Planning voor een Rostock-printer: het kiezen van een model

Nu we helemaal enthousiast zijn over de Rostock deltaprinter, moeten we eens goed gaan nadenken over de constructie. Het principe is uitgewerkt in verschillende versies, met variaties in formaat, onderdelen, etc. Niet elk ontwerp is even gedetailleerd uitgewerkt.

Een goed indruk hebben we van de Mini Kossel. Deze maakt gebruik van geprinte onderdelen (kunnen we maken met onze MendelMax), aluminium profielen (ons inmiddels welbekend) en drie laag gemonteerde motoren (goed in verband met de stabiliteit) die de glijders laten bewegen door middel van een getande aandrijfband, zoals we kennen van de MendelMax. Nadeel is dat er aluminiumprofielen van 15x15mm worden gebruikt, en dat is een stuk minder stijf dan 'onze' 20x20mm. We overwegen op te schalen naar 20x20, en dan kan de printer ook anderhalf keer zo groot worden. Dat kost weinig extra; alleen de glasplaat moet groter worden.

De Mini Kossel heeft al een behoorlijk goed uitgewerkte 'Bill of Materials', ofwel onderdelenlijst. Wel moeten er aanvullende keuzes worden gemaakt. Op bovenstaande foto bewegen de glijders langs speciale rails, maar Builda3dprinter.eu geeft de voorkeur aan deze karretjes, die deels geprint kunnen worden.

Karretje voor Kossel Mini

Omdat de printtafel bij een Kossel niet hoeft te bewegen, is een heated bed niet echt nodig. Heel aantrekkelijk is dat een Kossel makkelijk kan worden voorzien van een auto-level functie de voor elke print checkt hoe vlak het printoppervlak ligt, en daar de print op aanpast. Dit kan worden gedaan met een opklapbare sensor, maar ook met de printkop zelf dankzij een Force Sensing Resistor. Hoe cool is dat?

Nieuwe projecten

We hebben de 3D-printer een hele tijd links laten liggen wegen andere drukke bezigheden. Maar omdat onze neef plannen heeft voor een eigen exemplaar en omdat 3D-printers gewoon ontzettend leuk zijn, pakken we de hobby maar weer eens op. In het afgelopen jaar blijkt er van alles te zijn gebeurd in 3D-printerland.

Zo is de Bowden-extruder helemaal ingeburgerd. Hierbij bevindt zich de motor die zorgt voor het filamenttransport niet direct bij de bewegende printkop, maar los daarvan, uitwendig gemonteerd op een gefixeerde plek. Het filament wordt door een holle, flexibele teflonbuis naar de printkop geleid. Deze kan hierdoor veel lichter zijn, en daardoor sneller bewegen.

Afbeelding afkomstig van start3dprinting.com

Bij de printer van onze neef kiezen we voor zo'n Bowden-extruder. Als het bevalt willen we hier onze eigen printer mee upgraden. Maar ook...

De Bowden-extruder heeft geleid tot het ontwerp van de zogenoemde Rostock-printer. Die werkt niet met beweging in x-, y- en z-richting, maar heeft een radicaal ander ontwerp, waarbij de printkop met drie trekstangen wordt bestuurd. Deze trekstangen worden aangedreven door verticaal bewegende glijders, die rondom het centrum onder hoeken van 120 graden zijn opgesteld. Maar misschien is een filmpje wel zo duidelijk.

Dit type printer is vooral ideaal voor het printen van hoge, cylindrische objecten. En het is een feest om ze aan het werk te zien. Dus willen we er een. Zelf bouwen natuurlijk. Maar eerst die neef op weg helpen.

Gebouw uit 3D-printer

Waarom ook niet? Print een gebouw uit. Nieuwsbericht en filmpje op RTL Nieuws.

Leuke reportage op BBC News

BBC News heeft een leuke reportage over 3D-printers. Goede uitleg en een paar leuke voorbeelden van de mogelijkheden.

De opbouw van de 3D-printer

De 3D-printer bestaat uit een aantal elementen die deels uitwisselbaar en los van elkaar te bouwen zijn. Dit maakt het mogelijk om alvast met bouwen te beginnen terwijl nog niet alle onderdelen in huis zijn. Ook kunnen achteraf gemakkelijk delen worden uitgewisseld.

Interessant is dat bij de bouw en het gebruik van een 3D-printer allerhande verschillende aspecten om de hoek komen kijken: de mechanische constructie, wat aandrijftechniek, een beetje elektronica, computers en software.

Grofweg bestaat de 3D-printer uit deze delen:

Een frame, dat in het geval van de MendelMax wordt gemaakt van aluminiumprofielen. Met behulp van geprinte kunststof onderdelen en speciale T-bouten wordt dit frame in elkaar geschroefd. Ideaal is een frame dat zo min mogelijk speling toelaat. De meeste frames zijn schaalbaar; onze MendelMax krijgt buitenmaten van ruwweg 40 x 40 x 40cm.

Binnen het frame wordt het 3D-voorwerp geprint op een werkvlak. Zowel de extruder - de 'printkop' - als de tafel worden hierbij bewogen. Er vindt er beweging plaats in drie richtingen:

• in de x-richting (van links naar rechts en omgekeerd) wordt de extruder met een stappenmotor over de twee glijstangen van zijn loopwerk bewogen
• in de y-richting (van voor naar achter en omgekeerd ) wordt het werkvlak op zijn onderstel door een stappenmotor over twee glijstangen bewogen
• de z-richting (van omlaag naar omhoog en omgekeerd ) wordt de extruder en zijn loopwerk met twee stappenmotoren over vier glijstangen bewogen

Hierbij komt de aandrijftechniek om de hoek kijken. De extruder en het werkvlak worden met aandrijfriemen op en neer bewogen, het loopwerk van de extruder met twee aandrijfstangen.

De extruder is een verhaal op zich. Er zijn verschillende ontwerpen, die vrij eenvoudig uitwisselbaar zijn. De extruder heeft een koude kant en een warme kant. Aan de koude kant zorgt een stappenmotor ervoor dat de extruder wordt voorzien van filament; het materiaal waaruit het te printen voorwerp wordt opgebouwd. Aan de warme kant heeft de extruder een verwarmingselement dat ervoor zorgt dat de kunststof wordt gesmolten en een spuitstuk waardoorheen het gesmolten plastic op het voorwerp wordt aangebracht. De extruder bevat enkele zeer specifieke onderdelen.

Het werkvlak is een vlakke, waterpas gestelde plaat, voorzien van een verwarmingselement. Ook hier komt wat elektronica bij kijken.

Alle stappenmotoren worden aangesloten op een elektronische aansturing, die met een elektronische module via de USB-poort van een computer wordt bediend.

De computer dient speciale software te draaien. Ook voor het ontwerp van eigen driedimensionale objecten is speciale software beschikbaar.

Wat is een 3D-printer en wat kun je ermee?

Omdat dit blog bedoeld is voor beginners, willen we ook wat vertellen over het hoe, wat en waarom van 3D-printers. Veel websites en blogs springen meteen in het diepe, waardoor de beginner zich al snel verloren voelt.

Een 3D-printer is een computergestuurd apparaat - in feite dus een robot - die een driedimensionaal object kan maken. Omdat de productie van het voorwerp gebeurt op een manier die veel wegheeft van de werking van een gewone inkjetprinter, wordt de robot een 'printer' genoemd. In plaats van inkt wordt er (in ons geval) een type kunststof gespoten. Laag voor laag wordt zo een driedimensionaal object gemaakt.

De 3D-printer wordt aangestuurd door een computer waarop speciale software draait. In deze software wordt een bestand ingevoerd dat een beschrijving bevat van het object. Bestanden van talloze objecten zijn te vinden op het internet, bijvoorbeeld op Thingiverse, maar kunnen ook zelf worden gemaakt met behulp van weer andere software.

Wat kun je maken met een 3D-printer? Alles wat je kunt bedenken en vertalen naar een geschikt bestand. Dat kunnen plastic speelgoedjes, poppetjes, gebruiksvoorwerpen, maar ook onderdelen voor machines zijn.

Het leuke van veel hobbymachines is dat ze zijn opgebouwd uit onderdelen die met de 3D-printer zelf kunnen worden gemaakt. Met je 3D-printer maak je dus je volgende 3D-printer. Of je maakt reserveonderdelen of verbeterde onderdelen voor je bestaande printer. Dit is het uitgangspunt van RepRap.org, de community die zich bezighoudt met het ontwerp en de bouw van betaalbare zelfreplicerende machines.

Het idee is dat als je eenmaal een printer hebt, het maken van volgende printers nog eenvoudiger en goedkoper wordt. Dat is in de praktijk echter maar ten dele waar. In ons geval schat ik de kosten van de geprinte delen op zo'n 60 euro, en dat zal slechts zo'n tien procent zijn van de totale uitgaven. Natuurlijk is het wel zo dat dit juist de onderdelen zijn die anders vrijwel onmogelijk te krijgen zouden zijn.