3D printer constructie

Mijn 3D printer bestaat in grote lijnen uit een door Bart Dring ontworpen mechanisch platform opgebouwd uit Makerslide, een Sanguinololu besturingscomputer, een QU-BD extruder en een Prusa hotbed. De software is van Repetier, zowel de firmware als de Mac OS X host. Repetier gebruikt Slic3r om 2D-laagjes te maken en de firmware van Repetier werkt alleen met Arduino IDE versie 23. Ik print met 1,75 mm ABS dat door een 0,35 mm spuitmondje wordt geperst.

IMG_1614

Na een paar weken (er gaat behoorlijk wat tijd zitten in het tussentijds bestellen van ontbrekende onderdelen) zit mijn 3D printer dan in elkaar. Even snel iets ‘3D printen’ is er dan echter nog niet bij, want er moet eerst ingeregeld worden. Hieronder enkele problemen die ik heb opgelost en aanpassingen die ik heb gedaan.

Praktische problemen

  • De stappenmotoren die de X, Y en Z verplaatsing voor hun rekening nemen zijn tot behoorlijk wat in staat, met een bijbehorende stroomopname. De stappenmotoraansturing moet op maximale stroomafgifte worden ingeregeld. De aansturing wordt flink heet bij grotere stromen en schakelt uit bij te hoge temperaturen. Een te lage stroom zorgt echter voor ‘bokken’ van de stappenmotoren. De acceleratie en maximale snelheid van de stappenmotoren is hierbij een bepalende factor. De precieze inregeling heeft wat hoofdbrekens gekost.
  • Het bouwplatform moet op een 50 honderdsten van een milimeter op alle X en Y-coordinaten een evengrote afstand tot de extruder hebben. Die instelling (met een stukje papier tussen de extruder en de glasplaat geklemd) heeft me wat hoofdbrekens gekost.
  • De door mij gebruikte QU-BD extruder is relatief goedkoop (een kleine 40 euro), maar doet het eigenlijk vanaf fabriek niet goed: het gebruikte tandwiel om de ABS-draad door te voeren is verkeerd geconstrueerd en glijdt ook nog eens op de ronde as van de stappenmotor. Ik heb dit tijdelijk opgelost door de tandwiel verkeerdom te monteren en een vlak punt met de Dremel op de as van de stappenmotor in te slijpen. Toch is de doorvoer onbetrouwbaar, loopt vaak vast en levert niet een voorspelbare hoeveelheid ABS op. Na een week vervangen door een ‘MK7 tandwiel’. De doorvoer is nu volledig betrouwbaar en voorspelbaar.
  • De temperatuurinstellingen voor het werken met ABS op deze specifieke printer zijn ongedocumenteerd. ABS is er in veel soorten en maten en de toe te passen temperaturen verschillen. Ik heb nu een profiel per kleur en type ABS (‘Perry Green 1.75 mm’), waarbij de temperaturen van de spuitinrichting en het bouwplatform maar ook de correctiefactor van de doorvoersnelheid is opgegeven.
  • ‘Plakken’ op het bouwplatform blijft met heel kleine voorwerpen (maar ook bijvoorbeeld de eerste opzet van schroefgaten) een probleem. De glazen plaat moet perfect schoon zijn, de temperatuur goed en de instellingen voor de doorvoer nauwkeurig genoeg ingesteld. Meestal gaat het nu goed, maar soms zie je bij de eerste laag al dat het ABS is verschoven en dan is het beter om de printopdracht af te breken en het opnieuw te proberen.
  • ‘Kromtrekken’ is een ander probleem waar ik nog een oplossing voor moet vinden. Grotere vlakken met scherpe hoeken hebben de neiging om een beetje te gaan omkrullen. Dat resulteert er vaak in dat het voorwerp door de printkop wordt geraakt en dan loskomt van het bouwplatform. De oplossing zou zijn, om hulpmateriaal rondom zo’n scherpe hoek te printen.

Instellingen en aanpassingen

De 3D printer doet het nu goed en ik heb er diverse kleine en grote voorwerpen mee geconstrueerd. Het printen duurt lang en er zijn veel dingen die mis kunnen gaan in het proces van gesmolten plastic in tientallen nauwkeurige 0,2mm laagjes op een verwarmde bouwplaat aanbrengen. Dat ligt voor het grootste deel aan het procédé en in veel mindere mate aan deze specifieke printer. Maar toch heb ik een te doen lijstje om het printen te verbeteren of te vergemakkelijken:

  • Nieuwe Z-as draadeinden met hoge nauwkeurigheid
  • Bouwplaat opnieuw parallel ten opzichte van de spuitgietinrichting te plaatsen
  • Stellen van het bouwplatform: er zit iets speling in de tandriem en het platform heeft zelf iets speelruimte
  • Geleiding van de ABS-draad: ik heb op dit moment nog geen voorziening, anders dan een stuk draad losknippen en er maar het beste van hopen, om de kilospoel met ABS automatisch te laten afrollen gedurende het printen