[#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
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#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 v2-2 zur Montage am Rahmen.

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
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#3 Z-Achse
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#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.

[#2] XY-Achse – sparkcube EDGE 255x175x400

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XY-Achse – sparkcube EDGE

Die Verbindungsteile zwischen Y- und X Achse heißen „X-Ends“. Bei der Montage gibt es einige Details zu beachten, ansonsten droht unter anderem der Defekt der Führungen!

Das X-End oben rechts nimmt einen 5x5x5mm Neodym Magneten auf, der als Gegenspieler für den Hall-E Endstop im X-Schlitten dient. Dieser wird mit Epoxy o. ä. fixiert. Auch zu sehen, die 2 M3 Vierkant Muttern und die M4 Vierkant Mutter, die in jedem X-End verbaut werden müssen.

Es gibt nur eine richtige Ausrichtung des Magneten. Vorher mit dem Hall-Endstop ausprobieren. Ansonsten löst der Endschalter nicht aus.

Im Bild gezeigt ist die Variante mit F605ZZ Kugellagern als Umlenkrollen. Optional gibt es die X-Ends auch für die GT2 Umlenkrollen. Ich empfehle die gezeigte Variante, da die Qualität der erhätlichen GT2 Umlenkrollen unzureichend ist. Der Aufbau ist jeweils: 2 Din125 M5 Scheiben – Kugellager – 2 Din125 M5 Scheiben – Kugellager – 2 Din125 M5 Scheiben.

Man kann die Vierkantmuttern in Position kleben, oder aber wie gezeigt Karton zurecht schneiden, damit die Muttern vor dem Einbau nicht in der Nut herumrutschen. Erleichtert dein Einbau enorm!

Herstellungsbedingt können kleine „Knubbel“ oder „Blobs“ auf der Oberfläche der X-Ends sein. Diese vorher mit Feile oder Sandpapier entfernen, damit die X-Endhälften sauber zusammenpassen. Auch die Anschraubfläche an den Führungsschlitten sollte auf die gleiche Art entgratet werden.

Die Führungsschiene wird auf der Traverse mit Setzmuttern angeschraubt. Sollte die Führung mal zu wechseln sein, bleiben die Muttern in Position.

Die Traverse wird einseitig mit Federscheiben angeschraubt. Die Seite mit den Federschrauben wird nur leicht angezogen, damit ein Längenausgleich über die Langlöcher erfolgen kann. Die Schrauben müssen davor dick mit Schraubenlack vorbehandelt werden. (Kein Loctite, nur lufttrocknente Mittel verwenden. Eine dicke Schicht Nagellack funktioniert auch sehr gut) Die Schrauben erst montieren, wenn der Lack getrocknet ist.

Generell ist jetzt höchste Sorgfalt geboten bei der Montage der Traverse. Vorsichtig alle Schrauben nach und nach anziehen und dabei auch die Parallelität der Aluprofile einstellen und die Schrauben Anziehen. Die Führungen sind sehr präzise und ausreichend dimensioniert für den 3D Druck. Sollte man die Führungen aber verkantet anziehen, oder aber den Schlitten bewegen, während die Schienen rechts und links nicht parallel stehen, gehen die sehr schnell kaputt.

Die Motorhalter sind hier bereits montiert. Inklusive dem Endstop „Marquardt 1050“. Der rechte Halter muss aber nochmal demontiert werden, weil man sonst das Riemenrad nicht festziehen kann.

Bei der Platzierung der Schienen darauf achten, dass der Motorhalter 5mm auf dem Profil hin- und hergeschoben werden kann. Das dient später zur Spannung des Zahnriemens.

Nun folgt die Montage des X Schlittens samt Verkabelung. Beim Abschneiden des Flachbandkabels darauf achten, dass keine Kurzschlüsse durch herausstehende Litzen entstehen.

Bevor man die beiden Hälften verschraubt, sollte man die 6 M3 Muttern von hinten einpressen, an denen später die Druckköpfe angeschraubt werden können.

Die Klemmplatten bekommen jeweils ein M5 Gewinde.

Der einbaufertige X Schlitten.

Danach können die Umlenkrollen und der Riemen eingebaut werden.

Die zwei Schrauben in der Mitte des X Schlittens ziehen die Klemmplatten für den Zahnriemen an. Über die Motorposition den Riemen spannen. Mit unterschiedlicher Spannung rechts/links stellt man beim Core-XY sicher, dass die Y-Achse genau senkrecht zur X-Achse läuft.

Zwischendurch muss jetzt schon das Netzteil und das SSR eingebaut werden. Da man nach der Montage der Blende nicht mehr an die Schrauben ran kommt.

Die Verkleidungsplatte wird mit doppelseitigem Klebeband aufgeklebt…

… und vorne einfach umgebogen. Die Nut an der Unterseite macht das macht das umbiegen per Hand sehr einfach. Man sollte die Kante mit einem Haarföhn erwärmen, damit der Lack nicht reißt. Sollte einem die Vorstellung widersprechen, dass man im Falle eines Netzteildefekts die Verkleidung abreißen muss, dann kann man in die Blende noch Löcher bohren, damit man von oben an die Schrauben ran kommt.

[#1] Rahmen – sparkcube EDGE 255x175x400

Übersicht aller Bauschritte

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


Rahmen – sparkcube EDGE

Als erster Arbeitsschritt gilt der Aufbau des Alurahmens. Nach der Sichtung der Teile (ist alles vollständig und in Ordnung?) bringen wir alle Verbinder und Bohrungen ein.

Man sollte möglichst verhindern, dass man später noch vergessene Bohrungen nachträglich einbringen muss. Die Späne landen sonst auf den Führungen und in der Elektronik.

Die T-Matik-Verbinder werden bündig eingeschraubt und weiter eingedreht, bis die flache Seite nach oben zeigt. Der Akkuschrauber leidet sehr bei der Aufgabe, eindrehen per Hand ist Werkzeugschonender.

Beim Eindrehen der Verbinder entsteht ein Grat. Dieser ist zu entfernen, damit die Profile später sauber verschraubt werden können.

Hier liegen alle Profile, welche T-Matik-Verbinder benötigen. Die 30×30 B-Typ Profile bekommen einen Verbinder pro Seite, die breiten zwei.

Bei den folgenden Montagearbeiten auf sehr genaue Ausrichtung achten. Eine garantiert ebene Unterlage hilft sehr. Um die 30er Profile mittig zu den 40er auszurichten, verwende ich eine 5mm Alugussplatte als Unterlage.

Man beachte, dass die Profile oben und unten nicht bündig abschließen.

Am hinteren Rahmen sind die Füße kürzer. Hier kommen später die beiden Schraubfüße dazu.

Beide Rahmenhälften verbunden und die Bodenelemente angebracht.

Jetzt kann die Grundplatte montiert werden. Hierbei nicht die hinteren 4 Nutensteine für die Wellenhalter der Z Achse vergessen!

Bei der Bodenplatte darauf achten, dass der Ausschnitt für das XY-Flachbandkabel hinten rechts ist.

Die mittleren Querstreben rechts und links nehmen später die Linearführungen der Y-Achse auf. Bei den Winkeln müssen die Zentriernasen abgebrochen werden, damit die mittleren Profile rechts und links parallel zueinander ausgerichtet werden können.

Bei den 6 Winkeln wurden alle Zentriernasen abgebrochen, die im eingebauten Zustand nach oben zeigen. Die Zentriernasen, die in das 40×40-45° Profil einhaken, können bestehen bleiben.

Bei der hinteren Querstrebe auch an die 4 Bleche denken, die später die Umlenkrollen für das Core-XY System halten. Auch hier müssen die oberen Zentriernasen an den Winkeln abgebrochen werden, sonst passen die Winkel nicht auf das Blech.

Bevor man sich nun an die nächsten Schritte wagt, sollte man alle Bohrungen für Filament- und Kabeldurchführungen gebohrt haben Außerdem den Rahmen und den Arbeitsplatz säubern und von Spänen befreien.

gedruckte Trapezgewindemutter für den sparkcube v1.1XL

Auf der Suche nach einer kostengünstigen Alternative zu den IGUS TR10x2 Trapezgewindemuttern wollte ich auch eine komplett gedruckte Variante testen. Die Mutter funktionert so gut, dass ich hier ein kleines Update dazu verfassen möchte.

Konstruktion
Das Gewinde der Mutter wurde für den 3D Druck optimiert, beispielsweise wurde das Spiel von Kernloch und Gewindeflanken etwas vergrößert und das Zahnprofil ist asymmetrisch. Die Gewindeflanke, die aufgrund der Schwerkraft zum tragen kommt, hat so den genormten Winkel und die andere wurde abgeflacht um den Überhang beim Ausdruck zu minimieren. Hieraus ergibt sich allerdings, dass beim Ausdruck und beim Einbau auf die korrekte Ausrichtung geachtet werden muss.

Hinweise
Es ist wichtig, die Mutter beim Druck auf der Plattform so auszurichten, dass das Dreieck nach unten zeigt. Beim Einbau in den sparkcube v1.1XL muss das Dreieck dann wieder nach oben zeigen.

laufende Tests
Im Druckbild sind keine Unterschiede zu erkennen. Das absolute Spiel ist geringer als bei den Igus Muttern, welche vor allem wegen der Kalotte deutliches Spiel aufweisen. Der Einsatz von MABL ist mit den Muttern ebenfalls kein Problem. Nachteile sind in der absoluten Lebenszeit zu erwarten, wohingegen noch keine genauen Zahlen vorliegen. Zum Zeitpunkt dieses Artikels ist die Z-Achse meines sparkcube v1.1XL bereits über 100 mal komplett hoch und runter gefahren ohne erkennbaren Verschleiss. Die fehlende Kugelkalotte könnte sich bei krummen Spindeln negativ auf die Druckqualität auswirken. Hier liegt mit passenderen Filamentsorten viel Spielraum nach oben. Der Langzeittest steht noch aus, aber in Hinsicht auf die Preis/Leistung ist die Mutter schon jetzt ein voller Erfolg. Die aktuelle Testmutter wurde mit ABS gedruckt, welches keine hohe Verschleissfestigkeit aufweißt.

CAD Daten
nach der Testphase wird die Mutter zu den CAD Daten des sparkcube v1.1XL hinzugefügt. Falls ihr die Mutter testen möchtet, gibt es hier den aktuellen Stand als STL:
https://drive.google.com/file/d/1k-ta3n8qjnDAB9XorGpK5aEPSHHYsDQw/view?usp=sharing

sparklab ICE im sparkcube v1.1

Unser neues wassergekühltes Hotend „sparkcube ICE“ passt ohne Modifikationen an den Standard sparkcube v1.1. Als Aufnahme für das neue Hotend könnt ihr das bestehende „Dual-Printing Addon“ vom sparkcube v1.1L benutzen. Der Druckkopf im Bild läuft ohne Probleme, seit über 20kg Filament. Das Hotend kann ab sofort im Shop erworben werden.

Neuer Feed Sensor: FTS v2

Der FTS hat ein neues Gewand und ist noch einfacher geworden. Die Gehäusehälften können nun verschraubt werden und sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Das lästige Einkleben der Elektronik mit dem doppelseitigen Klebeband entfällt nun auch.

Der Innenaufbau bleibt weitestgehend unverändert, wer also von seinem alten FTS aufrüsten möchte, muss sich nur eine Senkkopfschraube besorgen und das neue Gehäuse drucken. Vorerst nur für 1,75mm Filament verfügbar. Bei genügend Nachfrage zeichne ich noch die 3mm Variante.

Alle Infos zum Nachbau findet ihr hier oder in der Downloadarea.

sparkcube v1.1XL – Dokumentation Online!

Wie versprochen: am 1. Juni um 20:20 geht das alpha Release des Großraum 3D Druckers „sparkcube v1.1XL“ an den Start! Wir können es kaum erwarten was ihr damit so alles anstellt:

Hier gehts zu den Dateien!