fischertechnik 3D Drucker Filamentkühlung nachrüsten

Bei dem fischertechnik 3D Drucker die Filamentkühlung nachrüsten

fischertechnik 3D Drucker mit Filamentkühlung
fischertechnik 3D Drucker mit Filamentkühlung

Seit einigen Monaten ist der fischertechnik 3D-Drucker auf dem Markt.
Ich habe nie verstanden warum das Gerät keine Filamentkühlung besitzt. Für dieses Druckverfahren ist eine Kühlung unentbehrlich.
Ich hatte gleich nach Erscheinen eine separate Filamentkühlung konstruiert.
Siehe hier…
Dieses war allerdings nicht steuerbar. Das habe ich jetzt nachgeholt. Mit Hilfe eines 5 Cent Transistors habe ich auf der Controllerplatine den Ausgang für den Fan nachgerüstet. Auf dem Controllerboard wurde die Bestückung des Treiber MOSFET eingespart. Die Firmware unterstützt den Fan, so das man im Slicer keine Probleme mit der Lüftersteuerung bekommt.
Vermutlich erlischt mit dem Nachlöten des Transistors die Garantie des Controllers.

fischertechnik 3D Drucker Controller MOSFET für Kühlung
fischertechnik 3D Drucker Controller MOSFET für Kühlung, rotes Kabel =  Masse

Arbeitsschritte Umrüstung fischertechnik 3D-Drucker

Der Umbau erfolgt auf eigenes Risiko. Mit Verlust der Garantie für den Controller ist zu rechnen.
Wer das nicht möchte solle den Lüfter mit einer separaten Betriebsspannung betreiben. Unbedingt bei der ersten Lage deaktivieren.

Einkauf

  • Axiallüfter 40x40x10 mm, 12 V- (ca. 3€)
  • Treiber MOSFET (ca. 0,05€)
  • Widerstand 120R >= 0,3W

Die Teile kann man zum Beispiel für wenig Geld bei Pollin einkaufen:
MOSFET 2N7002 SMD

Axiallüfter 40x40x10 mm, 12 V-

Arbeitsschritte

  1. Lüfterhalterung ausdrucken
    Die Konstruktion für den 40×40 Lüfter habe ich hier bei Thingiverse hinterlegt.
  2. Gehäuse öffnen. Die 3 Lötpunkte für den SMD Transistor finden an an der Beschriftung “Fan”. Litze auf die Lötinsel des Pfostensteckers löten. (Achtung! Möglicher Garantieverlust)
  3. Einen 120Ohm Vorwiderstand mit ausreichender Leistung in die Leitung einfügen.
    Grund: Der Controller liefert maximal 19 Volt.
  4. Den Lüfter anschließen. Unbedingt auf richtige Polarität achten.

fischertechnik 3D-Drucker – Filamentkühlung

fischertechnik 3D-Drucker Filament Kühlung
fischertechnik 3D-Drucker Filament Kühlung

fischertechnik 3D-Drucker – Filamentkühlung nachrüsten

Statt nur zu meckern das der Drucker keine Filamentkühlung hat, habe ich kurzerhand eine mit Fusion 360 konstruiert.

Man benötigt einen Lüfter 40x40mm. Den gibt es zum Beispiel bei Pollin ab 2€.
Zwei 20er M3 Schrauben nebst Muttern und drei fischertechnik Bausteine.

Für die Stromversorgung gibt es verschieden Möglichkeiten:

  1. Geregelt über die Software. Dafür müsste ein MOSFET auf dem Controller nachgelötet werden. Schlecht für die Gewährleistung!
  2. Man greift die 12 Volt Spannung an den Pfostensteckern des Controllers ab (rechte Platine).
  3. Man verwendet eine externe, vielleicht sogar regelbare Spannungsquelle von 9 bis 12 Volt.

Auf jeden Fall gehört noch ein Schalter in die Zuleitung (bei Lösung 2 und 3). Die erste Lage sollte wegen der Haftung nicht gekühlt werden.

Der Fan-Halter besteht aus zwei Teilen um einfacher druckbar zu sein.
Ich habe ihn so designt, das er mit geringem Aufwand in den Drucker integriert werden kann.

Den Kühler habe ich auf der linken Seite der Düse angeordnet. So bleibt der Blick auf die Düse frei. Generell ist aber auch eine Frontmontage möglich.

Die Bauteile sind hier in meinem Thingiverse Bereich.

fischertechnik 3D-Drucker Kühlung
fischertechnik 3D-Drucker Kühlung

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.

Amazon Fake Angebote auch für fischertechnik

Amazon Fake Angebot
Amazon Fake Angebot

Die derzeit recht häufigen Fake Angebote bei Amazon haben jetzt auch den fischertechnik 3D-Drucker als lukratives Ziel entdeckt. Die Betrüger suchen sich hochwertige Markenartikel aus und bieten diese mit einem erheblich Abschlag an.

Man erkennt diese Angebote an dem Versuch die Kontaktaufnahme und Bezahlung an Amazon vorbei zu schleusen:

“★★★★★Bestellungen und alle Informationen – Kontaktieren Sie uns:…”

Die Amateure unter den Betrügern verfügen noch nicht mal über ein Impressum und nur über eine Hand voll Bewertungen. Die Profis verfügen über gekaperte Händleraccounts und platzieren dort unter tausenden anderen Artikeln ihre Eigenen.

Packt man dieses Angebot in den Warenkorb ohne zu kaufen, wird das Produkt nach einiger Zeit von Amazon entfernt und erscheint folgende Mitteilung.

Fake Produkt von Amazon entfernt
Fake Produkt von Amazon entfernt

Besser wäre es natürlich Amazon gelänge es diese Produkte bereits auf den Angebotsseiten auszusperren.

Fazit:
Bei allzu günstigen Produkten sollte man stutzig werden. Keinesfalls Zahlungen direkt an den Verkäufer leisten.

 

fischertechnik Akku Set – Aufbau und Alternativen

Das fischertechnik Akku Set ist für alle mobilen Modelle unverzichtbar. Aber auch stationäre Objekte lassen sich damit einfach mit Energie versorgen.
An der Qualität von Akku und Schnellladegerät kann man nichts aussetzen.
Im fischertechnik Akku Set sind 7 NiMh Zellen der Größe AAA verbaut. Die Akkus haben je 1,2 Volt und eine Kapazität von 1.500 mAh.
Ein sehr wichtiges Bauteil, welches aber kaum zu sehen ist, findet sich in der Verbindung zwischen den Zellen. Es handelt sich um einen Rückstellbare Sicherung. Erfolgt ein Kurzschluss oder steigt der Stromfluss über eine kritische Marke unterbricht die Sicherung den Stromkreis. Unterbricht man den Stromkreis versetzt dies die Sicherung in den Ausgangszustand. Die Sicherung ist daher beliebig oft einsetzbar.
Ohne diese Sicherung wäre ein Einsatz dieser doch energiereichen Akku im wahrsten Sinne des Wortes – brandgefährlich. Bei Alternativen ist dieser Punkt unbedingt zu beachten.

Mit der Zeit lassen die Akkus, wie jeder andere Akku auch in der Kapazität nach und man sucht nach Ersatz. Er sind mehrere Möglichkeiten denkbar:

Die Sichere
Man kauft den Akku nach. Die Akkus bekommt man neu ab ca. 25€ plus Versand. Gebrauchte Akkus würde ich nicht kaufen.
Für den Einsatz im Kinderzimmer ist das richtige Entscheidung.

Die Recycling Variante
Man zerlegt vorsichtig das Gehäuse. Der Deckel hat nur eine SnapIn Verriegelung, klebt aber mit einer zähen Vergussmasse am Akku.

fischertechnik akku zerlegt
fischertechnik akku zerlegt – man beachte die Sicherung zwischen den beiden linken Zellen

Dann benötigt man 7 AAA Akkus mit Lötösen. Diese in Reihe schalten und unbedingt eine Rückstellbare Sicherung (Multifuse, Polyfuse) mit in den Stromkreis schalten. Die Sicherung sollte so bei 2A den Stromkreis unterbrechen.
Die eingebaute Sicherung ist in der Verbindung der zwei linken Akkus integriert. Handelsübliche Sicherungen sieht man unten in der Bildmitte.

Gute Markenakkus mit ca. 2000mAh bekommt man für 3 bis 4 €.


Nachteil dieser Lösung: Lötarbeit und fast die gleichen Kosten wie beim Neukauf
Vorteil: Es lassen sich Akkus höherer Kapazität verbauen.

Die Günstige
Man nehme einen Standard Batteriehalter aus dem Elektronikhandel.

fischertechnik battery pack 8xAAA
fischertechnik battery pack 8xAAA

Die Kosten liegen unter einem Euro. Leider gibt es keine kompakten 7-fach Halterungen. Mit der 8-fach Halterung liegen wir mit 9,6 Volt knapp über der offiziellen Betriebsspannung der fischertechnik Komponenten. Die Halterungen haben entweder Lötösen oder Knopfanschlüsse. In die Zuleitung muss wieder eine Sicherung! Als Akkus lassen sich beliebige Standardakkus verwenden.
Leider ist der Halter nicht schön zu verbauen. Ich habe daher auf Thingivers ein passende Gehäuse hinterlegt.

Das Kraftpaket

fischertechnik LiPo Box
fischertechnik LiPo Box

Man nehme einen LiPo Akku aus dem Modellbau. Besorge sich einen passenden Stecker und integriere wieder in die Zuleitung eine Sicherung (2A). Auf Grund der Energiedichte dieser Akkus ist das nix für Laien. Bei Überladung, Kurzschluss oder Beschädigung können die Dinger brennen. Also nur was für Personen die den Umgang mit LiPo gewöhnt sind. Hinweise zum Umgang  mit LiPo´s findet man hier.

Ein passendes Gehäuse für meinen 11,1 Volt LiPo habe ich hier konstruiert.

 

Rückstellbare Sicherungen gibt es zum Beispiel bei Reichelt.