Sonntag, 27. September 2015

Einpress-Muttern für haltbare Gewinde in 3D-Druckteilen

Wenn man mechanische Funktions-Teile konstruiert, kommt man irgendwann nicht mehr drum herum, Schrauben einzusetzen. 
Bisher habe ich das immer so gelöst, dass ich auf der einen Seite das Loch für die Schraube gelassen habe, wenn möglich mit einer (Zapfen-)Senkung für den Schraubenkopf und auf der anderen Seite eine 6-eckige Aussparung für die Mutter:


Beispiel: 6-eckige Aussparung für eine Mutter
Da diese Art der Konstruktion aber relativ viel Platz benötigt und es auch nicht immer möglich ist, eine Mutter entsprechend zu platzieren (Beispiel: Sackloch) habe ich mich nach Alternativen umgesehen und bin auf so genannte Einpressmuttern aus Messing (ebay-Link) gestoßen. 

Einpressmuttern M4 aus Messing
Diese können komplett in einem Sackloch versenkt werden und stellen anschließend ein haltbares Gewinde im Kunststoff des 3D-Druckteils dar.
Zum Einsetzen habe ich die Einpressmutter auf eine Schraube geschraubt und über einem Heißluftfön erhitzt. Anschließend die heiße Mutter inkl. Schraube in das vorgesehene Loch gedrückt, ausgerichtet und abkühlen lassen. Wenn man keinen Heißluftfön zur Hand hat, kann man die Mutter auch auf die Spitze eines Lötkolbens stecken und mit leichtem Druck in das vorgesehene Loch drücken. Nachteil an der Lötkolben-Version: Das weiche Plastik, dass von der Mutter verdrängt wird, kann innen in den Gewindegang fließen und so das Gewinde blockieren.

Da ich wissen wollte, wieviel diese Art der Schraubverbindung aushält, habe ich anschließend versucht, die Einpressmuttern wieder aus dem Druckteil herauszureißen.

Diesen Versuch habe ich mit Video dokumentiert:


Fazit:
Ich habe jetzt echt Vertrauen in diese Art der Schraubverbindung. Das Gewinde sitzt viel, viel fester im Druckteil, als ich es erwartet habe. Ich werde diese Muttern jetzt öfter einsetzen!

Donnerstag, 24. September 2015

Abdeck-Kappe für Winkelverbinder

Der Rahmen des Skimmy V3 ist mit Winkelverbindern montiert. Da ich die passenden Abdeck-Kappen in schwarz nicht benutzen wollte, sondern lieber welche in Farbe, habe ich mir welche gezeichnet. Hier das Ergebnis:





Das Teil gibts natürlich wie immer zum Nachdrucken: thing:1033573
Dort ist auch die STEP hinterlegt, falls ihr das Teil remixen wollt.

Und los geht's!

Ein wenig ungeduldig habe ich auf die Lieferungen gewartet, mit denen alles anfängt:


  • Motedis lieferte die Aluminiumprofile, 30x30mm Typ B Nut 8 und sämtliches Zubehör zur Montage, wie Winkelverbinder, Hammermuttern und passende Schrauben. Ich möchte an dieser Stelle wieder betonen, dass Hammermuttern zwei große Vorteile gegenüber Nutensteinen besitzen: Sie sind sehr viel günstiger und lassen sich ohne Probleme nachträglich einschwenken. Das lästige haargenau-vorausschauende Einsetzen entfällt, ebenso die Demontage der mühsam ausgerichteten Profile, weil man einen Nutenstein vergessen hat ;-)
  • von IGUS kamen die Linearschienen T15 und sechs passende Linearwagen TW-15.
  • Eine 8mm dicke, 33cm x 33cm große Aluminium-Guss-Platte, feingefräst und PEI-beschichtet
  • versteckt in der schwarzen Box jede Menge Kleinteile und Bauteile, die später noch benötigt werden.


Nicht viel später stand der äußere Rahmen, vorsichtig und mit Gefühl (und einem kleinen Schon-Hammer) möglichst genau ausgerichtet und fest verschraubt.



Bis zum Abend habe ich dann alle wichtigen Profile einbauen und genau ausrichten können. Dazu wurde alles auf ±0,2mm Toleranz montiert. Das muss wird reichen.



Noch ein paar Profile montiert und grob ausgerichtet, bei denen sich erst im weiteren Verlauf die genaue Position herausstellen wird.


Hier sieht man den Rahmen auf dem Kopf gestellt und mit montierten Füßen. So konnte ich die Stellen besser erreichen, an denen die Motoren und die Lagerböcke für die Z-Achse montiert werden.



Die Motoren für die Z-Achse habe ich mit fertigen Steckern versehen und ansehnlich verpackt.



Dann ging es weiter mit den Linearlagern von IGUS und die genaue Ausrichtung der Linearschienen zueinander. Dank des exakten Aufbaus des Rahmens war das Ausrichten sehr einfach und die Schienen waren auf anhieb parallel.



Detailansicht der Z-Achse / TR10x2 mit Motor und IGUS-Mutter. (immer noch auf dem Kopf)




Am nächsten Tag habe ich dann die Halterung für das Druckbett gezeichnet und gedruckt. Das ist der Halter für die Seite, auf der nur ein Linearwagen montiert wird. 



Hier das Druckteil für die Seite, auf der zwei Linearwagen montiert werden.



Der Rahmen mit montiertem Druckbett-Träger ist jetzt soweit fertig.

Ich habe zwischendurch noch ein Video gemacht, damit man eine Vorstellung der Linearwagen bekommt:

Die Linearwagen sind beim Verfahren fast geräuschlos, man hört nur ein leichtes "schleifen", vergleichbar mit einem Blatt Papier, dass man über den Tisch schiebt, im Video kaum zu hören.
Die Seite mit den zwei Linearwagen ist spielfrei eingestellt, gegenüber hat der Linearwagen eingestelltes leichtes Spiel in Y-Richtung.

Mittwoch, 9. September 2015

Und los gehts mit einem neuen Drucker: "Skimmy V3"

Heute fiel der Startschuss zu meinem neuen 3D-Drucker als Abschluss-Projekt für meinen Elektrotechniker. Ich werde dabei die elektronischen Aspekte genauer beleuchten, verschiedene (praktische) Vergleiche von diversen Elektronikbauteile erstellen, die Elektrik berechnen und korrekt ausführen und anschließend alles dokumentieren und im reprap-wiki veröffentlichen.
Der Drucker wird von mir unter der Bezeichnung "Skimmy V3" erstellt, eine Anlehnung an meinen Foren-Nick im reprap.org-Forum und weil es der dritte Drucker ist, den ich baue.

3D-Modell von "Skimmy V3"

Dem Startschuss gingen ca. 2 Monate fast tägliche Sitzungen im CAD-Programm voraus, wobei der Drucker verschiedenste Versions-Stufen durchlebte - davon sind etwa 5 Iterationen explizit ausgeplant und wieder überarbeitet worden. Ich möchte hier ausdrücklich die Firma IGUS für den freundlichen und unkomplizierten Support und die Konstruktions-Beratung erwähnen, die sogar einen Teil der Bauteile kostenlos zur Verfügung stellt. Weiterhin konnte ich bei der Konstruktion auf das Fachwissens eines Freundes mit Maschinenbau-Studium zurückgreifen, der ebenfalls einen 3D-Drucker mit IGUS-Gleitlagern als Projekt für seine Master-Arbeit aufbaut.


Eine der Iterationen, hier noch mit Drylin-W Linearführungen
Optionale X-Achse mit Karbonträger
Es stand von Anfang an fest, dass ich keine Linearwellen und Kugelumlaufbuchsen mehr einsetzen werde. Zwar lieferten diese (und liefern immer noch) bei meinen bisherigen Druckern konstante und zuverlässige Ergebnisse ab, aber aufgrund der deutlich größeren Baugröße des "Skimmy V3" erwarte ich, dass Linearwellen hier an ihre Grenzen stoßen sollten. Außerdem möchte ich einen wartungsarmen und vor allem schmiermittelfreien 3D-Drucker aufbauen - ein weiterer Punkt der für die Drylin-Technik von IGUS und gegen konventionelle Linearlager spricht.


Detailansicht der 5 IGUS-Gleitschienen
Schlussendlich habe ich mich auf eine Druckraumgröße von 27dm³ festgelegt, oder in Kantenmaßen gesprochen: 30cm x 30cm x 30cm. Damit für die von mir weiterhin geplanten, zukünftigen Erweiterungen des Druckers (z.B. das drucken mit verschiedenen Farben und/oder Materialien gleichzeitig) noch ausreichend Platz vorhanden ist, wird der Drucker Außenmaße von 60cm x 60cm bei einer Höhe von etwa 80cm haben. Bei diesen Maßen ist jedoch sämtliches Equipment, elektrisch und mechanisch, innerhalb des Druckers untergebracht - es werden keine Filamentrollen außerhalb des Druckers verstaut oder z.B. Bowdenschläuche herausschauen.

Als weiteres nennenswertes Feature plane ich, den Drucker dekorativ zu beleuchten, ein Umstand, den mir eine spezielle Kunststoff-Verkleidung ermöglicht, die mir freundlicherweise von der Firma Vink aus Emmerich kostengünstig zur Verfügung gestellt wird.