Projektarbeit der 4AWM 2011/2012 Projektverantwortlicher: Herr Friedrich Schertler 3D-Drucker 2012 Seite 1 von 15
Unser Team Kevin Fröschl Malcolm Kessler Firma Lercher Firma Lercher 3D-Drucker 2012 Seite 2 von 15
Das Projekt: 3D Drucker Kurzbeschreibung des Projekts: Ein 3D-Drucker (dreidimensionaler Drucker) ist eine Maschine, die dreidimensionale Werkstücke aufbaut. Der Aufbau erfolgt Schichtweise (Layer). Meist werden Kunststoffe, Kunstharze oder Metalle geschmolzen und dann aufgetragen. In unserem Fall wird eine Kunststoffstange mit Hilfe eines Extruders geschmolzen und durch eine Düse (Ø0,3) gedrückt. Dieser Faden wird dann durch die Bewegung der Achsen Schicht für Schicht auf dem Heizbrett aufgelegt. So entsteht dann schlussendlich ein fertiger Kunststoffteil. 3D-Drucker 2012 Seite 3 von 15
Inhalt: 1. Projektfindung und Organisation 5 2. Recherche und Lieferantenvergleich 6-7 3. Zusammenbau 8 4. Software u. Elektronik 9 5. Fazit 10 6. Technische Anforderungen 11 7. Tagesberichte 12 Projektfindung Die Idee für das Projekt haben wir im ersten Halbjahr von unserem CAD Lehrer Herr Schertler bekommen. Wir waren sofort davon fasziniert, da wir in der 3.Klasse auf der Intertech zum ersten Mal das Prinzip des 3D Druckers entdeckt haben und damals schon scherzhaft sagten, so einen müsste man als Projekt machen. 3D-Drucker 2012 Seite 4 von 15
Organisation Aufgabenbereiche: Kevin Fröschl: Malcolm Kessler: Projektleiter Grundaufbau Kalibrierung Dokumentation Software Elektronik Da unser Projekt Team nur aus 2 Personen bestand, haben wir uns oft Arbeit der verschiedenen Bereiche geteilt. Recherche und Vergleich Die erste und eine der wichtigsten Arbeiten war die Recherche. Wir mussten herausfinden, wie das Prinzip eines Selfmade 3D Druckers funktioniert. Dabei sind wir auf das RepRap Open Surce Projekt gestoßen. In dem werden schon seit mehreren Jahren 3D Drucker in Eigenproduktion gebaut und weiterentwickelt. Auf der nächsten Seite ist eine Übersicht über die Entwicklung des Projektes. Wir entschieden uns dafür eine Prusa Mendel zu bauen. Jetzt war nur noch abzuklären, wo wir unsere Teile kaufen: Hierzu erstellten wir eine Vergleichsliste. 3D-Drucker 2012 Seite 5 von 15
Vergleichsliste: GRRF PRotos Romscraj(Singapur) Zumsel 3DStuffmaker (Indien) 1x Druckplatte x x x x 1x Trägerplatte x x x x 1x Heizplatte x x 1x Extruder x x x x 1x Hot End x x x x 1x RAMPS Board x x x x 1x Arduino 2560 x x x x 5x Stepsticks x x x x 5x Kühlkörper x x x x 4x Schrittmotoren x x x x 3x Mechanischer Endschalter x x x x 10x Kabel x x x x 2x Thermostat x x x x 1x Zahnriemenset T5 X and Y x x x x Kunststoffteile x x x x Schrauben und Muttern x x x x Software x x 3D-Drucker 2012 Seite 6 von 15
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Zusammenbau Als wir endlich einen Teil der Teile hatten, fingen wir mit dem Zusammenbau an. Die erste Aufgabe war es die Kunststoffteile zu entgraten. Dann fingen wir an die Grundteile für die Achsen zusammenzubauen. Als erstes bauten wir den Schlitten für die Y- Achse, darauf die X-Achse. Das Gestänge für die Z-Achse haben wir auch schon vorgebaut. Für den Extruder mussten wir auf eine M8 Sechskantschraube eine Verzahnung schneiden. Außerdem mussten wir darauf achten, dass wir die Düse exakt im 90 Winkel montierten. Beim Rahmen war es wichtig die richtige Reihenfolge des Zusammenbaus zu berücksichtigen, da man sonst einiges wieder auseinander nehmen musste. Zuerst haben wir die zwei äußeren Dreiecke zusammengebaut, dann die Querstreben. Die genauen Abstände stellten wir danach ein. Die Führungen für die Z-Achsen richteten wir mit einer Wasserwaage und einer Schnur ein. 3D-Drucker 2012 Seite 8 von 15
Software und Elektronik Unsere Elektronik besteht aus einem Arduino 2560, einem Ramps 1.4 Board, 4 Pololus und 4 Schrittmotoren. Da man das Ramps 1.4 Board noch verlöten musste haben wir uns die SMD Bauteile von einem befreundeten Lehrer in der LBS Feldkirch löten lassen. Die Pololus haben wir selber in der Schule verlötet. Für die Software verwenden wir Pyton und Replicator G(1.4.2). Pyton und Replicator G arbeiten zusammen, Pyton ist dafür zuständig eine CAD Datei in Schichten (Layer) zu zerlegen. Replicator G nimmt sich dann diese Layer und wandelt sie in G-Befehle um. 3D-Drucker 2012 Seite 9 von 15
Fazit Kevin: Wenn ich dieses Projekt noch einmal machen könnte würde ich es sofort noch einmal machen. Es gab zwar viele Probleme doch ich habe aus ihnen gelernt z.b.: Das man den Händler immer sehr genau unter die Lupe nehmen muss und man sich immer einen zweiten Plan im Hinterkopf behalten sollte. Alles in allem hatten wir viele Probleme, haben jedoch nie aufgegeben weil es trotzdem sehr interessant war. Ich bin froh darüber dass wir dieses Projekt gemacht haben. Malcolm: Mein Fazit von unserem Projekt ist, dass die Recherche ein sehr wichtiger Part bei unbekannten Projekten ist. Und das leider immer irgendwelche Probleme auftreten können z.b. unzuverlässige Lieferanten. Da wir nur zu zweit im Team arbeiten mussten, hatten wir keine Probleme mit Unstimmigkeiten. Ich wusste schon am Anfang, dass es viel Arbeit wird, aber ich hätte nicht gedacht, dass es so viel wird. Mir hat das Projekt sehr gut gefallen. 3D-Drucker 2012 Seite 10 von 15
Technische Anforderungen Die Technischen Anforderungen sind sehr hoch was die Genauigkeit der einzelnen Maße betrifft. Da die Schlitten schlussendlich Spielfrei laufen müssen aber auch nicht zu streng laufen sollten. Das Faszinierende ist das man den Drucker sehr gut zum einrichten bekommen hat, dadurch das man den Vorspann und die Unterlagengrößen variieren konnte. Was auch noch ein Problem war, war dass wir und der Lehrer noch nie einen 3D- Drucker gebaut haben. Und darum egal was wir machten sehr genau arbeiten mussten. Da wir nicht wussten ob es passt. Das Zusammenbauen war zeitaufwändiger als wir zum Anfang gedacht haben. 3D-Drucker 2012 Seite 11 von 15
Tagesberichte 1.Wo 29.02.2012 Projekt Auswahl 2.Wo 07.03.2012 Recherche: Modellsuche und Marktangebot In die Mechanik und Elektronik hineingedacht 3.Wo 14.03.2012 Recherche: Marktangebot angeschaut Lieferanten Angeschrieben Genauere Informationen über Mechanik und Elektronik gesucht 4.Wo 21.03.2012 Recherche: Vor und Nachteile der Lieferanten dokumentiert Lieferanten Verglichen Bestellt 5.Wo 28.03.2012 Recherche: Software Suche Genaue Zeitplanung 3D-Drucker 2012 Seite 12 von 15
6.Wo 04.04.2012 Recherche: Software Suche Druckteilsuche Das Zumsel Forum durchlesen Slice Software gefunden 7.Wo 11.04.2012 Recherche: Kaliebrierung und Firmware des Arduino gesucht Plan B (ausarbeitet) 8.Wo 18.04.2012 Recherche: Material zusägen Grundplattenmaße gesucht Zusägen geplant 9.Wo 25.04.2012 Teile eingetroffen, Bestandskontrolle, Zusammenbau: Bestandsliste abgecheckt Lötplan 10.Wo 02.05.2012 Start des Zusammenbau, Gestartet: Y Achse Führungen zusammengebaut und montiert. Z Achse Teile zusammengebaut. 3D-Drucker 2012 Seite 13 von 15
11.Wo 9.05.2012 Weiteres Zusammenbauen der einzelnen Achsengrundteile: X Achsen Schlitten Y Achse 12.Wo 16.05.2012 Anfang des zusammenbauen des Skelettes: Grobes verschrauben der Gewindestangen Extruder verklebt (Reparatur) 13.Wo 23.05.2012 Genaue Kalibrierung der Achsen: Abstände genau einstellen Z Achse senkrecht ausrichten Platine für die SMD Lötung zur LBS Feldkirch gebracht (Freizeit) 14.Wo 30.05.2012 Grundtisch und Motorinstallation: Grundtisch fertigen Motoren eingebaut 15.Wo 06.06.2012 Extruder und Riemen: Beim Extruder das Hotend im 90 Winkel eingepasst Riemen eingezogen und Spannung eingestellt Platine von der LBS Feldkirch geholt (Freizeit) 3D-Drucker 2012 Seite 14 von 15
16.Wo 13.06.2012 Platine und Elektronik: Platine und Pololus gelötet Firmware heruntergeladen Software installiert 17.Wo 20.06.2012 Firmware und Software: Firmware probiert auf Arduino Mega zu laden Fehlerrecherche Pololus fertig gelötet 18.Wo 27.06.2012 Firmware und Verkabelung: Firmware auf die neue Platine geladen Motoren mit Platine verbunden Portfolio ausgedruckt 3D-Drucker 2012 Seite 15 von 15