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.

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.

Pagina's toegevoegd

Aan de rechterkant van dit blog is een aantal pagina's toegevoegd. Dit zijn handige lijstjes die gebruikt kunnen worden voor referentie en voortdurend worden bijgewerkt. Het is dus nuttig om er af en toe naar te kijken.

Om dit moment is er een verklarende woordenlijst voor Engelse begrippen, een lijst van mogelijke leveranciers en een overzicht van gemaakte kosten en gedane bestellingen.

Model gekozen: MendelMax 1.5

Inmiddels hebben we besloten welk model 3D-printer we willen bouwen. Het wordt de MendelMax 1.5.

Er zijn veel verschillende modellen 3D-printers ontworpen, die allemaal met een beetje inspanning door hobbyisten zelf kunnen worden gebouwd. Zo is er de oorspronkelijke Mendel, Prusa Mendel (goedkoop te bouwen van relatief gemakkelijk te krijgen materialen) en de compacte RepRapPro Huxley. Een aardig overzicht is te vinden op RepRap.org.

Waarom dan gekozen voor de MendelMax 1.5?

De MendelMax is ontwikkeld na de oorspronkelijke Mendel en de Prusa Mendel, met als doel om de kinderziektes uit deze eerdere modellen op te lossen. De constructie is robuuster, en dat levert betere printresultaten. De nieuwste versie van deze MendelMax is de 1.5. Deze kent een aantal verbeteringen ten opzichte van eerdere versies, zoals de plaatsing van de z-as motoren aan de onderkant in plaats van bovenop. Dit spreekt ons aan.

Nadeel van de MendelMax ten opzichte van andere modellen is dat de onderdelen moeilijker verkrijgbaar zijn, en dat de bouw wat ingewikkelder. Dit geldt nog meer voor versie 1.5, omdat er nog geen volledige stap voor stap bouwbeschrijving is van de ontwerper. Ook valt het prijskaartje wat hoger uit dan bij bijvoorbeeld de Prusa Mendel.