Fail der Woche: Mein 3D-Drucker-Upgrade

Nachdem ich mir jahrelang die Hände an den freiliegenden Gewinden meines Prusa Mendel i2 geschnitten hatte, war es Zeit für ein längst überfälliges Upgrade. Ich wollte nicht einfach einen neuen Drucker kaufen, weil es keinen Spaß macht. Also beschloss ich, einen neuen Rahmen für meinen Drucker zu kaufen. Ich habe mich für den P3Steel entschieden, eine lasergeschnittene Stahlversion des Prusa i3. Er leidet nicht unter den potenziellen Rechtwinkligkeitsproblemen des Vanilla i3 und ist dank des Stahls weniger wackelig als Drucker mit Acryl- oder Holzrahmen ähnlicher Bauart.

Ich habe von meinem neuen Rahmen eine enorme Steigerung der Zuverlässigkeit und Druckqualität erwartet. Ich wollte weniger Zeit damit verbringen, damit herumzufummeln, und mehr Zeit mit dem Drucken. Meine größte Hoffnung war, dass der Wechsel zur M5-Gewindeschraube anstelle der beim i2 verwendeten M8-Schraube meine Z-Layer-Genauigkeit verbessern würde. Ich ließ meinen alten Drucker gerade lange genug laufen, um die Teile für meinen neuen auszudrucken, und baute voller Freude meinen neuen Drucker zusammen.

Ich habe nicht gewartet, bis die gesamte Elektronik gut montiert war. Nein. Es war Zeit. Ich habe es angezündet. Ich hatte den quadratischsten, leisesten und genauesten Druck mit atemberaubend ausgerichteten Z-Schichten erwartet. Ich habe davon nichts mitbekommen. Überall auf meinem Druck war eine deutliche und sichtbare Welle zu erkennen. Mein erster Gedanke war, dass ich zu stark extrudierte. Sicherlich konnte meine glänzende neue Mechanik nicht schuld sein. Außerdem habe ich diesen Drucker gebaut und bin ein guter Druckerbauer, der weiß, was er tut. Überextrudieren scheint ein Problem mit der Z-Achse zu sein. Also habe ich meine Extrusion optimiert, bis sie perfekt war.

Es hat nicht funktioniert. Mein nächstes Ziel waren die Gewindestangen. Ich vermutete sie, weil der Lieferant, bei dem ich das Kit gekauft hatte, mir wirklich schrecklich glatte Stäbe geschickt hatte. Es handelte sich um ungehärtetes, ungeschliffenes, nicht gerades, normales altes Stahlstangenmaterial. Als Lagermöglichkeit unbrauchbar. Am Ende musste ich die Stangen meines alten Druckers zerschneiden und ein Projekt, das ich für sie geplant hatte, abbrechen. Daraus folgte logischerweise, dass die Gewindestange, die sie mir geschickt hatten, ebenfalls Müll war.

Ich rannte zum Baumarkt, kaufte eine brandneue M5-Stange, einige neue M5-Muttern (diesmal mit einer echten Klasseneinstufung) und ging nach Hause. Ich verbrachte eine Stunde damit, die Stangen gerade auszurichten, bis sie ohne erkennbare Spitzen auf der Oberfläche meines Schreibtisches rollten. Ich habe die neuen Stangen anstelle derjenigen installiert, die mit dem Drucker geliefert wurden. Kein Ergebnis. Tatsächlich waren die neuen Ruten wackeliger als die alten.

Zu diesem Zeitpunkt war ich etwas frustriert. Ich startete einen Ausdruck und beobachtete meinen Drucker so genau ich konnte, wobei ich jede sichtbare Abweichung bemerkte. Als Kupplung für meine Z-Gewindestangen und den Schrittmotor habe ich ein Stück Gummischlauch verwendet. Während ich den Druckerbetrieb beobachtete, bemerkte ich, dass die Gewindestangen gelegentlich eine halbe Umdrehung lang in der Kupplung rutschten und dann bei der nächsten Richtungsumkehr der Motoren wieder in ihre vorherige Ausrichtung zurückkehrten. Aha! Ich habe ein anderes Projekt auseinandergenommen und einige flexible Spiralkupplungen entfernt. Ich habe den Gummischlauch ausgetauscht.

Ich war verblüfft. Die Druckqualität hat sich kaum verbessert. Wie? Ich hatte einen offensichtlich sichtbaren Fehler im Drucker behoben. Anscheinend war das Ausrutschen so wiederholbar, dass es sich einfach von selbst aus der Gleichung löste. Okay. Nun, mir ist aufgefallen, dass der Innendurchmesser meiner Kupplungen nicht genau auf die Gewindestange abgestimmt war und die Stange nicht perfekt auf die Welle des Steppers ausgerichtet war. Das könnte zu etwas Wackeln führen. Also verbrachte ich einige Zeit mit Kaptonband und brachte die Gewindestangen so zentriert wie möglich zum Laufen, ohne zur Drehmaschine im Hackerspace laufen zu müssen.

Sicher ist es das. Ich habe fast jede Komponente des Z mindestens einmal ausgetauscht. Leider wackelt es immer noch. Ich war kurz davor, jeden Anspruch auf Techniker, Ingenieur, Hacker usw. aufzugeben und Jodeln zu studieren oder über Landstreicherei nachzudenken. Ich beschloss, mir den Drucker noch einmal genau anzusehen und zu sehen, ob ich irgendetwas, überhaupt irgendetwas, mit dem Z nicht feststellen konnte.

Da fiel mir bei genauem Hinsehen auf, dass die Z-Stange in einem Winkel von einem Grad in die Führungsmutter einzudringen schien. Wenn die Leitmutter in einem Winkel eingeführt wurde, bedeutete das, dass sie sich bei jeder Drehung verbiegen musste. Das wäre zu 100 % die Ursache für das Wackeln, aber es gab ein Problem mit der Theorie. Wie kommt es überhaupt dazu, dass eine starr gehaltene Stange und eine genau platzierte Gewindestange aus der Flucht geraten?

Mein erster Gedanke war, die Schuld meinem alten Drucker zu geben, da dieses Teil darauf gedruckt wurde. Der i2 hatte Probleme beim quadratischen Drucken. Es waren oft Parallelogramme, besonders im Z (völlig meine Schuld). Vielleicht war der Teil, der die Mutter und die Lager hielt, nicht quadratisch. Wenn es sich in die eine oder andere Richtung neigte, könnte das sicherlich dieses Problem verursachen. Also habe ich sorgfältig neue Teile ausgedruckt und meinen Drucker wieder genau so zusammengebaut, wie er vorher war. Ich weiß, dass mein neuer Drucker quadratisch ist. Ich habe gemessen. Diese neuen Teile müssen das Problem also beheben. Sie müssen.

Landstreicherei, oder? Ich meine, die frische Luft, keine Wäsche waschen zu müssen, ab und zu kostenloses Essen und einfach nur durch das Land laufen. Tag für Tag leben... Trotz der neuen Teile wackelte es immer noch. Was könnte ich sonst noch reparieren? Also saß ich da und dachte etwa zum fünfzigsten Mal ernsthaft darüber nach, und zu meiner Überraschung fand ich es heraus. Es war Zeit, meinen Präzisionsmechanismus-Einsteller herauszuholen.

Meine Logik ging so. Eine Seite des Mechanismus hält die glatten Stangen für das X an Ort und Stelle. Die andere Seite hat Löcher, die das ganze Teil durchziehen. Wenn Sie den Drucker zusammenbauen, müssen Sie die Stangen durch das eine Teil schieben und sie im anderen einsetzen. Nun, da ich schlau war, habe ich die Löcher beider Teile so aufgebohrt, dass ein fester Presssitz entsteht. (Bei Kunststoff können Sie den glatten Stab in einen Bohrer einspannen und durch das Loch führen, dann entsteht tatsächlich eine ziemlich gute Presspassung.)

Dies führte dazu, dass beide Seiten die Rute sehr sicher halten konnten. Das Design des toolson P3 ist sehr clever. Eine Seite hält die Stäbe stabil. Die andere Seite kann gleiten. Es mag den Anschein haben, als wäre die Maschine ungenau, wenn die Stangen gleiten könnten, aber das ist nicht der Fall. Die Stangen halten die Düse nur in ihrer Z-Position. Die Richtung, in die sie gleiten können, ist die X-Position. Die X-Position der Düse wird jedoch durch das Band bestimmt. Die Stäbe sind überhaupt nicht beteiligt. Der Riemen wird durch die Stangen bis zu dem Teil gespannt, der den Stepper hält. Die X-Position des rechten Schlittens hat also keinen Einfluss auf die X-Position der Düse.

Das war viel, aber theoretisch bedeutet das, dass sich eine Seite, wenn sie gleiten kann, selbst an den Z-Stangen ausrichtet. Es sollte theoretisch unmöglich sein, die Z-Stäbe aus der Ausrichtung zu bringen, wenn die Stäbe richtig an Ort und Stelle gehalten werden. Das heißt, es sei denn, Sie stellen die Durchgangslöcher absichtlich mit einer Presspassung her – und da habe ich versagt. Anstatt also, dass das Teil entlang der Welle gleitet, bis es bequem im Gleichgewicht ruht. Ich könnte mir eine Stelle auf dem Schaft aussuchen, an der es sitzen soll. Da ich unter einer Zwangsstörung litt, habe ich dafür gesorgt, dass meine Schäfte perfekt mit dem Ende des Kunststoffteils übereinstimmten.Biegen Sie beide Stangen nach innen.Dies verursachte den Winkel, den ich sah.

Ich habe mit meinem Präzisionsmechanismus-Einsteller darauf geklopft, was ihm genug Kraft gab, um die Haftreibung zu überwinden und die Feder nahezu ins Gleichgewicht zu bringen. Ich habe den Drucker hochgefahren. Und siehe da, mein Z hat sich dramatisch verbessert. Das Titelbild hat ein Vorher und Nachher.

Ich habe immer noch einige Probleme (wahrscheinlich, weil ich bei dem Versuch, das Problem zu beheben, viele Dinge kaputt gemacht habe). Mein Z ist nicht perfekt. Meine nächsten Schritte bestehen darin, Gewindestangenlängen bei McMaster zu bestellen, da deren Gewindestangen eine Toleranz beim Gewinde haben und hoffentlich gerader sind. Ich möchte auch die Edelstahlmutter für eine bessere Passform durch eine Messingmutter ersetzen.

Ich würde auch gerne den Durchgangslochteil nachdrucken und auf eine schöne Gleitpassung reiben. Theoretisch wird dies meine Z-Probleme lösen, aber hey, es könnte einfach etwas anderes sein. Hat noch jemand eine ähnliche Debugging-Geschichte?

„Fail of the Week“ ist eine Hackaday-Kolumne, die das Scheitern als Lerninstrument feiert. Helfen Sie dabei, den Spaß am Laufen zu halten, indem Sie über Ihre eigenen Fehler schreiben und uns einen Link zur Geschichte senden – oder Links zu Fehlerberichten einsenden, die Sie auf Ihren Internetreisen finden.