Bastard Blog

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... habe ich bereits an Filament gedruckt.

Ich habe gestern Inventur gemacht. Für das nächste Projekt (wieder mal ein Geburtstagsgeschenk) benötige ich 75m Filament in unterschiedlichen Farben. Einmal sind es 5m für ein kleineres "Bauteil", an anderer Stelle werden fast 20m auf einmal gebraucht.

Ich habe 22 Farben vorrätig. Das kürzeste Stück misst 2,45m (Robot Silver), das längste ca. 77m (Firetruck Red). Dazwischen gibt es alle möglichen Werte. Natürlich habe ich die Bündel nicht abgewickelt. Stattdessen habe ich die Windungen gezählt und den Durchmesser der Wicklung gemessen. Beides mit π multipliziert ergibt die Länge.

Eingekauft habe ich insgesamt 995m Filament. Davon sind noch 461m übrig, was bedeutet, dass ich seit letzten September ca. 533m Filament gedruckt habe!

22 Farben sind eigentlich zu viel. Die Vielfalt kommt daher, dass man Farben am Bildschirm von einer Webseite gar nicht beurteilen kann. Deshalb muss man sie selbst sehen. Bei unterschiedlichem Licht und bei durchscheinenden Filamenten auch in unterschiedlicher Materialstärke. Ich habe deshalb die mir interessant erscheinenden Farben in einer Länge von 20m bestellt. Ausserdem habe ich mir (leider nicht von Anfang an) angewöhnt, von jeder Farbe die ich erstmalig drucke, ein Musterstück zu drucken. Davon gibt es auf Thingiverse einige:

• Filament Colour Sample Swatch
  
• Filament Color Sample Chip
  
• Khan - Material Sample
  
• Samples
  
• reference shim
  

Andererseits hat man mit der größeren Farbauswahl halt auch eher die richtige Farbe zum zu druckenden Objekt. Es sieht halt auch ein wenig komisch aus, wenn Geister nicht weiß oder Kürbisse nicht orange sind.

Interessanterweise ist auch noch eine Farbe aus der ersten Bestellung vollständig vorhanden. 10m in dunkelgrün (Greenery Green aus dem Rainbow Fun Pack mit 10x10m in unterschiedlichen Farben). Zufälligerweise benötigt ein Bauteil des aktuellen Projekts 10,4m Filament. 11 Windungen mal 0,33m mal π ergibt 11,4m - das sollte also ausreichen.

Zur Reduktion meiner Farbenvielfalt ist das aktuelle Projekt also ideal. Natürlich muss ich ein wenig aufpassen, dass die Farben auch zusammenpassen. Während ich diese Zeilen schreibe, ist die Farbe Bloomsbury Teal bereits mit dem ersten Bauteil auf einen Rest von 70cm buchstäblich zusammengeschmolzen. Aktuell druckt das zweite Bauteil Mellow Yellow. Davon sind gestern noch 11,4m vorrätig gewesen. Das aktuelle Bauteil benötigt 11,2m Filament. Das sollte also ebenfalls klappen.

Tja und dann passt hier noch ein Ereignis vom Montag gut rein: Im Reprap-IRC hat jemand um Hilfe gebeten, .dwg Dateien in .stl Dateien umzuwandeln. Er mailte mir die Dateien und ich ihm die konvertierten zurück. Daraufhin bot er mir 150m Filament an. Gestern nach der Inventur hab ich ihm dann die Bestellung durchgegeben. 6 verschiedene Farben zwischen 10m und 50m Länge. Mal sehen, ob er Wort hält.

Zum Schluss noch ein Hinweis - es gibt natürlich einen Grund, warum ich hier nicht detaillierter das aktuelle Projekt beschreibe. Ich kann nicht ausschließen, dass die zu Beschenkende das hier nicht mitbekommt. Deshalb gibt's erst nach ihrem Geburtstag ein wenig mehr Details darüber.

Ende Juni hatte ich die Idee, ein Modell eines Mendel90 3D-Druckers zu bauen. Die Konstruktion dieses Druckers ist vollständig in OpenSCAD gemacht worden. Die Dateien enthalten

• jede Schraube, Mutter und Beilagscheibe,
• alle druckbaren Elemente,
• alle Rahmenteile,
• alle Stangen, Gewindestangen, Kugel- & Linearlager, Riemen, Zahnräder und Ritzel,
• Kabel, Stecker, Schrumpfschläuche, Kabelbinder.

Damit sollte es sehr einfach werden, die Teile in der richtigen Größe zu erzeugen und als druckbare .stl Dateien abzuspeichern.

Die Abmessungen eines (Bausatz-) Mendel90 betragen (B*H*T) 46cm * 40cm * 42cm. Die maximale Druckgröße beträgt 20cm * 20cm * 20cm. Um die Grundplatte (46cm * 42cm) drucken zu können, habe ich alle Maße auf das 0,4-fache skaliert. Damit kommt man auf 18,4cm * 16,8cm für die Grundplatte. Alle anderen Bauteile sind kleiner und können in diesem Maßstab leicht gedruckt werden.

Die Rahmenteile waren dann auch die ersten Teile, die ich aus den .scad Dateien erzeugt und als .stl Dateien exportiert habe. Das Vorgehen möchte ich hier ein wenig erläutern:

1. Herunterladen und Auspacken des aktuellen Stands der Mendel90 Dateien von Github.


2. Im Ordner Mendel90-master\dibond\views findet man Ansichten, die man als Ausgangsbasis verwenden kann. Für die Rahmenteile eignet sich das Bild frame_assembly.png.

3. Die zugehörige .scad Datei ist Mendel90-master\views\frame_assembly.scad. Öffnet man diese Datei in OpenSCAD erhält man, nachdem alles durchgerechnet wurde, eine Ansicht, die dem obigen Bild entspricht. Je nach Leistung des Rechners kann das auch mal ein paar Minuten dauern.


4. Zum Entfernen der Elemente, die man nicht benötigt, muss man den aufgerufenen Funktionen folgen. Die Anweisungen use <../scad/main.scad> und frame_assembly(); bedeuten, dass eine weitere Datei zum Berechnen der Ansicht benutzt wird und dass eine Funktion frame_assembly() aufgerufen wird.


5. Man öffnet also die Datei main.scad und sucht darin die Funktion frame_assembly(). In Zeile 835 wird man fündig.


6. Nun kann man vor jedem Block, den man nicht benötigt, ein * platzieren. Damit entfernt man den Block aus der Berechnung. Im konkreten Fall sind für die Bodenplatte überall bis auf frame_base(); die * anzubringen.


7. Ist man mit dem Ergebnis zufrieden, exportiert man das Bauteil in eine .stl Datei.


8. Verkleinern und Ausrichten kann man zwar auch gleich in OpenSCAD machen, ich habe allerdings diese Schritte in Netfabb Studio erledigt.

Damit erhält man für alle Bauteile nach und nach die zum Drucken notwendige .stl Datei. An einigen Stellen ist es jedoch sinnvoll, nicht ein einzelnes Bauteil zu erzeugen, sondern gleich eine ganze Baugruppe. Alle Bauteile, die mit Linearlager ausgestattet werden, eignen sich gut dafür. Sie müssen dann weder eingepresst, noch mit Kabelbindern fixiert werden.

Nach den Rahmenteilen habe ich die Datei für die Schrittmotoren erzeugt. Hier habe ich während dem Druck zweimal das Filament gewechselt, um die typische Färbung der Originale zu erreichen:

Nach und nach spuckte mein Drucker immer mehr Bauteile aus und die Montage konnte beginnen. Zunächst hatte ich daran gedacht, alle Teile zusammenzukleben. PLA jedoch sträubt sich ziemlich. Verschweißen klappt gut, ist aber nicht überall praktisch. Auch Heißkleber erfüllt seinen Zweck. Schließlich habe ich es mit M1,6 Schrauben versucht. Am Ende sieht das Modell mit den Schrauben viel besser aus, als wenn man es zusammengeklebt hätte. Falls man mal etwas auseinanderbauen will, kann man das Dank der Schrauben auch tun.

Original- und Modelteil im Vergleich:

Sehr gut gelungen ist mir auch die Melzi-Platine in grün / schwarz. Auch hier habe ich während dem Druck das Filament gewechselt:

Zum Schluss noch ein paar Bilder vom fertigen Modell:

Ein Video gibt es auch: klick

Mitte Juni hat "nop head" eine Erweiterung für den Mendel90 veröffentlicht, die es ermöglicht, einen Raspberry Pi, die Raspberry Pi Kamera und eine Beleuchtung an den Rahmen des Mendel90 zu befestigen, die ziemlich genial ist:

Der Raspberry Pi wird auf das Netzteil geschraubt:

Die Kamera und die Beleuchtung werden mittels einer 2-teiligen Röhre zwischen den Ständerplatten des Rahmens geklemmt:

Die Lichtleiste ist eine "LED-Lichtleiste DAYLITE LSL-300, 3 W, 300 mm" von Pollin - Best Nr. 120 823.

Zur Steuerung der Helligkeit habe ich noch einen PWM-Dimmer - auch von Pollin, Best Nr. 121 031 - eingebaut:

Da die Lichtleiste an die von "nop head" konstruierten Halter nicht passte, musste ich diese ein wenig umkonstruieren. Die Trapezform des Aluminium-Gehäuses hat beidseitig eine Nut. Diese eignet sich gut um die Leiste am Halter zu befestigen.

Im Ergebnis bin ich mit dieser Lösung sehr zufrieden. Der Platz für die Kamera ist optimal gewählt, lässt kleinere Korrekturen des Winkels zu und steht keinem beweglichen Bauteil im Weg.

Auch der Raspberry Pi ist in der "Elektronik-Ecke" viel besser aufgehoben, als vorher an der rechten Ständerplatte, so wie ich es seit Oktober 2013 in Betrieb hatte.

Mitte Juni hat der Entwickler des Mendel90 Druckers eine Erweiterung veröffentlicht. Sie integriert einen Raspberry Pi, die Raspberry Pi Kamera, eine Halterung und Beleuchtung derart geschickt an den Rahmen des Mendel90 - das musste ich einfach nachbauen. Zwar habe ich ja schon lange einen Raspberry Pi samt Kamera an meinem Drucker, jedoch hat mir insbesondere die Lage und die Halterung der Kamera nie wirklich gefallen. Das soll nun anders werden.

Mein Drucker legte los und produzierte das hier:

Da stimmt eindeutig etwas mit der ersten Schicht nicht. Die Düse hat einen zu großen Abstand zum Druckbett. Wenn sie auf Höhe Null fährt, sollte ein Stück der Polypropylenfolie, die im Bausatz enthalten war, gerade so noch unten durch passen. Bei mir war da aber viel mehr Platz.

Die Düse muss so weit nach unten fahren, damit sie das austretende flüssige Material verschmieren kann. Der richtige Höhenwert war nach ein paar Tests schnell ermittelt und nun produziert mein Mendel90 wieder anständige Ergebnisse.

Damit nicht ständig ein PC den Drucker mit Druckdaten füttern muss, habe ich schon seit langem einen Raspberry Pi mit Octoprint/Octopi am Drucker angebaut. Soweit so gut. Beeinflussen kann man den Drucker dann über jeden Browser im Netz. Das hat zur Folge, dass doch während dem Drucken irgendwo ein Rechner läuft - falls was schief geht und der Druck gestoppt werden muss. Einfach Ausschalten ginge natürlich auch, aber das mag das Dateisystem auf der SD-Karte im Raspberry Pi nicht so gerne.

Deshalb wollte ich eigentlich immer schon ein Display direkt am Drucker haben. Es soll Systemzustände anzeigen, über ein Menü sollen Dateien auf der SD-Karte zum Druck ausgewählt werden können, man kann die Achsen verfahren, Temperaturen einstellen und vieles mehr.

Grundsätzlich gibt es alphanumerische und graphische Displays. Auch in der Art der Ansteuerung unterscheiden sie sich. Je mehr Anschlussdrähte man benötigt, desto schwieriger wird es, das Wunschdisplay an die eigene Hardware anzuschließen, weil so ein Mikrocontroller halt nur eine bestimmte Anzahl an Anschlüssen hat. Einige davon werden ja bereits für den Drucker selbst benötigt.

Auf der Suche nach geeigneten Displays bin ich auf dieses gestoßen:

Leider war ich um mehrere Monate zu spät, um noch bei der Crowdfunding-Aktion mitzumachen. Die Finanzierung hat auch leider nicht dazu geführt, dass dieses Display dauerhaft erhältlich ist. Doch noch im September 2013 hat der Entwickler seine Prototypen und Restbestände verkaufen wollen - blos geantwortet hat er mir nie.

Ab November 2013 wurde von einem eine Sammelbestellung gestartet. Es haben sich aber nicht genügend Interessenten gemeldet. Letztlich brach auch hier der Kontakt zum Sammelbesteller ab.

Ergo: Immer noch kein Wunschdisplay für mich. Also suchte ich weiter.

Am 29.04.2014 traf für mich eine private Nachricht im Reprap-Forum ein. Ein Mitglied hat tatsächlich so ein Display übrig und will es mir verkaufen! Freu! Hüpf! Wenige Tage später hatte ich das Display in Händen:

Der Entwickler hat auch ein Gehäuse dazu entworfen und auf Thingiverse abgelegt. Dummerweise hat es Fehler. Die untere Gehäusehälfte hat in der Luft schwebende Haltestifte für die Platine:

Die obere Gehäusehälfte hat nur ein 3mm Loch für den Speaker. 17mm wären nötig gewesen. Ich habe deshalb seine Dateien repariert und nun kann jeder aus meinen Dateien ein passendes Gehäuse drucken.

Der grüne Drehknopf kommt vom Parametric Potentiometer Knob Generator. Meine Parameter sind


01_knob_diameter_top = 20;
02_knob_diameter_bottom = 20;
03_knob_height = 16;
04_knob_smoothness = 40;
05_shaft_diameter = 6.2
06_shaft_height = 10;
07_shaft_smoothness = 20;
08_shaft_hole_is_flatted = "true";
09_shaft_hole_flat_size = 5.0;
10_set_screw = "false";
15_top_edge_smoothing = "true";
16_top_edge_smoothing_radius = 5.0;
17_top_edge_smoothing_smoothness = 20.0;
18_pointy_external_indicator = "false";
21_top_of_knob_arrow_indicator = "false";
28_indentations_sphere = "false";
36_indentations_cylinder = "true";
37_number_of_cylinder_indentations = 6;
38_smoothness_of_cylinder_indentations = 50;
39_diameter_of_top_of_the_cylinder = 5.0;
40_diameter_of_bottom_of_the_cylinder = 5.0;
41_height_of_cylinder_indentations = 15.0;
42_position_of_cylinder_x = -0.0;
43_position_of_cylinder_y = 0.0;
44_position_of_cylinder_z = -5.0;
45_cylinder_starting_rotation = -30;


Damit erhält man diesen Knopf generiert:

Nun kam der schwierige Teil - die Firmware meines Druckers so konfigurieren, dass das LCD auch was anzeigt, der Drehknopf funktioniert und der Piepser Töne von sich gibt.

Das schöne an einem Komplettbausatz, so wie ich ihn im September 2013 bestellt und zusammengebaut habe, ist, dass alles zusammenpoast. Insbesondere ist die richtige Firmware schon fertig vorkonfiguriert und auf die Controllerplatine hochgeladen. Als ich im Oktober 2013 den Drucker kalibriert hatte, war ich zuletzt in den Innereien der Firmware unterwegs. Die damalige Version war Marlin 1.0.0 RC2 (von ca. Mitte 2012). Allerdings wurde an dieser Version vom Bausatz-Verkäufer diverse Anpassungen vorgenommen, die es sehr schwierig machen, neuere Versionen vom Hauptentwicker zu verwenden.

Insbesondere die LCD-Erweiterungen, die gegen Mitte 2013 ins Projekt geflossen sind, sind in meiner Version nicht vorhanden. Glücklicherweise hat sich im März 2014 jemand gefunden, der die Änderungen zusammenbringt und verfügbar macht.

Soweit so gut. Ich habe mich also daran gemacht, die Anweisungen für mein Melzi-Controllerboard in die Quelldateien einzubauen. Dummerweise steht bei den Anweisungen, man solle Diverses in diversen Zeilen modifizieren. Das mag zum damaligen Zeitpunkt ausreichend gewesen sein - mittlerweile passt das hinten und vorne nicht mehr. Es wäre besser gewesen, wenn die notwendigen Abschnitte Bestandteil der Marlin Firmware geworden wären und man in gewohnter Manier die Konfiguration vornimmt. Leider gab es beim Compilieren dann auch noch einen Fehler:

Binary sketch size: 130,666 bytes (of a 129,024 byte maximum)

Tja ... so ein Atmel Mikrocontroller hat halt nun mal nur begrenzte Ressourcen. Hier ist der Flashspeicher zu klein. Als einzigen Ausweg, den Code kleiner zu bekommen, ist es, Dinge, die man nicht braucht, wegzulassen. Bei mir kommen die EEPROM-Funktionen in Frage. Die habe ich eh nie benutzt. Dort könnte man diverse Parameter (Temperaturen, Geschwindigkeiten) dauerhaft speichern.

Letztendlich klappte es und ich konnte die Firmware hochladen. Nur um festzustellen, dass die deutschen Umlaute nicht passen. In diesem Thread wird das behandelt. Interessant ist vor allem, dass ein kleines "ä" problemlos angezeigt wird, wenn man es als "\0xe4" im Text kodiert. Ein kleines "ü" bekommt man mit einem "\0xfc" aber nicht hin. Warum? Weil der "Entwickler" in der Fontdefinition gepfuscht hat:

Also muss man den Pfusch wieder grade ziehen, dann klappt's auch mit den Umlauten:

Der SD-Kartenleser zickt noch ein bissl und ich muss noch eine geeignete Haltekonstruktion für das Display entwerfen und drucken, dann steht dem autarken Drucken nichts mehr im Wege.

Was hat ein Sessel mit einem Ei zu tun? 1958 hat der Designer Arne Jacobsen das hier entworfen (weitere Details hier):

Pünktlich zu Ostern wurde auf Thingiverse ein Objekt als Eierbecher veröffentlicht, was diesem Sessel sehr nahe kommt:

Gedruckt habe ich es mit Faberdashery's Arctic White, Fire Truck Red, Bloomsbury Teal und Mellow Yellow.

Kürzlich habe ich bei Pollin ein drahtloses Lademodul "WCTX-12USB" mitbestellt:

Ein kurzer Funktionstest ergab, dass es ein Modul nach dem Qi-Standard und damit kompatibel mit meinem Nexus 4 ist.

Nun musste ein passendes Gehäuse her. Während der letzten Tage habe ich das Modul ausgemessen und ein passendes Gehäuse in OpenSCAD konstruiert:

Ausgedruckt sieht das so aus:

Das Lademodul wird mit 12V betrieben. Am USB-Ausgang lässt sich ein weiteres Gerät, wie z.B. meine Pebble Steel, aufladen:

Während der letzten Tage habe ich eine Geisterfamilie in Faberdashery's Arctic White gedruckt. Ich finde, so in weiß sind die ziemlich harmlos:

Aber wenn es dunkel wird ....

Ein Video gibt es auch! Have fun!

Diese LED-Flackerkerzen von Pollin passen wunderbar drunter ... ;-))

Zu Weihnachten habe ich ein paar Tiere für die Familie gedruckt:

Gruppenbild mit Trillerpfeife und "Twisted Bottle":

Neben der berechneten Leistungsaufnahme meines Mendel90 interessieren natürlich die tatsächlichen Werte:

• Mit einem Leistungsmessgerät habe ich heute einen Druck von 6:45 h gemessen.
• Am Ende standen 0,79 kWh im Display.
• Das wären dann 790 Wh / 6,75 h = 117 W.

Gedruckt habe ich eine Vase in der Form einer Koch-Kurve in Faberdashery's Mercury Red. Hier ein Zeitraffer-Video.

Gestern habe ich gesehen, wie meine Freundin das Ladekabel ihres Handys aufwickelte. Natürlich blieb es nicht schön aufgewickelt. Es wurde ein Knäuel. Für's Büro habe ich vor kurzem diese Kabelclips gedruckt.

Wenige Minuten später war das Handykabel gebändigt.

Etwas später kam Sie zu mir mit Ihren Ohrhörern. Dafür gibt es ein spezielles Objekt zum drucken:

Die gibt es in 4 verschiedenen Größen vorbereitet. Meine Ohrhörer passen in "Medium", ihre in "Small" und "Extra Large". Für "Large" finden wir aber auch noch was passendes.

Die elektrische Leistung berechnet sich (bei Gleichstrom) aus der Formel

Der Drucker setzt sich zusammen aus

• Heizbett
  
• Extruder
  
• Schrittmotoren - Obwohl es eigentlich 5 Schrittmotoren sind, werden hier die beiden Motoren der Z-Achse als einer betrachtet, da sie in Reihe geschaltet sind.
  
• Elektronik - diese besteht aus dem Melzi-Board (prinzipiell ein Arduino Mega) und dem Raspberry Pi. Hier sollten nicht mehr als eine handvoll Watt aufgenommen werden.

Macht zusammen maximal ca. 200W. Dieser Wert wird hauptsächlich am Anfang eines Drucks gemessen werden. Die Achsen fahren von der Home-Position zum Druckstart und das Heizbett und der Extruder werden von Raumtemperatur auf Drucktemperatur gebracht. Bis die Regelung einsetzt sind beide Verbraucher dauerhaft unter Strom. Anschließend wird über Pulse geregelt, was deutlich zu weniger Leistungsaufnahme führt. Ich habe bei meinem Drucker mittels einem (Aldi / Tchibo) Verbrauchsmessgerät die 200W in der Aufheizphase festgestellt. Während dem Druck ging der Messwert auf ca. 80W - 90W zurück.