährleistet ist.
Andernfalls riskiert man einen abnormen Verschleiß an den Kunststoffteilen.

Schmierung
fischertechnik liefert Silikonfett mit. Dieses an den gekennzeichneten Stellen und sehr sparsam einsetzen. Insbesondere an den Schneckengetrieben bewirkt es wahre Wunder. Das Fett nicht an die Stelle der Z-Achse bringen wo die Zahnräder sitzen. Notfalls mit Alkohol entfetten.
Bei mir waren die Achsen so leichtgängig das eine Schmierung an den Alu-Profilen nicht notwendig war.

Die Achsen
Da die z-Achse, die das größte Gewicht stemmen muss, ist von der Mechanik der kritischste Teil.

fischertechnik 3D-Drucker
fischertechnik 3D-Drucker – Antrieb der Z-Achse – Funktioniert besser als er aussieht

Die Konstruktion der X-Achse muss man per Lineal absolut parallel zur Grundplatte ausrichten. Andernfalls klemmt die Z-Achse.
Falls die Z-Achse ruckelt, kann dies an einen kleinen Spalt zwischen den einzelnen Schneckenteilen liegen. Diese dann enger zusammen drehen oder in anderer Reihenfolge anordnen.
Alle Schnecken müssen mit Unterlegscheiben absolut spielfrei, ohne zu klemmen eingerichtet werden. Die Schnecken werden ganz leicht mit Silikonfett bestrichen.
Die Kette für den Antrieb beider Z-Stränge sollte straff gespannt sein, aber nicht die Achsen verbiegen. Ich empfehle die offene Seite der Kettenglieder nach außen zu legen.

Die Lagerung der Achsen
Die Y-Achse ist per Baustein 15 und einer darin laufenden Silberstahlwelle gelagert. Das ganze wird ebenfalls etwas geschmiert. Hier darf man nicht die Lebensdauer eines industriellen Linearlager erwarten. Der Drucktisch ist aber ohne Spiel recht leicht beweglich.

fischertechnik 3D-Drucker Z-Achse
fischertechnik 3D-Drucker Z-Achse

Die Z- Achse ist eine Kombination aus Alu-Profile und Stahlwelle, die X-Achse aus Profil und Kunststoffbaustein.

 

Schrittmotoren
Die Nema 14 Motoren sind mehr als kräftig genug den Drucker zu bewegen. Man sollte unbedingt vermeiden die Achsen gegen den Anschlag zu fahren. Die (Kunststoff) Kupplung zwischen Motor und Welle dürfte schnell Schaden nehmen.

fischertechnik 3D-Drucker Z-Achse - Verschleissteil Kupplung
fischertechnik 3D-Drucker Z-Achse – Mögliches Verschleißteil Kupplung

Der Extruder
Der Extruder kommt als komplette Einheit. Nur das Antriebsrad, unbedingt mittig zum Filament-Strang, muss eingesetzt werden. Wenn nötig die Ritzel von Filament befreien.

fischertechnik 3D-Drucker Extruder
fischertechnik 3D-Drucker Extruder

Die Düse
Die Düse kommt ebenfalls als Kompletteinheit inklusive Heizelement und Thermistor.
Der Bowden-Schlauch muss unbedingt bis zum Ende der Düse reichen. Andernfalls lässt sich das Filament nicht zurück transportieren. In diesem Fall muss man die Düse an der blauen Mutter lösen und zerlegen. Den Bowden-Schlauch am Extruder fest bis zum Anschlag einschrauben.

Das Druckbett
Auf Grund der vielen Kunststoffteile nicht beheizbar. Eine Höhenjustierung gibt es nicht. In meinem Fall war es nicht notwendig. Man könnte aber zwischen Grundplatte und Plexiglas etwas Papier zur Justage stecken.
Das Druckbett besteht nicht aus dem üblichen Glas, sondern aus einer Plexiglasplatte mit einer Spezialfolie dem sogenannten Buildtak. Nach meiner Erfahrung haftet das PLA so gut an den Buildtak und der Plexiglasplatte, das es besser ist das beim 3D-Druck übliche Tape darüber zu kleben. Es muss nicht immer 3M Blus Tape sein. Der Malerkrepp vom ALDI reicht bei mir auch.

Die Einstellung der Z-Achse
Die XY-Achsen sind unkritisch justieren sich nach dem Endschalter ohne Einstellarbeiten. Bei der Z-Achse wird aber der Abstand der Düse zum Druckbett eingestellt. Dieser Abstand ist für das Gelingen des Druckes immens wichtig. Der Abstand zwischen Düse und Druckbett sollte eine Papierstärke betragen. Das Papier sollte sich mit leichtem Widerstand herausziehen lassen. Bei diesem Vorgang bitte die Düse aufheizen, damit kein Kunststoffpfropfen das Ergebnis verfälscht.

fischertechnik 3D-Drucker Anschlag Z-Achse
fischertechnik 3D-Drucker Anschlag Z-Achse

Leider ist das Gewinde für die Einstellung des Endschalters etwas grob.

Verkabelung

Der Deckel des Controllers ist beschriftet. Das macht die Verkabelung recht einfach. Ich empfehle die Stecker mit einem Edding zu beschriften.
Es ist sehr wichtig die Endschalter richtig zu verkabeln. Nicht die Achsen verwechseln und die richtigen der 2 Pole am Taster auswählen. Liegt man hier falsch fährt die Achse gegen den Anschlag. Die Motoren könnten die Kupplung ruinieren. In dem Fall sofort den Stecker vom Netzteil aus dem Controller ziehen. Nicht den Motor vom Controller ziehen, das kann den Treiberbaustein zerstören. Zieht man den 230 Volt Stecker dauert es noch eine Weile bis der Motor keinen Strom mehr bekommt.
Wenn man die Verkabelung etwas übersichtlicher gestalten möchte, kann man dies mit etwas Spiralschlauch bewerkstelligen.

fischertechnik 3D-Drucker – Controller

Als Ansteuereinheit kommt der Printboard Controller der Firma German Reprap zum Einsatz. Im Vergleich zum Original ist dieser nicht voll bestückt.

Folgende Unterschiede sind mir aufgefallen:

• Der MOSFET für die Bettheizung ist nicht bestückt. Hier nicht tragisch, da es nicht sinnvoll ist bei diesem Kunststoffaufbau ein Heizbett zu verwenden.
• Der IC und die Fassung für die SD Karte ist nicht bestückt. Ein Druck ist daher nur über den PC möglich. Für den SD Karten Druck wäre weiterhin ein Display mit Encoder notwendig.
• Der MOSFET und Pfostenstecker für die Filamentkühlung fehlen.

fischertechnik 3D-Drucker Controller
fischertechnik 3D-Drucker Controller

Auf einer Lötinsel des MOSFET liegt die 19 Volt Betriebsspannung, an einer anderen liegt die regelbare PWM Spannung der Filamentkühlung an.
Die Funktion ist daher in der Firmware freigeschaltet und wäre nach dem Auflöten eines geeigneten MOSFET verfügbar. Falls die Firmware per PWM wirklich die vollen 19 Volt durchschaltet, müsste ein 0815 12 Volt Fan noch einen geeigneten Vorwiderstand bekommen.

fischertechnik 3D-Drucker – Firmware

Als Firmware kommt Repetier zum Einsatz. Für Tüftler wäre es hilfreich die Firmware Parameter und die Art des Bootloaders zu kennen. Man könnte dann die Geometrie des Druckers verändern oder auch eine alternative Firmware wie Marlin verwenden. Bisher hat sich fischertechnik zur Firmware bedeckt gehalten.
Die Filamentkühlung läßt sich meiner Meinung nach ohne Eingriff in die Firmware aktivieren.

Der beschriftete Deckel macht im Vergleich zu den übliche Bausätzen die Verkabelung recht einfach.

fischertechnik 3D-Drucker – Software

Fischertechnik liefert zur Ansteuerung ein Programm namens 3DPrintControl mit. Das ist einfach ein umgelabeltes Repetier Host. Der Vorteil bei 3DPrintControl ist, das die Drucker- und Slicerprofile schon auf den fischertechnik Drucker abgestimmt sind. Man kann aber einfach die Einstellungen von 3DPrintControl in Repetier Host übernehmen. Man würde dann in den Genuss der regelmäßigen Updates von Repetier Host kommen.
Als Slicersoftware ist bei 3DPrintControl, als auch bei Repetier Host Cura und Slic3r integriert. Ich selber arbeite lieber mit Cura.

Da kein SD Slot und kein Display/Encoder zur Verfügung stehen ist zwingend ein PC während des Drucks erforderlich. Eine Alternative wäre ein Octoprint auf einem Raspberry Pi.

Filament

Da kein beheiztest Druckbett vorhanden ist, kann “nur” PLA gedruckt werden. Das ist aber in meinen Augen keine Einschränkung. Keiner möchte im Arbeits- oder Kinderzimmer wegen der Geruchsbelästigung wirklich ABS drucken. PLA ist unkompliziert zu verarbeiten, günstig, leicht verfügbar, umweltverträglich und deckt zahlreiche Anwendungsfälle ab.
Da 3D-Drucker inzwischen die Nerd-Phase hinter sich lassen, die Produktionsrate liegt bei einer halben Mill./Jahr, wird der Tag bald kommen, wo das Filament beim ALDI liegt.

Zusammenfassung 3D-Drucker Nicht-fischertechnik Teile:
• Printboard Controller der Firma German Reprap
• Nema17 Schrittmotor plus Extruder als Einheit
• 3x Nema 14 Schrittmotoren für die Achsen
• Extruder Düse inklusive Heizelement und Thermistor als Einheit
• 19 Volt Netzteil

Was mir gefallen hat:
• Durchdachte mechanische Konstruktion
• Sinnvolle Weiterentwicklung des fischertechnik Biotops
• Leichter Aufbau
• Verständliche Anleitung
• Pädagogisch interessantes “Spielzeug”
• Sehr einfache Verkabelung

Was mich gestört hat:
• Keine Filamentkühlung (lösbar)
• Hoher Preis
• Kein SD Druck (durch Änderung der Bestückung des Controllers lösbar )
• Derzeit keine Möglichkeit zur Veränderung der Firmware (lösbar)
• Keine weiteren Modelle – Potential der Schrittmotoren für weitere Projekte nicht ausgenutzt.

fischertechnik 3D-Drucker – Fazit

Der Drucker funktioniert bei mir gut. Einzig die Einstellung des Z-Endschalters ist etwas kritisch und fummelig. Eine Filamentkühlung wäre sinnvoll gewesen.
Der Aufbau macht Spaß. Der Drucker zeigt das fischertechnik noch nicht ausgereizt ist.
Leider hat man es versäumt den Baukasten für mehrere Modelle fit zu machen. Der Baukasten hätte der Einstieg in die generelle Nutzung von Schrittmotoren sein können.
Für den Anwender würde sich der Baukasten bei mehreren Modellen und der allgemeinen Nutzbarkeit der Schrittmotoren eher amortisieren.
Bezüglich Geschwindigkeit, Qualität und Verschleißfestigkeit muss man berücksichtigen, dass der Drucker ein Konstruktionsbaukasten und kein industrielles Drucker Kit ist.

Was ich anders machen würde
• Einsatz einer Filamentkühlung
• Offene Firmware
• Verwendung eines preisgünstigen, leicht konfigurierbaren und universell einsetzbaren Controllers (Arduino Mega, Ramps1.4, Display inkl. SD, Encoder)
• Nutzung einer Arduino/Treiberplatinen Kombination als allgemeine Steuerplattform (ua. für Schrittmotoren) in der fischertechnik Welt.

fischertechnik 3D-Drucker Technische Daten

 Druckgeschwindigkeit  40 mm/s
 Düsendurchmesser  0,5 mm
 Minimale Schichtdicke  0,2 mm
 Bauraum  115x100x80 mm
 Filament-Durchmesser  1,75 mm

Einen Probedruck von mir kann man sich hier im Zeitraffer ansehen.
Weitere Videos zur Konstruktion und Bedienung ebenfalls.

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