Nieuw ontwerp 3D printer

[Zeb92]

Goedeavond beste CNC forummers,

Als eerste zal ik mezelf voorstellen.
Mijn naam is Zeb Hendrickx, 24 jaar en net klaar met mijn studie HBO Mechatronica.
Dat betekent: vrije avonden! Dus kan er weer een hobby opgestart worden.

Tijdens mijn opleiding ben ik begonnen met de hobby 3D printen.
Ik ben begonnen met een eerste generatie Orcabot, leuk apparaat..
https://www.youtube.com/watch?v=6TX1huEQwtw
..maar daarna een Orcabot V0.43 aangeschaft. Al vele rollen filament zijn er doorheen gegaan!
https://www.youtube.com/results?search_ ... bots+frame

Tijdens die jaren printen, veel ervaring opgedaan. In die tijd waren er veel PEEK extruders in de omloop.
Ik heb toen als schoolproject een Full Metal Hotend ontwikkeld, het prototype gebruik ik nu nog steeds!

Nu wil ik met alle bagage aan boord een 3D printer ontwikkelen die alle snufjes bevat en mechanisch ook goed geconstrueerd is. Omdat ik nog niet alle informatie heb, wil ik graag via het forum deze informatie verwerven.

Ik heb een specificatielijst opgesteld(die nog steeds niet af is, dus wordt nog geupdated), waarmee ik hierna aan de slag kan:

performance:
10 um resolutie

Constructie/mechanisch:
-CoreXY
-proberen alles op te delen in trek/druk krachten
-printerkop moet licht zijn.
-Constructie principes toepassen om een optimaal mechanisch systeem te verkrijgen
-relatief grote tandriem poulies = hogere stijfheid tandriemen
-frame uit platen(verbindingen = nnb)
-gesloten omkasting
-printbed 200x 200mm minimaal

Extruder:
-watergekoelde extruder
-extruder met twee aangedreven getande wielen
-liefst motor op vaste wereld
-2 printkoppen 0,3mm

elektronica:
-Raspberry + octoprint
-relay voor uitschakelen printer
-filament sensor(out of filament detectie en slip detectie)
-encoder op filament+signaal dat extruder draait
-Closed loop steppers?? 0.9 degrees.

Software:
-autobed control
-filament detectie
-backlash

Graag wil ik alle ontwikkelingen doornemen op Pro's en Con's en hierdoor een leuk goed degelijk werkende printer maken.
Ik hoop een leuke discussie te starten waarvan we allemaal veel kennis van opdoen!

[Zeb92]

Mijn eerste vraag is nu:
Ik heb een Megatronics V3.0 board en deze stuur ik aan met een Raspberry Pi + Octoprint.
Nu is mijn eerste stap om ervoor te zorgen dat als je autonoom gaat printen, je de filament kunt "bewaken".

Ik wil graag detectie toepassen als de filament op is en wanneer er slip optreedt(jamming).
Hoe kan ik in Marlin(firmware) een stukje code maken die dit kan aansturen.
Ik wil met een rotary encoder/quadrature encoder pulsen sturen naar 2 ingangen naar de Megatronics board.
Daarna wil ik dit softwarematig verwerken zodat ik weet wanneer het filament op is en wanneer deze slipt.

Ook wil ik in de Gcode toevoegen dat de filament detectie pas actief wordt bij starten van printen(M405) en visa versa wanneer print klaar is(m406).
Ik wil dus controleren als er steps uitgestuurd worden naar de Extruder motor of dat er daadwerkelijk filament verwerkt wordt.

Nu ga ik volgende week een stukje code in arduino schrijven, maar dit zal dan nog geïmplementeerd moeten worden.

[serum]

Welkom Zeb!

Ik heb nu een paar printers en mijn ervaring is dat een direct drive extruder echt prettiger is dan een bowden (tenminste, ik neem aan dat je dat bedoelt met 'motor op de vaste wereld' er is een interessant ontwerp van een lichtgewicht extruder van 100gr;
http://forums.reprap.org/read.php?1,617389

(ik ben to3dornottobe op dat forum, momenteel niet erg actief, drukker met een cnc dan de 3d printers op dit moment)

Ik heb nu een nema17 pancake stepper voor een toekomstig project, de 2 tandwielen zijn geen must; ik heb geen last van slip icm 1.75mm filament. bij 3mm filament kan ik mij er iets bij voorstellen, hoewel je contactoppervlakte dan weer groter is. Wel verstandig om een vertraging te gebruiken op je motor/extruder ipv een MK7 of MK8 rechtstreeks op je motoras. Zeker met een .3mm nozzle ga je de stappen van je extruder terugvinden in je printresultaat.

Grootste probleem bij 3d printers is (in mijn belevenis) de ringing. (en die spuuglelijke z scar, maar dat terzijde)

Closed loop steppers zijn doorgaans 1.2 of 1.8 graden. De 'conventionele' 0.9graad steppers boeten weer in qua koppel.
je kan met een goede driver ook veel uit conventionele steppers halen (zie topic Dabit, die gaat een stapje verder, ontwikkelt zijn eigen software/interface en maakt zijn eigen stepperdrivers) Maar een setje goede leadshine 422's oid zijn erg goed met hun DSP voor het stil(ler) krijgen van de stappenmotoren.

Ik mis wat voor aansturing je gaat gebruiken. Ik vind persoonlijk smoothieware erg prettig. (werkt ook icm octoprint)

heb zelf ook plannen voor een corexy, maar heb eerst een delta met een uniek scharniersysteem die ik nog in aluminium uit moet werken..

Backlash wil je niet weg hoeven regelen, dat doe je in de hardware. Je werkt met een dusdanig hoge acceleratie (9000mm/s2) dat je bij korte bewegingen (infill van bv 1mm oid) niet ff lekker je backlash eruit gaat regelen. Dit werkt denk ik meer problemen in de hand dan je lief is.

Met een .3mm nozzle houd je wel van wachten :) ik vind .4 a .5 een mooie middenmaat; vind de laagopbouw niet erg om te zien (als er niet teveel ringing inzit althans) en een print opgebouwd uit dikkere lagen heeft doorgaans een hogere sterkte. (betere hechting op de onderliggende laag door betere samensmelting)

[serum]

Voor je vorige vraag; smoothieware! :) http://smoothieware.org/switch

Voor je huidige firmware zou ik me erin moeten verdiepen, geen ervaring mee

[Zeb92]

Welkom Zeb!

Ik heb nu een paar printers en mijn ervaring is dat een direct drive extruder echt prettiger is dan een bowden (tenminste, ik neem aan dat je dat bedoelt met 'motor op de vaste wereld' er is een interessant ontwerp van een lichtgewicht extruder van 100gr;
http://forums.reprap.org/read.php?1,617389

Ik heb diverse ideeén over een motor op de vaste wereld, ben er nog niet uit welke het wordt.
1) Bowden
pro's: geen gewicht in XY carriage
Con's: krijg je flexibel filament wel geprint

2) motor op vaste wereld en werken met een flexibele as die de extruder op de carriage aandrijft.
Pro's: geen gewicht van motor in XY carriage
Con's: backlash??
3) Lichte motor met overbrenging
Pro's:

Ik heb nu een nema17 pancake stepper voor een toekomstig project, de 2 tandwielen zijn geen must; ik heb geen last van slip icm 1.75mm filament. bij 3mm filament kan ik mij er iets bij voorstellen, hoewel je contactoppervlakte dan weer groter is. Wel verstandig om een vertraging te gebruiken op je motor/extruder ipv een MK7 of MK8 rechtstreeks op je motoras. Zeker met een .3mm nozzle ga je de stappen van je extruder terugvinden in je printresultaat.

Grootste probleem bij 3d printers is (in mijn belevenis) de ringing. (en die spuuglelijke z scar, maar dat terzijde)

Dit wordt volgens mij vooral veroorzaakt door de slappe frames.
Veel rond geleidingen, die radiale krachten opvangen door uitbuiging, en niet doorleiden naar het frame.
Dit wil ik dus ook voorkomen.
Z-scar kan voorkomen worden door elke Z layer op een ander punt te laten beginnen.

Closed loop steppers zijn doorgaans 1.2 of 1.8 graden. De 'conventionele' 0.9graad steppers boeten weer in qua koppel.
je kan met een goede driver ook veel uit conventionele steppers halen (zie topic Dabit, die gaat een stapje verder, ontwikkelt zijn eigen software/interface en maakt zijn eigen stepperdrivers) Maar een setje goede leadshine 422's oid zijn erg goed met hun DSP voor het stil(ler) krijgen van de stappenmotoren.

Ik mis wat voor aansturing je gaat gebruiken. Ik vind persoonlijk smoothieware erg prettig. (werkt ook icm octoprint)

De keuze van motoren weet ik nog niet..
Ik wil een grotere poelie gebruiken, je levert dan in qua nauwkeurigheid(op te vangen met drivers/software), maar de krachten op je tandriem worden ook minder. Stijfheid tandriem speelt ook een grote rol voor nauwkeurig positioneren.

Ik gebruik nu op mijn printer de Megatronics V3.0, werkt goed. Denk dat deze controllers wel allemaal overeenkomsten hebben. Dit heb ik nu goed draaien met de nieuwste Marlin.
Ben deze nu nog aan het uitbreiden met Filament Runout en Width compensation sensor.
Dan krijgen we tenminste een printer die snapt dat hij moet stoppen als er iets niet klopt met het filament

heb zelf ook plannen voor een corexy, maar heb eerst een delta met een uniek scharniersysteem die ik nog in aluminium uit moet werken..

Ja ik wil de CoreXY verder uitwerken zodat er geen "twee" lagen ontstaan waarin de tandriemen zich bevinden.
Alles moet uiteindelijk in één vlak komen, ook het massamiddelpunt van het extruder gedeelte.

Met een .3mm nozzle houd je wel van wachten :) ik vind .4 a .5 een mooie middenmaat; vind de laagopbouw niet erg om te zien (als er niet teveel ringing inzit althans) en een print opgebouwd uit dikkere lagen heeft doorgaans een hogere sterkte. (betere hechting op de onderliggende laag door betere samensmelting)

Klopt inderdaad. De nozzles moeten makkelijk uitwisselbaar zijn zodat ik kan spelen met diverse diameters.

Dus nu zit ik nog steeds aan de tekentafel in de fase 2 stappen vooruit 3 terug

[michel pet]

https://www.youtube.com/watch?v=3NXFbv6I138

draait op smoothie CoreXY.

[serum]

Con's: backlash??

verwaarloosbaar in een extruder

Iedere slicer/firmware maakt gebruikt van een retract functie op de extruder. (zeg maar -3mm) en je kan vervolgens weer extra (zeg maar 3,2mm) voeden. Daarnaast kennen sommige sliders ook nog een feature die coasting heet (in een poging z scar tegen te gaan door de opgebouwde druk in je smeltkamer op te vangen).

Dit wordt volgens mij vooral veroorzaakt door de slappe frames.
Veel rond geleidingen, die radiale krachten opvangen door uitbuiging, en niet doorleiden naar het frame.
Dit wil ik dus ook voorkomen.

je vergeet de belangrijkste factor; elastiek. (je gt2 bandjes). Daarnaast is het zo, dat wanneer je een stukje intelligentie in de aansturing van je stappenmotor hebt, je een deel van deze 'elasticiteit' op kan vangen in een aangepaste acceleratie en de-acceleratie.

Z-scar kan voorkomen worden door elke Z layer op een ander punt te laten beginnen.

Z scar heb je altijd, ongeacht je startpunt. je ziet altijd een lelijk plekje, zeker bij ronde objecten. Bij vierkante/hoekige objecten doe je er verstandig aan je startpunt op een hoek te leggen.

[Zeb92]

Iedere slicer/firmware maakt gebruikt van een retract functie op de extruder. (zeg maar -3mm) en je kan vervolgens weer extra (zeg maar 3,2mm) voeden. Daarnaast kennen sommige sliders ook nog een feature die coasting heet (in een poging z scar tegen te gaan door de opgebouwde druk in je smeltkamer op te vangen).

Dus je geeft eigenlijk aan dat een flexibele as met zijn bepaalde torsiestijfheid, meehelpt aan een gelijkmatige opbouw van de druk in de smeltkamer? Dan zou dit wel een goede oplossing kunnen zijn?

je vergeet de belangrijkste factor; elastiek. (je gt2 bandjes). Daarnaast is het zo, dat wanneer je een stukje intelligentie in de aansturing van je stappenmotor hebt, je een deel van deze 'elasticiteit' op kan vangen in een aangepaste acceleratie en de-acceleratie.

Klopt, de Gt2 van 6mm die vaak gebruikt worden wil ik daarom niet gaan gebruiken.
ik ben van plan om de 8mm of 10mm variant te gebruiken, voor extra stijfheid.

Z scar heb je altijd, ongeacht je startpunt. je ziet altijd een lelijk plekje, zeker bij ronde objecten. Bij vierkante/hoekige objecten doe je er verstandig aan je startpunt op een hoek te leggen.

Oké ik heb al verschillende ronde onderdelen geprint en eerlijk gezegd hier nog geen last van gehad?
Ik gebruik nu een Direct drive extruder van RepRap.

[serum]

Nee, ik heb het niet over een flexibele as; in feite heb je al elasticiteit in een bowden extruder. Ik denk dat jij onder bowden iets anders verstaat dan in de 3d printer wereld algemeen gebruikte term bowden. Dit is een externe extruder; de teflon mantel met daarin de filament noemen ze bowden. Ik vermoed dat jij met bowden een radiale overbrenging van beweging bedoelt, bij het hotend omgezet in een 'direct drive' extruder; ik doel op axiaal in de vorm van filament door een teflon buitenmantel. Beiden hebben flexibiliteit, ik begrijp nu dan ook wat je bedoelt met je zorg voor de backlash.

Ik ken het principe wel, zoals jij het omschrijft, maar ik denk dat het te omslachtig is. Bij een delta printer hebben ze nog iets als een 'flying extruder' Een korte bowden met de stappenmotor zwevend aan elastiekjes tussen de 3 assen.


Over de Z-scar; Wellicht gebruik je een dunne laagopbouw waardoor je het minder ziet. Normaalgesproken print ik met een laagdikte van ~.3mm (grotere laagdikte, sterker product)

Gebruik voor de GT de staalkern variant. Diverse tests van gelezen; deze is echt veel stijver dan de glas/kevlar kern GT2.

[Zeb92]

Nee, ik heb het niet over een flexibele as; in feite heb je al elasticiteit in een bowden extruder. Ik denk dat jij onder bowden iets anders verstaat dan in de 3d printer wereld algemeen gebruikte term bowden. Dit is een externe extruder; de teflon mantel met daarin de filament noemen ze bowden. Ik vermoed dat jij met bowden een radiale overbrenging van beweging bedoelt, bij het hotend omgezet in een 'direct drive' extruder; ik doel op axiaal in de vorm van filament door een teflon buitenmantel. Beiden hebben flexibiliteit, ik begrijp nu dan ook wat je bedoelt met je zorg voor de backlash.

Ik ken het principe wel, zoals jij het omschrijft, maar ik denk dat het te omslachtig is. Bij een delta printer hebben ze nog iets als een 'flying extruder' Een korte bowden met de stappenmotor zwevend aan elastiekjes tussen de 3 assen.

Het stond denk ik niet helemaal duidelijk in mijn verhaal. ik heb ze opgesplitst in concept 1 en 2.
Ik begrijp de definitie van Bowden. Maar hiermee creër je toch ook een soort backlash (indrukking van filament), zoals je zelf al aangeeft. Alleen met een bowden krijg je weer het probleem met flexibele filaments..
Concept 2: De torsiestijfheid van de flexibele as kan dan eventueel voor problemen gaan zorgen.

Over de Z-scar; Wellicht gebruik je een dunne laagopbouw waardoor je het minder ziet. Normaalgesproken print ik met een laagdikte van ~.3mm (grotere laagdikte, sterker product)

Gebruik voor de GT de staalkern variant. Diverse tests van gelezen; deze is echt veel stijver dan de glas/kevlar kern GT2.

Dat is een goede tip, helaas heb ik hier nog een glas/kevlar variant liggen, maar eventueel in de toekomst zou dit een verbeterslag zijn.