Schrittmotortreiber passiv kühlen

Um den Drucker leiser zu bekommen ist mein erster Schritt immer, TMC2100 Schrittmotortreiber zu verbauen. Das sind die leisesten, mir bekannten, Pololu-kompatiblen Treiber. Leider sind es auch die, die am meisten Kühlung benötigen, wozu ich bisher immer einen kräftigen Lüfter über dem Treiber-Board montiert habe. Ich habe auch schon verschiedene Kühlkörper genauestens untersucht und auch hier im Blog darüber geschrieben. Mein derzeitiges Setting sieht immer so aus und läuft tadellos:

Noch besser wäre natürlich der massive Kupferkühlkörper, dieser kann aber nicht auf jedem Board betrieben werden, da er über den Treiber hinausschaut. Bietet sich also nur auf Boards wie z.B. dem Rumba an:

Diesmal will ich es aber anders machen: Ich habe mir vorgenommen, die Treiber passiv zu kühlen!

Die Voraussetzung dafür bringen die TMC2100 von Haus aus schon mit: sie sind auf der Oberseite komplett unbestückt und flach:

Ideal also, um sie gegen eine Kühlfläche pressen zu können. Da es einfacher ist, die Treiber zu einer Kühlfläche zu bringen, als die Kühlfläche zu den Treibern, habe ich dazu einfach die Pins mit 0,08mm² Flachbandkabel verlängert.

Beim anlöten der einzelnen Drähte habe ich darauf geachtet, dass das Lötzinn weit durch das Loch in der Platine durchläuft und noch auf der anderen Seite für Kontakt sorgt, damit ich anschließend die Oberseite flach schleifen konnte:

Schließlich stehen nach dem Löten die einzelnen Lötaugen ja über und würden ein anpressen unmöglich machen. Gleichzeitig habe ich die Brücke von GND zu CFG1 mit der Verdrahtung realisiert. Die fertigen Treiber sehen dann so oder so ähnlich aus, zum Vergleich nochmal meine Standard-Variante:

Anschließend konnten die Treiber mittels nichtleitender Wärmeleit-Klebefolie montiert werden. Nach meiner Recherche ist die beste verfügbare Folie vom Hersteller 3M mit nur 0,19mm Dicke. Hier der Link zum Datenblatt der Folie und wer es selber ausprobieren will, hier der Ebay-Link (etwa 5€/100cm²).

Da der Rahmen meines vierten Druckers aus 4mm Aluminium-Blech besteht, lag es nahe, diesen auch gleich als Kühlkörper mit zu nutzen:

Ein 3D-Benchy habe ich mit diesem Aufbau bereits ohne Probleme gedruckt. Das Blech wurde dabei deutlich warm. Eine sinnvolle Ergänzung wird in Zukunft ein weit herunter geregelter Lüfter, z.B. ein 12V-Lüfter an 5V, dieser sollte unhörbar für eine noch bessere Konvektion sorgen. Der Grund: selbst eine minimale Luftströmung erhöht die Kühlleistung eines Kühlkörpers extrem. Und der Rahmen meines Druckers bleibt so vielleicht noch etwas kühler.

Präzisionszuschnitt - Millimetergenau!

So oder so ähnlich las ich die Artikelbeschreibung im Onlineshop eines Metallgroßhandels und bestellte prompt, da ich eine millimetergenaue plane Schnittkante benötigte. Und selber plan feilen, neee, das wäre wirklich Arbeit gewesen.

Was dann allerdings den Weg zu mir nach hause gefunden hat, sah nicht nach Präzision aus:

Der Sägeschnitt war in 2 Ebenen schief, die Teile dann auch noch unterschiedlich lang. Per eMail schrieb der Großhandel, dass "das in den üblichen Toleranzen liegt". Präzision!

Ein netter Forenuser aus dem reprap.org Forum hat mir dann freundlicherweise unter die Arme gegriffen. Und was der gezaubert hat, kann sich wirklich sehen lassen:

Top! Danke Sven!

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.

der größere Drucker nimmt Form an

Heute endlich mal Zeit  gehabt:

Der Rahmen steht und ist ausgerichtet. Z-Achse montiert und ausgerichtet. Wenn die X und Y-Achse montiert sind, werde ich mal schauen, wie weit zur Seite ich das Druckbett schieben kann, damit ich eine Park-Position für das Hotend einrichten kann, die etwas weiter weg vom Druckbett ist. 

Die Platten sind da!

Die Sammelbestellung der Druckbett-Platten aus dem reprap.org-Forum habe ich heute abgeholt!

Und weil ja die Frage aufkam, ob die Seiten überhaupt abgekantet werden müssten:

Ich musste schon relativ feste drücken, um das 4mm-Alu-Blech auf die Länge zu verbiegen. Aber schaden wirds sicherlich nicht. Mir wurde gesagt, dass Bleche mit Sicken oder Kantungen weniger "singen" - was auch immer das heißen mag :D

Dann ging es auch schon ans verpacken. Und da ich mich selbst immer riesig freue, wenn etwas richtig gut verpackt ist, hab ich mir auch richtig Mühe gegeben, die Teile ordentlich auf die Reise zu schicken:

Die DiBond-Platten sind da!

Heute habe ich die DiBond-Platten abgeholt:



Astreine Qualität, absolut winklig und auf Maß geschnitten, besser gehts nicht  seefew wird sich auch freuen, der bekommt die andere Hälfte 

Danach die Platten direkt montiert, hinten, unten, rechts und links:

Was mir bei diesem Schritt aufgefallen ist:

Denkt daran, wie dick eure Platten sind und wieviel ihr in das Profil hineinschrauben könnt. Meine Platten sind 3mm, die Profile können ca 6mm tief eine Schraube aufnehmen. Macht 9mm die die Schrauben lang sein dürfen, wenn NICHT gesenkt wird. Eigentlich wollte ich Senkkopfschrauben nehmen, aber die müssten ca 2,3mm tief gesenkt werden (kriegt man ja nie so genau hin, also fast durch) und dann dürfte die Schraube nur noch 6mm lang sein. Schonmal versucht, im örtlichen Schraubenhandel M4x6 Senkkopf-Schrauben zu kaufen? Nein? Dann viel Glück  Ich hab jetzt einfach M4x8 Innensechskant-Zylinderkopf-Schrauben genommen, die hatte ich hier noch zu hauf rumliegen. Da der Kopf dieser Schrauben aber doch sehr klobig ist, hab ich bei ebay jetzt "100 Linsenkopf Inbus ISO 7380 M4 x 8 EDELSTAHL A2 M4x8" bestellt, die sollten besser aussehen 



Neuer Stand der BOM mit dieser Bestellung: ganz knapp unter 700€