[#5] 32Bit Elektronik

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 CoreXY Riementrieb
#4 Z-Achse
#5 32Bit Elektronik
#6 folgt

32Bit Elektronik – sparkcube v2.0L

In diesem Abschnitt wird die Verkabelung der Grundausstattung thematisiert. Heizbett, ABL-Sensoren, Tracking Sensoren oder ähnliches werden separat behandelt.

Bei jeglichen Verkabelungsarbeiten sind gewisse Fachkenntnisse von nöten! Dieser Abschnitt beschreibt die schematische Verkabelung des 3D Druckers. Die gewissenhafte Ausführung der Verbindungen und die richtige Dimensionierung der Kabel sind grundlegend für einen sicheren 3D Drucker! Es drohen Stromschlag und Kabelbrand!

Den schematischen Kabelplan findet man in hoher Auflösung auch im Onlineordner. Als zusätzliche Hilfe gibt es dort eine Liste mit der Nummerierung der Pins im Flachbandkabel.

Bei der Pinbelegung wurde darauf geachtet, dass die empfindlichen Logiksignale (Endschalter und Thermistor) möglichst weit von den störenden Verbrauchern (Stepper, Heizpatrone) entfernt liegen. Auch sind 5 Leitungen für optionales Zubehör frei. (BLTouch oder proximity Sensor).

Bevor man mit der Verkabelung am Druckkopf beginnt, sollte man die Lüfter einbauen.

Der Halter für das Flachbandkabel wird direkt am Motor angeschraubt. Dann kann das Flachbandkabel eingesetzt und am Rahmen fixiert werden.

Das RADDS Board wird mit dem Mikrocontroller Board zusammengesteckt. Jedoch müssen vorher die Dip Schalter auf die passenden Mikroschritteinstellungen angepasst werden. Für die verwendeten RAPS128 und A4988 Treiber sollten alle DIP Schalter auf „ON“ stehen, um die höchste Auflösung auszuwählen. Achtung: die untere Reihe Schalter steht auf dem Kopf.

Jetzt kann das Flachbandkabel in die Elektronikbox gezogen und dort mit doppelseitigen Klebeband fixiert werden. Die 32Bit Elektronik unbedingt nur mit Kunststoffmuttern fixieren und die Schrauben ganz sanft anziehen.

Der Y Endschalter wird angeschraubt und verlötet. Bei den kurzen Kabellängen im v2.0L sind geschirmte Kabel nicht unbedingt nötig. Jedoch ist es wichtig die Kabel zu verdrillen, damit man ein Übersprechen von Leitungen verhindert. Aus optischen Gründen kann man die Kabel in Spiralschläuchen ordnen.

In der Elektronikbox werden die Kabelenden dann entweder mit Dupont Steckern versehen, oder aber mit Ader-Endhülsen.

Bei den Motorkabeln verfährt man genauso.

Jetzt können die Motortreiber eingesetzt werden. Achtung: die Sockel auf dem RADDS Board haben oben und unten eine unterschiedliche Ausrichtung. Unbedingt auf die Polung der Treiber achten!

Das Flachbandkabel wird genau wie die anderen Kabel mit Dupont Steckern oder Ader-Endhülsen ausgestattet.

Nun kann das Stromkabel angeschlossen werden.

Vor den weiteren Schritten, sollte man alles nochmal genau überprüfen. Ein verpolter oder falsch gesteckter Stecker kann sofort eine oder mehrere Komponenten beschädigen!

[#4] Z-Achse – sparkcube v2.0L

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 CoreXY Riementrieb
#4 Z-Achse
#5 32Bit Elektronik
#6 folgt

Beim Aufbau der Z-Achse beginnt man mit den Lagereinheiten der TR-Spindeln und den Motoren. Die Kugellager werden in die Halter eingepresst und am Rahmen verschraubt. Kleine Klemmplatten verhindern, dass sich das Kugellager bewegen kann.

Die Halter rechts und links sind jeweils 32mm vom Profil entfernt.

Nun können die Wellen an der Vorderseite montiert werden. 13mm beträgt der Abstand zwischen Wellenhalter und Profil. Einen Halter an der Oberseite lässt man locker, bis der Querbalken eingebaut ist.

Der Querbalken wird an den Haltern der Linearlager befestigt. Den Balken ganz unten verschrauben, dann hochschieben und den verbleibenden Wellenhalter anziehen. Nun sollten die Wellen perfekt parallel ausgerichtet sein.

Anschließend können die vorderen TR-Sindeln montiert werden. Über die Position der TR-Spinde-Lagerung und der TR Mutter muss die Spindel exakt gerade ausgerichtet werden. Die Spindeln müssen alle absolut leichtgängig laufen und dürfen nicht klemmen. Vor allem wenn das Bett ganz unten ist. Erst nach der Ausrichtung wird der Riemen montiert.
Zwischen Kugellager und Riemenrad sind mehrer Scheiben, damit das Riemenrad nicht am Lagerhalter schleifen kann.

Der Längsträger wird genau mittig mit den T-Verbinder angeschraubt. Danach können TR-Spindel und Welle genau wie vorher eingebaut werden.
Man muss darauf achten, dass die Z-Plattform vor dem Ausrichten möglichst gerade steht und nicht verkantet.

[#3] CoreXY- Riementrieb – sparkcube v2.0L

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 CoreXY Riementrieb
#4 Z-Achse
#5 32Bit Elektronik
#6 folgt

Beim Einfädeln der beiden Riemen beginnt man mit dem Unteren: Im X-Schlitten wird das Riemenende zu einer Schlaufe geformt sodass die Zähne ineinander greifen und in die tropfenförmige Aussparung eingelegt.
Gesichert wird die Schlaufe indem ein Stift oder eine Madenschraube in die entstandene Öse eingeschoben wird.
An der Schlaufe lässt sich die Riemenlänge in 2mm Schritten grob einstellen.

Im Online CAD Viewer lässt sich mithilfe der „Schnittansicht“ der Riemenverlauf beider Riemen einfach nachvollziehen.

Der obere Riemen wird genauso eingefädelt. Danach verbindet man die zwei Hälften des Schlittens mit den 4 M4 Schrauben.

Nun sollte man dem Riementrieb etwas spannen und während händischem Verfahren jede Umlenkrolle genau beobachten. Läuft der Riemen an einer Stelle schlecht oder springt sogar über, ist die Ausrichtung an der Stelle ungenügend. Anschließend entfernt man die 4 M4 Schrauben wieder.

Zur Montage des sparklab Extruders muss dessen Bodenplatte entfernt werden. Danach kann diese von unten an den X-Schlitten geschraubt werden…

… und der Extruder von oben eingesetzt werden. Anschließend wird der Extruder im eingebauten Zustand wieder verschraubt.

Das bereits montierte E3D-v6 Hotend wird in die Hotendhalter eingelegt und verschraubt. Der PTFE Schlauch steht 16,5mm aus dem Hotend hervor. Eine leichte Senkung am oberen Ende des PTFE Schlauchs erleichtert das spätere Einfädeln vom Filament.

Ist der Druckkopf soweit montiert, lässt er sich einfach von unten mit den 2 Schrauben befestigen.

[#2] XY-Achse – sparkcube v2.0L

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 CoreXY Riementrieb
#4 Z-Achse
#5 32Bit Elektronik
#6 folgt

Im folgenden Abschnitt fallen die Bezeichnungen „H-Ends“ und „X-Ends“:
Von oben betrachtet bildet der coreXY Antrieb ein „H“, die „H-Ends“ beschreiben als die 4 Enden des „H’s“.
Als „X-Ends“ bezeichnet man die Komponenten rechts und links an der X-Achse.

Die Umlenkrollen für den Zahnriemen bestehen aus 2 F605ZZ Kugellagern mit 2 DIN125 5,3 Scheiben und werden direkt an das Profil geschraubt.

Die Anzahl der „Distanzscheiben“ in den Abbildungen oder im Aufbauvideo ist bedeutungslos, da die DIN125 Scheiben in der Dicke abweichen. Es wird nur der Abstand so genau wie möglich eingestellt. Die genauen Daten sind in der CAD ersichtlich, wurden aber nachfolgend nochmals aufbereitet.

Als Alternative für die ganzen Scheiben gibt es auch Distanzhülsen bei den Druckdateien.

Bei der Montage der „H-Ends“ ist die Höhe sehr wichtig. Bei allen beträgt der Abstand zum Rahmen 29mm. In der Regel muss die Höhe der „H-Ends“ beim ersten Bed-Leveling nochmal fein nachgestellt werden, da die Y-Wellen absolut parallel zum Druckbett verlaufen müssen. Ansonsten kann auch mit der Bettjustierung kein perfekter erster Layer erreicht werden.

Die X-Ends werden mit der Welle und den F605ZZ Lagern bestückt. Hierbei ist der Platz sehr begrenzt, damit die Lager und Scheiben stramm sitzen und keine Störgeräusche abgeben.

Die letzte Scheibe lässt sich nicht am Rand einsetzen, sondern nur in der Mitte. Von oben lässt sich ein Inbusschlüssel als „Fädelhilfe“ einsetzen.

Außerdem werden die LMU10 Linearlager mit Hilfe der Klemmplatte eingeschraubt. Es ist darauf zu achten, dass man die Klemmplatte gleichmäßig anzieht. Die LMU10 Lager müssen vor dem Einbau mit passendem Fett (empfohlen) oder Öl geschmiert werden.

Bevor die Wellen montiert werden, befreit man die Enden von überschüssigen Fett. Die X-Wellen müssen in beiden „X-Ends“ bis zum Anschlag eingeschoben werden, ansonsten kann die Riemenspannung diese Zusammendrücken.

Die Wellen kann man jetzt mit den Schrauben sichern. Anschließend überprüft man, ob die Wellen beidseitig am Anschlag der „X-Ends“ anliegen und ob die „X-Ends“ gerade stehen. Letzteres geschieht am besten mit einer angelegten Leiste. Sollten die „X-Ends“ nach innen geneigt sein, legt man zwischen Wellenende und Anschlag Distanzscheiben. Sitzen die X-Ends schief, läuft der Riemen später schlecht.

Die letzten Kugellager befinden sich nun an den hinteren „H-Ends“. Hier ist ebenfalls die Anzahl der Scheiben irrelevant. Es zählt nur die spätere Einbaulage der Kugellager. Nur an diesem Punkt lassen sich auch gedruckte Distanzscheiben einsetzen. Die angeschraubten Kugellager müssen aus Stabilitätsgründen Distanzstücke aus Metall besitzen.

Beim Aufschrauben des Deckels mit dem eingesetzten Kugellager ist darauf zu achten, dass das Kunststoffteil nicht Bündig am Eckprofil anliegt. Es bleibt ein 2mm Spalt rund herum über. Sollte die Umlenkrolle später nicht genau gerade laufen, kann man das an dieser Platte einstellen.

Beim Motorhalter für die XY-Motoren gibt es zwei Varianten. Einmal auf halber Profilhöhe:

… und einmal unten. Diese Variante ist deutlich stabiler und wird empfohlen, sofern es Platztechnisch möglich ist.

Werden, wie im sparklab-shop Set enthalten, Metallkupplungen eingesetzt sollten diese „Starr“ ausgeführt sein.

sparkcube v2.0

Nach 5 Jahren v1.1XL und über 1000 registrierten Nachbauern, folgt nun das Update! Das Grundlegende Konzept bleibt gleich: sehr gute Druckqualität, simples, stabiles Design, geringer Wartungsaufwand und einfache Montage.

Status: Open Beta

[#1]Rahmen – sparkcube v2.0L

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 CoreXY Riementrieb
#4 Z-Achse
#5 32Bit Elektronik
#6 folgt

Rahmen – sparkcube v2.0L

Beim Aufbau des Rahmens beginnt man zunächst mit der Bearbeitung der Profile. Es müssen einige Löcher gebohrt und Gewinde geschnitten werden.

Die vertikalen Profile benötigen an beiden Enden zwei 5,5mm Bohrungen. Diese sitzen 10mm vom Ende entfernt und werden zunächst angerissen und gekörnt…

… und danach mit dem 5,5mm Bohrer gebohrt. Bei der Bohrung kommt es nicht auf absolute Präzision an und kann auch mit dem Akkuschrauber ausgeführt werden. Das Loch dient später nur als Zugang für den Inbusschlüssel. Man sollte die Bohrung von allen 4 Seiten ankörnen wenn man keinen Bohrständer verwendet.

Nun bekommen die 4 vertikalen Profile ein Gewinde an einem Ende und die restlichen 8 bekommen eines an beiden Enden. Hier ist ein Schmiermittel unerlässlich!

Bei Aluminium eignet sich, neben Bohröl, Spritus einwandfrei zum Gewindeschneiden.

Nach der mechanischen Bearbeitung werden die Profile gesäubert. Später dürfen keine Späne in die Elektronik gelangen. Die 8 horizontalen Profile werden mit den M6x16 Linsenkopfschrauben versehen.

Jetzt kann der eigentliche Rahmen zusammengefügt werden. Die Vorgehensweise ist immer die gleiche: zusammen mit einem Anschlag die Schraube zum fixieren leicht anziehen, danach die Profile kräftig fixieren und anziehen.

Hier muss gewissenhaft gearbeitet werden. An den oberen Profilen werden Umlenkrollen fixiert. Stehen diese nur leicht schräg, wird der Riemen schneller verschleißen oder sogar von der Rolle laufen! Und am unteren Profil sitzt das Kugellager für die Gewindespindeln der Z-Achse. Auch dieses erfordert eine hohe Maßhaltigkeit des Rahmens.

Tipp: Während des Zusammenbaus darauf achten, dass die 4 vertikalen Profile nur an einem Ende Gewinde haben und diese unten sitzen müssen. Die Gewindeplatten lassen sich nicht nachträglich einbauen, hier also keine vergessen. Die Hammermuttern sind nur für Anbauten wie Extruder, FTS, Seitenteile oder Schutzleiteranschluss geeignet!

Die Gewinde an den vertikalen Profile sitzen unten. Die Gewindeplatten lassen sich nicht nachträglich einbauen, hier also keine vergessen. Die Hammermuttern sind nur für Anbauten wie Extruder, FTS, Seitenteile oder Schutzleiteranschluss geeignet!.

Rot: M4 Nutensteine
Grün: M5 Nutensteine

[#5] Druckkopf Bowden – sparkcube EDGE 255x175x400

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 Z-Achse
#4 Elektronik
#5 Druckkopf


Bowden Druckkopf – sparkcube EDGE

Für den Druckkopf stehen 25 freie Pins an dem D-Sub Anschluss zur Verfügung.

Der Druckkopf mit Bowdenantrieb besteht aus 2 Teilen. Wir verwenden ein E3D-v6.

Das Klemmteil für das Hotend trägt gleichzeitig die beiden Radiallüfter.

D-Sub Stecker samt Kabel eingelegt…

… und festgeschraubt.

Jetzt sollte man unbedingt den Druckkopf provisorisch an den X-Schlitten stecken und überprüfen, ob alle Leitungen bis zum RADDS Board durchgängig sind und dass es keinen Kurzschluss zwischen benachbarten Leitungen gibt.

Jetzt kann man alle Komponenten mit den Litzen verbinden. Im Bild verwenden wir 4 Leitungen parallel um den Strom zu verteilen. Nähere Infos findet man in der Dokumentation zum Flachbandkabel: HIER

Viel Platz ist nicht. Aber wenn man die Leitungen möglichst kurz hält, kann man die Lüfter noch mit Steckverbindern ausstatten.

Die Lüfter können einfach mit Doppelseitigen Klebeband befestigt werden.

Der Druckkopf ist fertig. Jetzt nur noch aufstecken und mit den 4 langen M3 Schrauben anschrauben.

So sieht es dann mit Extruder und PTFE Schlauch aus.

Vor dem Einschalten oder Anschließen des USB Kabels, unbedingt alles doppelt überprüfen. Alle Leitungen durchmessen, auf Polung und Kurzschlüsse achten. Zum Beispiel sind die Radiallüfter bei Verpolung sofort defekt.

[#4] Elektronik – sparkcube EDGE 255x175x400

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 Z-Achse
#4 Elektronik
#5 Druckkopf


Elektronik – sparkcube EDGE

Dieser Teil des Bautagebuchs dient nur der Illustration. Der sparkcube EDGE ist als Schutzklasse I Gerät an allen zugänglichen Stellen, welche im Fehlerfall Stromführend sind, mit einem Schutzleiter versehen und damit sicher. Falsch ausgeführt drohen hier jedoch Brand und Stromschlag. Daher ist der Teil des Aufbaus vom Fachmann zu erledigen!

Anordnung der Komponenten, der Kabelkanal vereinfacht das verlegen deutlich.

Bodenplatte mit Kaltgeräteanschluss, Ein/Aus Schalter und Lüfter. Der Lüfter saugt die Luft ab, somit strömt frische Luft durch die zwei Lüftergitter hinein und kühlt das RADDS Board und das Netzteil.

Das Flachbandkabel wird aufgetrennt, mit Aderendhülsen versehen und kann so direkt mit dem RADDS verkabelt werden. Bei der Verteilung der Pins im Flachbandkabel ist eine räumliche Trennung von Stromführenden und Sensorkabel wichtig. Das ist detailliert beschrieben in der Datei namens: „DOKU:ribbon-cable,pin_usage“ in der Dokumentation.

Die Motoranschlüsse wurden mit Steckverbinder ausgestattet. Es empfiehlt sich bei Verwendung der gezeigten Dupont Verbinder eine nachträgliche Fixierung mit Schrumpfschlauch.

Kabelanschluss für den Extrudermotor

Zur Montage des FTS wurde hier das optionale Seitenteil montiert. Ohne Seitenteil verwendet man einfach ein FTS v2-1 mit einem kurzen Schlauch zur Montage am Rahmen direkt unter dem Extruder.

sparkcube EDGE 255x175x400

der Startschuss für die OpenSource Dokumentation ist gefallen! Ihr erhaltet die Dateien im Archiv. Zögert nicht bei Fragen unser Forum zu benutzen!

Das Konzept des sparkcube EDGE eignet sich am besten für präzise Prototypen, Figuren, Büsten und Modelle mit feinen bis mittleren Düsendurchmesser für Unternehmen und professionelle Anwender. Ausstattung, Zubehör und Bauraumgröße sind darauf optimiert zuverlässig, flexibel und genau zu funktionieren.

Um schwingungsarme Druckergebnisse bei höheren Druckgeschwindigkeiten zu ermöglichen wurde neben einem torsionsarmen Querbalken, Schienenführungen mit Kugelrollen und einem hochwertigen GT3 Riemen mit 9mm Breite vor allem konstruktive Maßnahmen ergriffen. So ist zum Beispiel der Massenschwerpunkt des Druckkopfs genau in das Zentrum der führenden Achsen und Riemen gewandert. Diese Symmetrie reduziert Nachschwingen bei scharfen Kanten sehr effektiv. Viele dieser konstruktiven Maßnahmen zusammen ermöglichen ein genaues Achsensystem bei minimalem Gewicht der bewegten Teile.

Zusammen mit dem massiven Rahmen ergibt sich eine außerordentliche Laufruhe, die sich im Druckbild und in der geringen Lautstärke des Druckers wiederspiegelt.

Der Druckkopf ist mit einem universellen Stecksystem ausgestattet. Damit kann man komplette Druckköpfe in wenigen Sekunden wechseln. In diesem Moment sind bereits Pläne für verschiedene Bowden- und Direktgetriebene Druckköpfe vorhanden.
Die Absaugung der optionalen Einhausung ist temperaturgesteuert und hält die Umgebungsvariablen im Bauraum immer konstant.

Dokumentation, CAD Daten, Materiallisten sind ab morgen zum freien Download erhältlich!

[#3] Z-Achse – sparkcube EDGE 255x175x400

Übersicht aller Bauschritte

#1 Rahmen
#2 XY-Achse
#3 Z-Achse
#4 Elektronik
#5 Druckkopf


Z-Achse – sparkcube EDGE

Die Druckplatte besteht aus einer Plangefrästen Alugussplatte mit 230V Heizmatte. Die Aluplatten müssen teilweise sehr gründlich gereinigt werden. Die Schutzfolie hinterlässt einen Waxartigen Film, auf dem die Heizmatte nicht ausreichend klebt und eine mangelhaft verklebte Heizmatte ist ein enormes Sicherheitsrisiko! Vor dem Aufbringen der Heizmatte mit einem Streifen Klebeband testen, ob er an der Platte klebt.

Die Linearlager sind lange Varianten mit Flansch in der Mitte.

Bei der Bettaufnahme sind von unten Federscheiben eingeführt, damit mit etwas Kraftaufwand eine Verschiebung möglich ist. Dies ermöglicht der Platte eine Wärmeausdehnung ohne innere Spannungen.

Die 230V Verkabelungen müssen stets von einem Fachmann vorgenommen werden. Zusätzlich zu L,N und PE liegt ein geschirmtes 4 adriges Kabel in der Z Schleppkette für Thermistor und Z-Endschalter.

Die Schnittansicht verdeutlicht das untere Festlager. Das Doppelschrägkugellager wird mit der Feingewindemutter (fehlt in der Schnittansicht) fest mit der Kugelspindel verschraubt. Anschließend klemmt das Druckteil das Kugellager fest gegen die stabile Bodenplatte.

Oben befindet sich die Loslagerung für die Kugelspindel. Das Kugellager kann sich in dem Druckteil auf und ab bewegen, um einen spannungsfreien Längenausgleich zu gewährleisten. Sollte man den Aufbau mit einer TR-Gewindestange oder einer ungerichteten (krummen) Spindel machen, ist es zweckmäßig das obere Lager entfallen zu lassen. Hierbei muss die maximale Verfahrgeschwindigkeit in Z Richtung jedoch stark verringert werden. (In der Schnittansicht fehlt der Sicherungsring in der Nut der Kugelgewindespindel)

Fertig eingebaut. Zum Ausrichten der einzelnen Komponenten muss man die Achse händisch auf- und abfahren.

Der Halter für die Schleppkette ist so zu montieren, dass die Kette nicht anschlägt, wenn das Bett ganz oben ist.

mit dem Aufkleben der Druckplatte ist die Z-Achse fertig. Im Bild sieht man eine MTPlus Dauerdruckplatte, welche mit 3M MP468 Klebeband verklebt wird.