zondag 18 mei 2014

Storingen en oplossingen: slechte hechting op het printbed

Een zelfgemaakte 3D-printer is meestal geen apparaat dat dag na dag, week na week storingsloos blijft werken. Om de zoveel tijd doet er zich een kleine of grote ramp voor, en dan is er werk aan de winkel. In een aantal postings noemen we wat veelvoorkomende storingen, hun oplossingen en manieren om ze te voorkomen. Deel 1: werkstuk blijft niet plakken op het printbed.

Het is van groot belang dat een werkstuk tijdens het printen precies op zijn plek blijft. Zo niet, dan komen de laagjes niet netjes op elkaar. Een print die niet goed op het printbed blijft plakken kan gaan schuiven of omvallen en dan is hij verpest. Ook kan het gebeuren - zeker als het werkstuk wat groter is - dat de eerste laag tijdens het printen loslaat en om begint te gaat krullen. De print gaat gewoon verder, maar de onderkant is dan krom: 'warping' met een mooi woord.

Warping hoeft geen ramp te zijn, maar bij een print als op de foto hiernaast is het gemakkelijk te zien dat een opkrullende onderkant voor problemen zou zorgen. De motor past niet meer, of zit scheef: allemaal ellende die je wil voorkomen.








Hoe zorg je dat het werkstuk blijft plakken tijdens het printen? Daarvoor is allereerst een goed vlakgesteld printbed noodzakelijk. Stuur hiervoor de printkop naar alle hoeken van het printbed, laat hem zakken tot de Z=0 positie en stel het bed zo af dat er op alle plakken net een papiertje tussen de printkop en het bed past. Als alle hoeken zijn gecheckt controleer je de eerste opnieuw. Stel zonodig bij, net zolang tot het overal klopt.


Bij de print op de foto hiernaast zie je dat de laag goed gehecht is: de banen zijn breed en bijna met elkaar versmolten. Het oppervlak is erg glad, zodat het spiegelt.

Ook een verwarmd printbed helpt enorm. De kunststof PLA blijft veel beter plakken als het printbed een graad of zestig is, en voor ABS kun je gerust richting 110 graden, als die temperatuur door je printbed wordt gehaald. Een verwarmd printbed is een investering, maar kan een hoop ergernis schelen. Zeker bij ABS blijkt een print haast niet plakken op een kale glasplaat. Dat komt ook doordat deze kunststof eigenlijk bedoeld is voor spuitmallen. Bij afkoeling krimpt ABS een beetje, en komt dan makkelijk los uit de mal. Bij een 3D-printer is dat voordeel juist een nadeel omdat de print ook gemakkelijk loskomt van de plaat. Een verwarmd werkvlak is noodzakelijk.

Als een print klaar is kan het zeker bij PLA gebeuren dat hij bijna niet van het printbed wil loskomen. Bij een verwarmd printbed komt het dan vaak vanzelf los als het bed is afgekoeld. Ga nooit wrikken aan een print die nog warm is, want dan zal hij vervormen.

Ook de software speelt hier een rol. In Slic3r (of welke slicing-software je ook gebruikt) zorgen diverse parameters voor een perfecte eerste printlaag. Zo kan de laagdikte van de eerste printlaag afzonderlijk worden ingesteld. Kies bij een normale laagdikte van 0,40mm bijvoorbeeld een iets dunnere eerste laag van 0,35mm. Ook kan Slic3r de extrudeersnelheid in de eerste laag wat opvoeren. Kies bijvoorbeeld voor 150% om in de eerste laag anderhalf keer zoveel filament door te voeren. Ook kan de temperatuur van de eerste laag iets hoger worden gekozen voor een betere hechting.

In uiterste nood kan software zorgen voor extra hechting door een 'raft' toe te voegen aan een print. De print wordt dat voorzien van een soort vlonder die na voltooiing gemakkelijk kan worden weggesneden of als een sticker worden losgetrokken. Dit kan een uitkomst zijn bij hoge prints met een klein grondoppervlak. Sommige ontwerpers houden er bij hun objecten al rekening mee dat hechting een probleem kan zijn. Bij het onderdeel op onderstaande foto zijn daarom ronde pootjes toegevoegd, die later kunnen worden weggesneden.


Verder is een schoon printbed belangrijk. Als je direct op de glasplaat print, moet deze vrij zijn van stofjes of oude printresten. Zorg ook dat hij vetvrij is, bijvoorbeeld met ammonia. Even afnemen met schoonmaakazijn kan de hechting ook verbeteren.

Tenslotte zijn er allerhande manieren om het printbed beter te laten hechten door er wat op te plakken. Zelf hebben we uitstekende ervaring met kapton-tape. Ontwikkeld voor de ruimtevaart, dus... In Amerikaanse video's zie je ook vaak het blauwe schilderstape: Scotch Blue van 3M. Dat zijn we in Nederland nog niet bij de bouwmarkt tegengekomen. maar het wordt verkocht door Bol en bij MakerPoint. Daar kost een rol van 50m met een breedte van 5cm momenteel 13,50 euro. Zo'n brede rol is handig, want daarvan zijn minder banen nodig om het printvlak te bedekken. Om te kijken of het werkt hebben we zo'n rolletje bij Bol besteld. We werden er niet blij van: de ABS bleef totaal niet plakken op de gladde tape. We houden het daarom bij Kapton.

Sommige hobbyisten kiezen anderen noodgrepen, en spuiten bijvoorbeeld haarlak op hun glasplaat of een laagje aceton waarin ABS is opgelost. Een nieuw idee is de kleefstift; een soort Pritt-stick waarmee je een hechtingslaag aanbrengt op je printbed. Gezien in de winkel bij MakerPoint in Arnhem.

zaterdag 17 mei 2014

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.

zondag 11 mei 2014

Software-update

Ook op softwaregebied is er het het laatste jaar het een en ander gebeurd terwijl we ons met andere dingen bezig hielden. Voorheen konden we nooit echt vrienden worden met Slic3r, tenzij we de Slic3r-optie binnen Pronterface gebruikten. Dat gaat nu beter. De nieuwe Slic3r (versie 1.0.1) werkt een stuk beter, en we hebben ook Pronterface/Printrun geupdated naar de versie van 2014.02.10.

Aanvankelijk was Slic3r weer eigenwijs, met een eerste printlaag vol blubber, dragen en smurrie. Dat konden we verhelpen door van 'simple mode' over te schakelen naar 'expert'. Daar zagen we dat Slic3r het nodig vindt op de eerste printlaag op dubbele dikte te printen. Slecht idee. Toen we dat hadden aangepast, en tevens de filament ratio op 0.9 hadden gezet, wilde het een stuk beter lukken.


Kunnen we eindelijk ook kiezen voor een honingraat-invulling!

Een andere belangrijke setting die Slic3r in expert mode heeft verstopt, is de retractie van het filament. Om te voorkomen dat je draden krijgt bij het bewegen van de kop, is het raadzaam om het filament even terug te trekken voordat je de beweging inzet. Meestal is 2mm genoeg. Het verschil is enorm. Vooral bij Bowden-extruders schijnt deze setting essentieel te zijn; we gaan het merken.

Plastic voor onze neef

Afgelopen dagen zijn we druk bezig geweest met het printen van de onderdelen voor de MendelMax 1.5 van onze neef. Dat wordt een printer waarbij we zoveel mogelijk de originele beschrijving volgen, en er dan een Bowden-extruder op plaatsen.

De onderdelen zijn inmiddels geprint: in zilver, zodat het mooi staat bij de aluminium profielen.


Nu nog wat houdertjes voor de eindstops, een x-carriage, extruder en misschien een montageplaat voor de elektronica. We hebben geprint op behoorlijk dichte kwaliteit en komen op zo'n 600 gram.

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.

bowden diagram
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.

donderdag 18 april 2013

Avonturen met Slic3r, netfabb en openSCAD

Op onze queeste naar de perfecte extruder zijn we uiteindelijk terechtgekomen bij Greg's Wade Reloaded extruder. Downloaden en printen dus? Was dat maar zo makkelijk.

Om gebruikers met uiteenlopende typen hot ends van dienst te zijn is de extruder gepost in verschillende uitvoeringen. Wij kozen voor de j-head, maar dat werd bij het printen een teleurstelling. Het ging op sommige plekken gewoon mis, zoals bij de ondersteuning van het scharnier voor de idler. Uit de comments op Thingiverse begrijpen we dat de .stl-files zijn gemaakt voor printen met een laagdikte van 0.25 in plaats van 0.4. Dat gaat mis, en moeten we dus aanpassen.

We downloaden hiervoor OpenSCAD. Nu kunnen we in het .scad file de code aanpassen waarmee de extruder is gegenereerd. Om te beginnen vullen we waar 'layer_thickness' staat '0.4' in in plaats van '0.25'. Met 'compile & render' genereren we de tekening en exporteren dit naar een .stl-bestand.

Maar printen gaat ook nu niet goed. Het extrudergat is niet rond en een gat voor de idlerspanner ontbreekt. Dit zou kunnen komen door de verouderde versie van Slic3r die gebruikt wordt in Pronterface.

Daarom hebben we de nieuwe versie van Slic3r standalone geĆÆnstalleerd en het daarmee geprobeerd. Dit is een echte aanrader! Het programma werkt prettig en snel, laat het toe om objecten bij elkaar te slepen en rangschikken en daarna is het genereren van een G-code file zo gebeurd.


Nog een tip: als Slic3r begint te klagen over de .stl-file, haal het dan eerst even door de checker van netfabb. Met deze online dienst worden foutjes weggepoetst, zodat er een printklaar bestand overblijft. Het resultaat is via een link in de mail te downloaden en als 3d-rendering te zien.


Printen gaat daarna inderdaad uitstekend, maar wat blijkt? Het is een extruder voor een j-head met een veel smallere PTFE-buis. Uitboren is geen optie, dus dat wordt opnieuw printen.

Dus terug naar de .scad file van Gred's Wade Reloaded. Het is ons iets gemakkelijker gemaakt omdat we hier kunnen kiezen voor verschillende extruders. Een en ander wordt via opmerkingen in de code uitgelegd. We kiezen 'jhead_mount', maar passen de code aan verderop in de file en kiezen voor een diameter van 16,4mm. GeĆ«xporteerd en door netfabb gehaald, gesliced met Slic3r en in Pronterface geladen.


Printen gaat goed, maar dan: weer mis. De gaten waarmee het peek-blok aan de extruder moet worden bevestigd ontbreken. Terug naar OpenSCAD.

Dit keer letten we beter op en bestuderen de rendering aandachtig. We blijken te moeten kiezen voor 'geared_extruder_nozzle' voor een extrudergat van 15mm en de juiste gaten. Juiste gaten? De gaten voor de montage van het peek-blok zijn M4 in plaats van M3. Dat moeten we in de routine 'mendel_parts_v6_holes' aanpassen: overal waar 'm4' staat vervangen we dat door 'm3'.


En dat ziet er uit zoals we het willen hebben. Dus weer door netfabb, Slic3r, etc., etc.

Veel geleerd. Een goede extruder is van groot belang, omdat we hebben gemerkt dat negen op de tien storingen op de een of andere manier hier optreedt. Na montage van de nieuwe extruder printen we een stuk prettiger.