DICE - a tiny, rigid and superfast 3D-printer

Hallo!

Mijn naam is René, ik ben een 34 jarige Duitse elektrotechnicus en dit is mijn allereerste instructable. In mijn vrije tijd dol ik ben op het sleutelen aan 3D-printers. In de afgelopen jaren ik het opbouwen van 3 verschillende 3D-printer op mijn eigen, elke (subjectief: D) beter dan zijn voorganger.

Nu, voor mijn vierde printer heb ik het anders. Ik wilde bouwen een goed uitziende printer dat passend en kleine op mijn bureau. En ik wilde het hoogste inkeping!

Eerst, laat me je vertellen een beetje over het ontwerpen en bouwen van de eerste prototype. Dit zal betrekking hebben op een enorme hoeveelheid van de redenen achter de ontwerp-keuzes en met alle van de volgende info, kunt u beslissen voor jezelf als deze printer top notch is en als u wilt, ook bouwen. Als u zien de werkelijke bouwproces wilt, gewoon springen naar stap 2.

Laten we beginnen!

Ik bezit al een printer met een grote buildvolume (groter dan 30x30x30cm) en vanwege de grootte, het moet een veel energie en is vrij traag. Dat is waarom, begon ik te plannen een kleinere printer terug in oktober 2015. Het was duidelijk meteen vanaf het begin, die de nieuwe printer moest worden kleine, nauwkeurig en snel. Bijwerkingen van dit automatisch zou komen: minder energie-verbruik en gemakkelijker behandeling in deze printer verplaatsen. Op de top van dat, wilde ik om te bouwen van een printer die was ook mooi en mijn prioriteiten toegewezen vanaf het begin:

-schone blik
-alle onderdelen in de behuizing, zelfs de voeding
-gebruik van hoge kwaliteitsonderdelen
-lengte van de kant van de minder dan 20cm
-stil!
-compact en snel

Het zal mijn vierde printer - codenaam: DICE

Met een totale afmeting van precies 20x20x20cm, kan men echt spreken van een kleine dobbelstenen. Tijdens het ontwerp en de bouw van de DOBBELSTENEN, ik was in staat om te overwegen al mijn prioriteiten - dit was moeilijker dan ik had verwacht.

Nu naar de toonsoort wezenstrek:

mechanische:

-behuizing: 20x20x20cm kleine
-buildvolume: X90 Y75 Z 80
-roerende afstand: X98 Y75 Z80, zodat de printkop kan gaan naast de printbed, bijvoorbeeld voor anti-ooze-scripts op printstart
-coreXY-systeem
-lineaire beweging met hoge kwaliteit Lineare geleiders (HIWIN MGN9R) in de X, Y, Z
-volledig metalen hotend E3D-V6 1, 75mm bowdensetup
-PEI-coated perma-printbed gemaakt van warmcasted precisie-gefreesd aluminium (nl AW 5083) en verzonken siliconen verwarmer
-direct-drive-extruder (MK8)
-massieve behuizing gefreesd uit 4 mm dikke akuminium, alle boorgaten in DXF opgenomen
-XY-plain is lasercutted uit 2 mm dik roestvast stalen plaat, alle boorgaten in DXF opgenomen
-behuizing-bladen zijn opgezet als dragende en stiffing delen, maar allemaal samen kunnen worden gedemonteerd zonder de printer uit elkaar te vallen.
-alle delen zijn ontworpen in een manier om adjustings gemakkelijk en de onderdelen binnen toegankelijk.
-alle delen zijn ontworpen om het gebruik van slechts één nodig productietechniek (lasercutting) en herhalen en symmetrisch

elektrische:

-AZSMZ-mini 32 bit-controllerboard met smoothieware firmware
-4 x de meest stille TMC2100 stepperdrivers, passief gekoeld
-Ondanks de kleine voetafdruk, gebruik van volwaardige NEMA17 stappenmotoren voor voldoende reserve van de uitvoer
-verwarmd bed (230V / 60W), met verzonken siliconen kachel
-motor van de voedingsspanning: 19V
-total ingangsvermogen: 230V / 0, 65A bij max

Diversen:

-meer stil dan 40dB in realistical en normale werking (zonder opsmuk maatregelen!)
-tot 833 mm/s travelspeed
-tot 12.000 mm/s² versnelling
-niet tot 10.000 mm/s² versnelling en 100 mm/s, ghosting wordt nauwelijks zichtbaar
-afslag afwijking tot 0, 5 mm getest
-het volledige X-vervoer (echte-Printerinstelling) weegt slechts 160g
-de volledige X - en Y-rijtuigen met alle gekoppelde delen (echte-Printerinstelling) weegt slechts 290g
-Hotend gemonteerd met 2 schroeven, snel verwisselbare
-bowdenlength is slechts 35cm (compleet uit MK8 tot de thermische dam in de hotend)

Voor het ontwerpen van de DOBBELSTENEN was een onverwachte ervaring en ik had een heleboel plezier. De permanente uitdaging om elk detail perfect en een waardevol compromis in elk aspect, nog steeds met de prioriteiten in het achterhoofd, was spannend. Aan de ene kant die ik moest maken van elk onderdeel en elke ruimte zo klein mogelijk te bereiken van de maximale buildvolume. Aan de andere kant, moeten dingen gemakkelijk en toegankelijk voor onderhoud en aanleg. Op de top van dat, moet het blijven eenvoudig en met een schone ontwerp.

Om dit alles te halen, ik heb een groot aantal ontwerpen voor elk onderdeel en soms begon met een voltooide gedeelte overal weer, wanneer een ander deel in het spel komt. Ik had een groot voordeel bij het gebruik van mijn bestaande 3D-printers. Het een ding om het ontwerp van een onderdeel in een CAD-software, maar het is de complete andere kant aan dit deel in handen houden en proberen of het werkt. In mijn gedachten, was het meest uitdagende deel te ontwerpen de printkop / X-vervoer. De grootte van het vervoer had een grote invloed op de latere buildvolume. Elke millimeter opgeslagen op het vervoer werd opgedaan in meer buildvolume onmiddellijk.

Met de compacte printkop, werd de gewenste buildvolume van 8x8x8cm bereikt. Alleen wanneer in nood voor afdrukken-koeling, heb zoals voor het afdrukken van bijvoorbeeld PLA of PETG, ik 5mm buildvolume in de y-as doorgeven. De vorige geplande coolingfan met zijn 30mm-vormgeving niet maken voldoende koeling en moest verhuizen voor een meer krachtig, maar grotere fan met 35mm vormgeving. Zoniet in nood voor afdrukken-koeling, een snelle en eenvoudige verandering brengt terug de volledige buildvolume.

De resterende maatregelen van de DOBBELSTENEN zijn veel gemakkelijker te hanteren. Ze komen uit bestaande delen en als het gedeelte beweegt, voegde ik een "Royale" 1mm gat Voorkom slijpen. Simpel gezegd: ik mezelf van buiten naar binnen gewerkt.

Bijvoorbeeld, is de hoogte van de XY-plain precies 38mm. Dat blijkt uit twee feiten: de motor van de z-as is een kortere NEMA17 met 34mm lengte, met 2mm blad aan elke kant. Zonder een uitsparing voor het motor-lichaam is geen kleinere afstand mogelijk. De kleinste mogelijke vergadering van één Y-slede met flens-lagers is precies 33mm (ik probeerde dit meerdere malen) en zorgt voor 1mm gat voor het verkeer met het blad 2mm aan elke zijde. Ik gebruik zelfs de kleinste mogelijke flens-lagers. De beperkende deel met dit is de GT2-gordel. De gordel is 6mm breed en twee MF104ZZ-flens-lagers hebben een runningsurface van slechts 6, 4mm. vergadering van de XY-vlakte met flens-miniatuurlagers MF104ZZ

Met de hoogste vlakte van 38mm gegeven, ik maakte het symetrically en gebruikt dezelfde 38mm hoogte voor de elektronische compartiment in de onderkant. Ik moest vinden een stroomvoorziening past binnen en vermag bieden tot 60W (dus ik 90W moet omdat vuistregel: geen gebruik maken van een voeding op 80% of meer van het formaat). Alle populaire betaalbare industriële voedingen in de benodigde powersize had te veel hoogte van het ontwerp. En alle rekken controllerboards, zoals hellingen of RADDS zijn oversized, ook. De GT2560 en de AZSMZ-mini zijn genomineerd voor montage.

Kort tevoren had ik de gelegenheid om te proberen een Smoothieboard en hierdoor het besluit was gemakkelijk: Ik pakte de smoothieware-compatibel 32-bits-board AZSMZ-Mini. Wie eenmaal ervaren smoothieware met het gebruiksgemak en drag'n neerzetten, weet wat goed is en zal nooit veranderen terug naar repetier of marlijn.

Hoewel de stepperdrivers (TMC2100) met het stapelen is nogal groot heatsink mogelijk was en zou hebben gemonteerd binnen, ik nam een ander pad. Met het gebruik van de conventionele heatsinks, ik nog zou hebben moeten gebruiken een actieve koeling en als je goed op de foto hierboven kijkt, ik al twee 30mm-fans hiervoor aangewezen. Maar ik wilde voorkomen dat aanvullende technieken en dacht over de koeling van de stepperdrivers passief.

Ik heb alle stepperdrivers op de dikke blad rechts naast de controller-board. Vanwege zijn omvang is het 4 mm dikke blad een indrukwekkende heatsink.

Na uren van testen zonder verlies van stappen, was ik zeker dat de stepperdrivers koel genoeg de hele tijd blijven. Maar ik heb nog een fan operationele: het is een 12V-aangesloten op de 5V-rail en daarom onhoorbaar operationele. Dit maakt een kleine luchtstroom voor de voeding en de controllerboard, alleen in geval. Bovendien, vermindert deze kleine luchtstroom drastisch de temperatuur van de "heatsink". En die nodig zijn of niet, de CPU op de AZSMZ-mini kreeg een eigen mooie heatsink.

Deze twee 38 mm hoog, horizontly vlakten exatly 124mm ruimte laten voor verticale beweging van de z-as. Aftrek van een vervoer-lengte van 29mm van het lineaire-vervoer (MGN09CZ0M, Hiwin), eindigde ik met 95 mm mogelijk Z-lijn.

Men moet overwegen, er is extra ruimte nodig voor de printbead-aanpassing en afhankelijk van de gemonteerde mondstuk, er zijn zelfs sommige meer millimeter nodig. De geplande printheight van 80mm links genoeg ruimte is voor het ontwerpen van de aanpassing voor de printbed royaal. Bovendien kan ik lager de hotend een beetje meer, om het te krijgen meer "inside" van de printer zelf.

De achterkant van de DOBBELSTENEN is precies 51mm dik. Dit is de exacte grootte de gemonteerde NEMA17 nodig om in te passen, niet meer. De ontroerende bladen zijn een beetje als extra heatsinks functioneren, de motoren blijven koeler. Als je goed kijkt, herkent u dat er geen koppeling aanwezig op de z-as is. Omwille van redenen van ruimte, ik gebruikte een motor met geïntegreerde spil, een TR8x4. onder de 3 motoren voor de X-, Y- en z-as is genoeg ruimte voor de extrudermotor en de 230V-stekker met geïntegreerde switch en zekering.

De NEMA17 in de foto's vertegenwoordigen de vergelijking van een goede maat voor de grootte van de DOBBELSTENEN. Opvallend is, dat alle gekoppelde stappenmotoren zijn gemonteerd in een vlakte en bevindt zich vlak naast elkaar. Zelfs de extudermotor in is gemonteerd en alleen pieken buiten met haar schacht. Ik gemonteerd aan de buitenkant, de meest compacte Extruder ik weet over. De auteur van dit ontwerp heeft gereageerd op mijn behoeften en een aantal wijzigingen op zijn ontwerp voor mij. Dat is waarom ik het best mogelijk ontwerp zou kunnen monteren.

De extruder is een afgedrukte met een MK8-versnelling en voorzien van 1, 75mm gloeidraad. Deze extruder wordt gebruikt op alle mijn 3D-printers en ik ben erg blij mee. Super simpel, super goedkoop om te maken en super betrouwbaar.

Als demonteren alle van de dekking-panelen, is het innerlijke frame nog in staat om alles op zijn plaats houden. Dit maakt het onderhoud en de eventuele aanpassing zeer dat gemakkelijk, zelfs in deze kleine printer elk deel blijft bereikbaar.

De afgedrukte delen kunnen ook worden gemaakt uit aluminium, wat ik deed om een nog meer kwaliteit bouwen. Een opmerkelijk detail is de onafhankelijke XY-vlakte. Het samenstel van de X - en Y - as is gemonteerd tussen de twee lasercut roestvast stalen platen en omwille van de gegeven mountingpoints, de Lineare geleiders passen alleen in plaats met weinig tot geen verdere aanpassing nodig.