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.

Kostenplaatje

Nu de printer werkt en het verdere werk beperkt blijft tot calibratie en kleine aanpassingen, kunnen we de kostenbalans opmaken.

De totale kosten van onze aanschaffen voor de printer zijn uitgekomen op 605,62 euro.

Een paar opmerkingen:
- We hebben soms gebruik gemaakt van spullen die we nog hadden liggen, zoals de voeding.
- Sommige kleine onderdelen - schroefjes, kroonsteentjes - hadden we nog liggen en zijn niet meegerekend.
- Het filament waarmee we printen is niet bij de kosten meegeteld.

Bij een eventuele tweede printer zien we een aantal mogelijkheden om kosten te besparen:
- De kunststof onderdelen voor de Mendelmax 1.5 en extruder printen we nu zelf tegen materiaalkosten
- Voor de rvs staven en trapeziumspindels moet een goedkoper adres te vinden zijn
- Metaalwaren in een koop aanschaffen
- Timingbelt en tandwielen zijn nu goedkoper bij ReprapWorld dan op eBay
- Zoeken naar alternatieven voor de glijlagers uit Amerika
- Zoeken naar alternatieven voor de dure (maar mooie) klauwkoppelingen
- Gebruik van gewone bouten in plaats van rvs

Zo moeten de kosten onder de 500 euro gebracht kunnen worden.

Spullen: nogmaals de kartelbout

De kartelbout die we zelf hebben gemaakt blijkt een nadeel te hebben. Hij heeft geen groef voor het filament en dekt daardoor de doorgang voor het filament naar de hete kant van de extruder af. Dat gaat niet goed: hij wil het filament niet goed doorvoeren.

We kijken daarom op eBay naar andere 'hobbed bolts' en kopen er een uit Tsjechië en een uit Nederland. De Tsjech blijkt behoorlijk goed, de Nederlandse is twijfelachtig van kwaliteit. We monteren de Tsjech.

de Nederlandse bout (boven) en de Tsjechische (onder)

Spullen: kapton tape

Op sommige plaatsen willen we gebruik maken van kapton tape: tape die zowel isoleert als zeer hittebestendig is. Ontwikkeld voor de ruimtevaart, dus... We bestellen een brede band en een smalle. De brede plakken we in stroken op het verwarmde werkvlak. De smalle tape komt van pas bij de montage van de hete kant van de extruder. Aanbieders van kapton tape vinden we eenvoudig op eBay. Kosten: een paar euro.

Spullen: tandwielen en distributieriem

Van eBay-verkoper think3dprint3d bestelden we twee tandwielen en een aandrijfriem, die vlot arriveerden.

De tandwielen zijn van metaal, hebben zestien tanden en een vastzetschroefje voor bevestiging op de as. Ze kunnen op twee manieren op de as worden geschoven, voor een optimale uitlijning met de aandrijfriem.

De aandrijfriem heeft een afstand ('pitch') van 2,5mm en is dus een zogeheten T2.5 timing belt. De geleverde lengte moet genoeg zijn voor zowel de x-as als de y-as.

Op de foto is een van de tandwielen al gemonteerd op het motorhuis voor de z-as.

Update 2 september 2012: de bestelde aandrijfriem blijkt te kort te zijn. Voor een gewone Mendel is 180cm genoeg, maar voor de MendelMax is zo'n twee meter nodig. We bestellen dus nog een metertje bij RepRapWorld, die zijn assortiment heeft uitgebreid met tandwielen en aandrijfriemen.

Nieuwe leveringen: Overtoom en Stappenmotor.nl

Op dezelfde dag haalde Overtoom de foute levering op en kwam een uurtje later een tweede koerier met het  juiste spul. Niet handig, wel snel. Een meter trapeziumspindel 10mm en twee bijbehorende trapeziummoeren. Nog even kijken hoe we die gaan monteren...

Ook kwamen vandaag - een dag na bestelling, lijkt Overtoom wel - de askoppelingen van Stappenmotor.nl. Precies waarop ik hoopte. De klauwkoppelingen kunnen uit elkaar worden gehaald en onderling omgewisseld, zodat een verloop van 5mm naar 10mm ontstaat.

askopplingen 5mm en 10 mm

Met deze askoppelingen wijken we een beetje af van het ontwerp van de MendelMax 1.5 zoals beschreven door Kludgineer. Hij gebruikt een 10mm trapeziumspindel waaraan een 1/4" uiteinde is gedraaid, met bijpassende askoppelingen. Wij kozen dus voor een andere oplossing en geven wat meer uit aan duurdere askoppelingen, maar besparen op draaibankkosten. 

De koppelingen zijn bovendien mooi om te zien.

past mooi op de z-stappenmotor

spindel past er net in!

Voor de klemming om de trapeziumspindel van 10mm moet de koppeling flink worden aangedraaid, maar het gaat net. 

Lagers en koppelingen

De laatste onderdelen zijn het lastigst. We hebben lang gestudeerd op de lagers die we willen gebruiken, en hebben gesloten om de ontwerper van de MendelMax 1.5 te volgen en te kiezen voor de lagers Stock Drive Products. Deze druk je met de hand op hun plek, en ze laten enige graden speling toe. We bestellen er vier van 10mm (voor de z-as) en acht van 8mm (vier voor de y-carriage en vier voor de x-as).


Ook een lastig probleem is de bevestiging van de trapeziumspindels (5mm) aan de stappenmotoren (10mm). Na lang dubben kiezen we voor klauwkoppelingen. Deze zijn er in 5mm en 10mm uitvoering, waarvan de helften uitwisselbaar zijn. We bestellen bij Stappenmotor.nl, waar men ons telefonisch prettig assisteert. Deze oplossing is niet goedkoop, maar zal hopelijk enorm bijdragen aan de kwaliteit van de printer.

Overtoom levert... verkeerd

Tuut tuut, dat is inderdaad heel snel Overtoom, maar niet wat we hadden besteld. In plaats van een bescheiden trapeziumspindeltje van een meter staat er een koerier met drie meter spindel voor de deur. Diameter 12mm in plaats van de bestelde 10mm. Moeren ook verkeerd. Kan vandaag retour.

mag het een metertje meer zijn? of twee?

Snijlab levert: superstrak!

Vandaag kwam de levering van Snijlab. Keurig verpakt en superstrak uitgevoerd. Warm aanbevolen!

Na een paar minuten puzzelen zat het onderstel in elkaar.

Rondstaf: mooi maar duur

Voor de roestvrijstalen rondstaf gingen we langs bij Baptist metaalwaren in Arnhem. We hadden gehoopt er meer onderdelen te kunnen scoren, zoals lagers, maar gingen er alleen met twee meter 8mm en een meter 10mm rondstaf naar buiten. En 28 euro lichter.

Bestelling ReprapWorld gearriveerd

Vandaag kwam de bestelling van ReprapWorld binnen. Met onder meer alle geprinte delen, de motoren, elektronica, wat lagers en extruderonderdelen. We kunnen dus beginnen met bouwen. De printed parts zien er goed uit, maar er moet nog wel wat aan gekabd en gedremeld worden voordat alles past.

RVSpaleis levert snel!

Gisteren besteld, nu al in huis: bouten en moeren van het RVSpaleis. Top!

Trapeziumspindels en moeren bij Overtoom

Op zoek naar trapeziumspindels en moeren belandden we bij Overtoom in de uitverkoop. Nu vijftig procent korting! Helaas niet op alle soorten en maten, maar toch lijkt het niet onvoordelig. We kochten een meter stalen trapeziumspindel (roestvrij is nog steeds duur) met stalen moeren, alles 10mm.

Kleine onderdelen: de ijzerwinkel of online?

Er stonden op de boodschappenlijst nog flink wat kleine onderdelen zoals bouten, moeren en sluitringen. De lokale ijzerwinkel (Enorm in Elst) bleek een goed adres voor onderdelen waarvan we maar een paar exemplaren nodig hebben, maar een zak met honderd M5 inbusbouten kost al gauw een paar tientjes. Wel meteen een M5 machinetap met houder gekocht voor het tappen van de aluminiumprofielen. Dat wordt de eerste klus.

Vanwege de kosten zijn we online verder gaan zoeken, en kwamen we uit bij RVS Paleis. Er zijn wel meer van dit soort webwinkels, maar vaak hebben deze als nadeel dat ze of uitsluitend gigantische hoeveelheden verkopen (500 stuks van een boutje waarvan je er maar tien nodig hebt), of niet kleiner verkopen dan maat M6. RVS Paleis bleek een goede middenweg voor de M5 en M3 inbusbouten en de M5 zeskantmoeren.

Misumi onderdelen gearriveerd!

Gisteren bracht UPS de onderdelen die we hebben besteld bij Misumi. Keurig krasvrij verpakt in plastic, en daarna nog eens in bubbelfolie. Inclusief factuur, online te betalen.

keurig verpakt

profielen netjes krasvrij

tadaaa!

Onderdelen geprint en gesneden

 


We kregen bericht van ReprapWorld dat onze printed parts klaar zijn. Nog een paar dingen toevoegen aan de bestelling en hij komt onze kant op. We informeren naar de printed parts voor de extruder, en zullen ook meteen wat filament mee laten komen. 


Ook Snijlab heeft de spullen klaar. We besluiten het te laten opsturen voor 5 euro.

De eerste bestellingen

Inmiddels hebben we de eerste bestellingen voor onze MendelMax 1.5 gedaan.

Bij ReprapWorld bestelden we de plastic onderdelen, enkele onderdelen voor de extruder, een viertal lagers en een kit met elektronica. Hierin zitten de printplaten met elektronica, vijf stappenmotoren, eindstops, kabels, en wat spullen voor de verwarming van het verwarmde werkvlak. De totaalprijs was redelijk, maar dat er op het laatst nog btw bijkomt is een vervelende verrassing.

Bij Misumi bestelden we de aluminiumprofielen, een zak met honderd bijbehorende T-moeren en enkele bouten voor onzichtbare verbindingen die elders lastig te krijgen schijnen te zijn.

Snijlab gaven we de opdracht voor een stukje lasersnijwerk. De MendelMax 1.5 bevat een onderstel voor het werkvlak dat deels van hout is gemaakt. De maker plaatste een file op Thingiverse met de juiste onderdelen. Snijlab gaat deze voor ons uitsnijden.

Het bleek dat de file moest worden opgeschaald met een factor 25,4 (inches naar mm) om de juiste maten te krijgen. Omdat Snijlab platen gebruikt van 60x30cm past het ontwerp twee keer in een plaat. Dit brengt nauwelijks extra kosten met zich mee. Het tweede exemplaar is reserve, voor een eventuele tweede 3D-printer. Of we kunnen het op eBay verkopen om de totaalkosten te drukken.

Snijlab zaagt uit platen van 6mm, en dat is net wat dunner dan de 6,35mm (1/4 inch) waarvoor het is ontworpen. Dit kan wat speling geven, maar Snijlab denkt dat het zal meevallen. We kozen voor berken multiplex, maar populieren triplex had ook gekund. De communicatie met dit bedrijf is erg prettig. Als het klaar is gaan we het ophalen in Rotterdam-Noord, maar Snijlab kan ook versturen.

Onderdelen: profielen en andere metaalwaren

Na een korte uitstap naar de Praxis bleek dat er in de Nederlandse bouwmarkt weinig bruikbaars te vinden is voor de bouw van een 3D-printer. Geen metalen staven, draadeind van matige kwaliteit en ook bij de boutjes geen succes.

Richtlijn is de Bill of Materials (BoM) behorende bij de MendelMax 1.5.

Voor de kleine metaalwaren (bouten, ringen) gaan we naar een andere, beter gesorteerde metaalwinkel. De aluminium profielen bestellen we online bij Misumi, net als de benodigde T-bouten en een viertal schroeven die volgens de bouwbeschrijving op Mendelmax.com lastig te krijgen zijn.

Dan de trapeziumspindels. Deze kunnen worden vervangen door draadeinden, maar dat geeft geen fijn resultaat. Misumi verkoopt ze onder ordernummer MTSR8-314, en rekent 17,30 euro per stuk, 8mm diameter en op maat gemaakt. Bij GHW-Modellbauversand staan er voor 5,85 euro per stuk, maar is 8mm niet verkrijgbaar. Wel 10mm, en dan moet je ze zelf nog op maat maken. Dat laatste lijkt geen probleem. GHW levert er ook passende moeren bij voor 6,90 euro per stuk. De boel moet dan nog passen in de kunststof onderdelen. Daarom wachten we hiermee totdat deze binnen zijn. Omdat ook de metalen staven bij GHW redelijk geprijsd lijken, besluiten we deze onderdelen niet bij Misumi te bestellen.

Het bestellen in het online systeem van Misumi is nogal een geklooi. Als niet alles direct goed wordt ingevoerd, geeft de site foutmeldingen of absurde prijzen. Opnieuw beginnen en geen fouten maken.