raise-d³: Milestone 2 geschafft, der Bausatz steht im Shop!

Ursprünglich lag der Fokus auf der Konstruktion von Drohnensystemen. Für die kompromissfreie Herstellung war mein Fabrikator aber einfach schlichtweg zu klein und konnte fast nur PLA drucken. Ich hab viel Zeit damit verbracht zu überlegen was ich mir für einen Drucker anschaffen sollte. Ich pendelte zwischen Ultimaker 2, Prusa Mk2 und Ryans MP3DP. Ich wollte aber zwingend ein Design das ich selbst relativ schnell anpassen kann, daher lag es nahe alles selbst entworfen zu haben um auch jeden Winkel des Aufbaus zu kennen und gleichzeitig tiefer in die Materie einzutauchen, da ich ja bisher das meiste Wissen bei Copter und Modellbau bzw Industrieelektronik erworben hatte.

Der erste Prototyp aus Siebdruckplatten vom örtlichen Baumarkt war schnell gebaut und hatte hohle 8mm “Linearwellen” aus Aluminum. Das war natürlich die aller unterste Grenze und trotz der recht krummen  Leitspindeln sahen die Drucke relativ gut aus. Es gab deutlich Artefakte in Z aber für ein schnelles Konzept ganz erträglich.

Aus den gewonnen Erfahrungen und einem besseren Gefühl für das Design erwuchs dann der d³. Es war zur Abwechslung mal sehr entspannend nicht auf jedes Gramm wie im Copterbau achten zu müssen. Die jetzt eingesetzten 10mm Stahlführungen, die leicht zu beschaffen sind zeigten dann auch eine wesentlich höhere Genauigkeit und ich war wesentlich zufriedener mit dem gesamten Design. Als schwierig stellte sich jedoch das finden von größeren Ebenen Betten heraus. Dieses musste dann auch noch kompensiert werden da der Holzrahmen sich gern mal um wenige ,05 Millimeter bewegte. Durch den einbau des Servo ausfahrbaren Z-Tasters konnte das nun auch behoben werden, nachdem einiges an gefiddel mit dem Minitronics, an dem ich die Pins falsch abgezählt hatte, glücklich zu Ende ging.

Das ganze sollte auf kleineren Fräsen herstellbar sein als Außenmaß kam daher für meine kleine MPCNC 400 x 400mm in Frage daher auch die etwas untypische Bettform. Ich fand es wichtig alles so einfach wie möglich herstellen zu können und externe Dienstleister zu vermeiden. Zwar musste ich letztendlich doch extern fertigen lassen da meine Fräse nicht ganz rechteckig war, wodurch sich auch der etwas höhere Preis erklärt aber hey ich konnte immerhin die zwei Protoypen unkompliziert direkt fertigen. Derzeit wird das externe fertigen von http://teil-q.de übernommen die nebenbei auch sehr schönes Modellbauzubehör anbietet.

Ja was soll ich sagen. Ich bin wirklich sehr zufrieden mit dem Design. Sicher ist da auch etwas Subjektivität und Stolz dabei aber die Drucke laufen wirklich gut. Ich hatte bisher 5 verschiedene Drucker im professionellen Einsatz und alle waren sie irgendwo gut bis auf ein Modell das nicht zum zuverlässigen Drucken zu bringen war trotz des guten Druckbilds. Ich wollte einfach die gesamte Baufläche voll stellen können und nach Beendigung meine, oft auch mal komplizierten, Teile ohne Artifakte vom Bett nehmen und verwenden können. Dort bin ich nun endlich angekommen auch dank des tollen E3D- Titan das nach dem beheben der Kugellagerprobleme mit Ballistol sehr schöne Ergebnisse abliefert.

Damit ich weiter entwickeln kann, vom Teemaker bis zum Y6 Hexakopter, bin ich natürlich auch auf ein Einkommen angewiesen daher hab ich den kleinen schon erwähnten Shop eröffnet über den ich einen kleinen Teil der Entwicklungskosten decken möchte. Daher würde ich mich freuen wenn einige das Gesamtprojekt unterstützen möchten und nebenher die Bauzeit verkürzen.

https://raise-uav.com/projekte/raise-three-d/

Das ganze ist so Open-Source wie möglich gehalten. Mit Freecad bin ich einfach zu langsam obwohl ich damit eingestiegen bin, daher musste ich auf das für Maker und Bastler kostenlose Fusion 360 umschwenken. Es gibt dennoch ein STEP Modell für weitere Kompatibilität.

raise-d³ BETA auf Thingiverse veröffentlicht

Da er nun schon längere Zeit am Käfig rüttelt, konnte ich nichts anderes tun als zumindest  die beta Version von meiner prusa I3 Interpretation in die Wildnis zu entlassen.

Meinen erhabensten Dank an folgende Vorreiter und Supporter:

  • Das RepRap Projekt (Die Basis)
  • Marlin Firmware Creators
  • Josef Prusa (I3 und Vorläufer)
  • Gina Häußge (Octoprint)
  • E3D
  • Ryan Ted Zellar (Ohne die MPCNC wäre ich nicht auf die Idee gekommen mir eine Fräse zu bauen)
  • Micha S.
  • gafu
  • Thomas Sanladerer (Motivation und Knowledge)
  • u.v.m

https://www.thingiverse.com/thing:2655471

Dokumentation etc. auf https://raise-uav.com/projekte/raise-three-d/ oder im Git repo (latest) hier

 

 

MPCNC – “Cornerdefender”

My MPCNC showed some significant flex on the four main feet. I wanted to solve this quickly with small amounts of material and without additional hardware, except screws.

It might look kind of funny and when you already modified your corners in some other way or got them low, the aren´t necessary I guess. If you still got most of the original parts, this little gem will help 🙂

Bring the two feet in place, screw them down and the clamp will bring up the tension on the struts.

Files Include modified feet.

https://www.thingiverse.com/thing:2548942

MPCNC- solved drilling issue

Surprise! I had a common chip clearance problem. I considered this as a cause from the beginning and also got some tips from the vicious1..com forum. I milled two complete sets of 3D-printer frames without problems so I couldn´t  believe that this was really the cause.

I drew a test pattern and managed to get it right with an additional ,5mm helical drilling movement. That seems enough for the chips to clear the hole.

I don´t have that much time to get into those issues but the parts didn´t came out perfectly rectangular yet. I tried to manually adjust the stepper position before powering it up but thats still not enough to get the precision I need. I´m using all of the available travel so I´m getting quite a big error in the end.

I need to readjust the frame and the feet as well.

MPCNC- maintenance and rework of the z-axis

I currently got some problems with drilling holes again. It seems there is something odd in the Z- axis. I didn´t assembled it carefully enough. I suppose that the spindle isn´t lowered in a straight line, instead it is tilted on the way down pushing the endmill into the material sideways and ripping a hole into my plywood.

I´m using this as a reason to reprint the tool- and steppermount.

When I originally build the MPCNC I had no drillpress and  the terrible idea to tap a M4 thread into the stainless. This is a bad idea as it clearly makes the alignment of the screws in the tool mount to the conduit almost impossible.

I redrilled the holes and I am now using the original path with the nut traps inside the conduit. Along with the adjustment of the leadscrew this hopefully improves the precision and rigidity of my z-axis.

Finished toolmount replacement. The one on the left was printed with an pre R17 BCN3D Sigma and the right one printed with my DIY printer.

Now everything is assembled again. The tubes are now “perfectly” straight and parallel. I used a glass plate to verify the alignment.

I did a short test run and I had the same result as before. A nice circular vibration and a not very pretty drill hole. I´m using a diamond cut endmill at the moment and went successfully through two sets of printer frames. I´ve been told in ryans formum (viscious1.com) that diamond cut bits are everything but ideal to dive 12mm into beech plywood. They are very robust so they were the only ones that survived when it came to an error. They are compressing the shavings within the hole and that leads to more and more pressure hence the heat rises and the endmill escapes in the circular movement.

In the past I ordered a endmill from sorotec which broke after some drilling operations. That left me confused what the error might be. I also tried a shorter endmill originally for aluminum which transported the shavings quiete nicely but was too short.

I ordered new endmills again and hopefully all the possible errors caused by the machine are gone and I get my drill patterns and contours out of one endmill.

Wish me luck!

 

 

MPCNC – finished dust shoe system

Inspired by one of my readers I had a look  at the dust shoe for the Kress again. I redesigned it completely and got rid of the additional tubes and clamps. I thought that it would be a good idea to have a highly flexible part between vaccum and CNC. If I had ordered the 20mm silicon tubes it may have worked as well but reducing parts is allways priority.

So in the end we got a pretty classic dust shoe here. It doesn´t have a brush at the bottom as it seems to work pretty good at the moment and I really like to see the endmill. However I included three holes at the bottom for a later brush design.

It works pretty good with lighter materials but GFK, aluminum or similar are not fully sucked up.

It has been printed in 0,3mm draft quality for testing purposes.

It has been released on thingiverse here http://www.thingiverse.com/thing:2119491

Now also available in my shop here

MPCNC – New KRESS FME800q tool-holder with dust shoe assembly

First render of the new tool holder with dust shoe, connected at the bottom. The goal was to stiffen the spindle for aluminum milling and the transition to a more comfortable suction system as I don´t like standing next to it for an hour.

The clamp itself has already been printed and the vaccuum attachment is on its way. I will see how this turns out and if I need some kind of brush to bridge the gap to the workpiece or if the pure airflow is strong enough to keep the chips and dust under control. The spindle is closer to the gantry and sits firmly clamped by two M4 screws with washers and nylocks.

Sorry for the bad print quality, it is printed in PETG and I didn´t dialed in the parameters carefully as this is a plain mechanical part with no optical ambitions 😛

Those are my preparations for the nex aluminum milling test runs and the upcoming bigger project that might cause lots of dust.

MPCNC – Long-term testing and material decisions

1. Long-Term observations on the XYZ part

I found a small crack in the XYZ gantry today. This is the second time that I´ve seen this. I milled some aluminum as you may know and I had a mild crash when setting up the endstops but I thought I was fast enough switching it off before it took damage. I printed some parts in the meantime and re tightened the XYZ assembly.

This is obviously a weak spot in the construction, at least if you over tighten the gantry. This is hard to measure as it will break sometime after tightening even without use. It was printed with the suggested high infill and outer wall settings but with a line infill instead of grid. That also could have influenced the partstrength.

The first time it happened on the upper XYZ part. I printed the replacement part out of PETG. It seems much stronger and surprisingly it is not bending the tiniest amount. I expected PETG to be tougher but more flexible but in direct comparison with the PLA part underneath in a tightened state on the machine this is way stiffer. (grey)

2. Conclusion

I´m reprinting the bottom XYZ part with PETG.
Thomas Sanladerer tested the same PETG in his filaween series and he confirmed the toughness of the material. The flexibility of PETG can be neglected in my opinion.

MPCNC filament spool holder

My Hobbyking Fabrikator prints just nice but there are times when the build volume is just not big enough. So why not use the capabilitys of the MPCNC for that? I used the MK8 Extruder and mount from Ryan and designed a compact spool holder that uses leftover parts I had from the CNC build. In my case those are two M8 metric screws with a length of 70mm, a nut and two 608 bearings. Combined it looked like this:Spool holder postion

MPCNC spool holder

The clamp for 25mm tubes is fastened with four M3 *16 and nylock nuts. It can be rotated to aim at the printhead. For now it is available for center holes of 53mm and a width of 53 mm spools.

It can be downloaded here: http://www.thingiverse.com/thing:2002909

 

MPCNC – Quickstart in DE

1. Gedanken zur Materialbeschaffung

Grundsätzlich ist es von Vorteil die gedruckten Teile sowie Fräser und Zubehör bei Ryan (Vicious1.com) zu bestellen. In die Konstruktion und den Service fließen viele Arbeitsstunden. Man sollte zumindest eine Spende in Erwägung ziehen um das Projekt zu unterstützen.

2. Druckteile

Die gedruckten Teile benötigen je nachdem was für Drucker man zur Verfügung hat und der dafür freien Zeit 1- 2 Wochen. Es ist aber durchaus schaffbar und macht einen Teil der Faszination für diesen Router aus. Die Teile sind gut konstruiert und lassen sich auf einem kalibrierten Drucker sauber herstellen, ohne große Nachbearbeitung. Gedruckt habe ich sie mit den von Ryan empfohlenen Einstellungen. Aufgrund der langen Druckzeit empfehle ich bei einer Schichthöhe von Oberhalb 0,2 mm zu bleiben. Die Genauigkeit ist vollkommen ausreichend und die Druckzeit bleibt erträglich. Verwendet hab ich PLA und PETG von “Das Filament” genaueres dann in der Teileliste. PETG ist zwar zäher aber leider auch flexibler deswegen ist die PLA variante zu bevorzugen, wie ich später feststellte.

3. Mechanische Komponenten

Je nachdem wieviel man ausgeben möchte kann man hier natürlich auch hochwertigere Komponenten verwenden. Ich habe mich für Edelstahl entschlossen da ich auch die Bearbeitung von Aluminium im Sinn hatte.

Die größe des Routers spielt eine entscheidende Rolle. Möchte man Aluminium oder Komposite verarbeiten sollte man unter einer Gesamtgröße von etwa 70 x 70 cm bleiben. Umso kleiner umso stabiler wird das ganze natürlich. Auch die Höhe wird vom angestrebten Verwendungszweck mitbestimmt. Möchte man die MPCNC als 3D Drucker verwenden ist es hierbei jedoch sinnvoll mindestens 10 cm finale Bauhöhe zu bekommen. Ich habe mich für eine nutzbare höhe von 15 cm entschieden. Um Aluminium und GFK fräsen zu können hab ich mir einen erhöhten Arbeitstisch gefertigt, der dann die Höhe zum Mittelpunkt der sich kreuzenden Streben minimiert. Die Standfüße sind natürlich dann trotzdem lang und geben etwas nach aber zumindest das Spiel im Werkzeugkopf und somit die Abweichung am Fräser ist minimiert und die Vielseitigkeit bleibt erhalten.

Die Rohrlängen können mithilfe dieses kleinen Tools ermittelt werden. Simple MPCNC Calc

In meinem Fall hab ich also bei einer Gesamtgröße von 70 x 70 cm eine Bearbeitungsfläche von 40 x 40 cm und eine Bauhöhe von 15 cm. Meine Tests bestätigen dabei eine gute Fräsleistung sowie genug Raum um das ganze als 3D Drucker zu betreiben. Die Werte für die Rohre können natürlich gerundet werden um den Schneidvorgang zu vereinfachen.

4. Elektronische Komponenten

Ich habe die empfohlenen Steppermotoren verwendet. Da hier zwei Stepper pro Achse werkeln bringen diese ausreichend Drehmoment für alle bisher getesteten Materialien und Geschwindigkeiten mit.

Als Steuerung kommt ein RAMPS 1.4 board und ein originaler Arduino Mega 2560 zum Einsatz. Zusammen mit den DRVs ist das auch die empfohlene Konfiguration. Alternativ könnte man ein Smoothieboard verwenden welches ein wenig intelligenter beim Fräsen vorgeht und feinere Abstufungen bei runden Formen ermöglicht. Dafür gibt es allerdings keine vorkonfigurierte Firmware und auch der Preis ist logischerweise etwas höher. http://smoothieware.org

Die Kress FME 800 ist eine gute Wahl als Frässpindel. Genügend Leistung, geringeres Gewicht als bei Beispielsweise Suhner und präzise im Rundlauf. Ich hatte bisher noch nicht beobachten können das die Leistung der 800 Watt Version nicht ausreicht. Selbst bei schnellen Aluminium Schnitten ist die Drehzahl nicht eingebrochen zumindest mit den bisher verwendeten 3mm Fräsern. Die Lautstärke ist recht hoch und liegt etwas Oberhalb des üblichen Staubsaugers aber da hilft wohl nur eine HF Spindel. Zu dem Thema hatte ich mich kurz informiert und was qualitatives und halbwegs bezahlbares konnte ich nicht finden, bis auf die dubiosen “Chinaspindeln”. Dennoch scheint es eine ganze Menge Leute zu geben die mit dieser Alternative zufrieden sind.

Bei der Stromversorgung hab ich mich für die 30 A Version entschieden. Das ist prinzipiell nur nötig wenn man später 3D Drucken möchte und grössere Heizbetten verwendet. Für gewöhnlich reicht ein Netzteil mit um die 10 A (12V) locker aus.

5. Kleinteile und Zubehör

Optional aber hilfreich sind Sachen wie Endstops für Werkzeugwechsel, Energieketten für die sichere Führung der Kabel und ein LCD mit SD Karten slot für PC freien Betrieb.

6. Teileliste mit Link

Hier ein Beispiel zu den verwendeten Komponenten und wo man sie bekommt. Ich habe gute Erfahrungen mit diesen Lieferanten gemacht daher liste ich sie auf. Bitte trotzdem selbst prüfen ob die Teile geeignet sind. Dafür kann ich keine Garantie geben.