Kossel: eerste overwegingen en bestellingen

De kogel is door de kerk: we gaan een nieuw model 3D-printer maken. Een delta-model, ofwel Rostock en wel meer precies een Kossel Mini. Op bepaalde punten wijken we af van het ontwerp van bedenker Johann. Dat doen we deels om kosten te besparen en deels omdat we eigenwijs zijn. Het wordt dus een Kossel Mini+.

Een complete kit voor een Kossel Mini is te koop op BuildA3DPrinter. Maar daar zien we de lol niet van in. Door zelf onderdelen te zoeken en de printer te bouwen leren we veel meer en hebben we de kans om het ontwerp te wijzigen. Zo kiezen we voor de bekende 20x20mm aluminiumprofielen van Misumi in plaats van de kleinere 15x15mm profielen van OpenBeam. In Amerika schijnt Misumi ook 15x15 profielen te leveren, maar in Europa niet. Ook zien we de extra stevigheid van 20x20 wel zitten, en is het systeem met de T-moeren ons goed bevallen. 

De keuze voor 20x20 profielen betekent ook dat er andere geprinte onderdelen moeten komen. Die staan gelukkig gewoon op Thingiverse: hier, hier en hier. Ook de glijders moeten worden aangepast. Fijn is dat Misumi bijbehorende wieltjes levert - HFROLL5 - al zijn die niet goedkoop.

Verder kunnen we min of meer de onderdelenlijst van Johann volgen, en dus bestellen. Op eBay scoorden we al een set rollagers met een flens (F623FF), drie GT2 timerwielen voor op de stappenmotoren met vijf meter aandrijfriemen, een combinatie Arduino Mega 2560 met RAMPS 1.4 en vijf stepper drivers, een 12864 LCD-display, een voeding, plus twaalf Traxxas oogjes die op de uiteinden van de carbonfiber buizen komen. We waren bijzonder te spreken over sommige koopjes! Zodra we de exacte details weten van de bouw, plaatsen we een stuklijst en een schema van de kosten. En natuurlijk een stappenplan voor de bouw zelf.

In Nederland bestelden we twee meter carbonfiber buis bij Carbon Experience. Daarbij kozen we niet voor de goedkoopste variant, maar voor die met 'internal braiding', een inwendig weefsel dat zorgt voor een betere torsiebelasting. Carbon Experience verdiende onze voorkeur door hun redelijke verzendkosten (3,99 euro voor een pakje van een meter lang). Er werd lekker snel geleverd.

carbonfiber buizen, keurig verpakt door Carbon Experience

Terwijl we moeten wachten tot de spullen van eBay binnenstromen gaan we vast aan het werk aan de te printen onderdelen. We hebben ervoor gekozen om de printer zoveel mogelijk zwart te houden. Dus ook zwarte aluminiumprofielen en zwarte kunststof onderdelen. De bestelling bij Misumi kan ook de deur uit, en de stappenmotoren halen we bij RepRapWorld, die ze zelfs vergeleken met eBay levert voor een keurige prijs.

Waar we nog niet uit zijn is de autolevelfunctie, maar dat kan ook later. Tot die tijd kunnen we vertrouwen op de eindstops met microswitches. Een heated bed is te overwegen, maar een goed werkende autolevel schijnt ook voor een perfecte hechting te kunnen zorgen. Dat wordt dus nog experimenteren.

Op YouTube vonden we enkele filmpjes uit de mancave van ElectronHacks die best leerzaam zijn. Deze mannen zijn niet bang te experimenteren, en wat werkt houden ze erin. Hier hebben ze een aardig filmpje waarin ze een zeshoekig printbed maken uit een glasplaat, en dat staan ons meer aan dan het kopen van een ronde plaat borosilicate glas voor twintig euro.

We willen proberen de totale kosten van de printer onder de 400 euro (inclusief btw) te houden.

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.