[News] Multimachine massiv langsam

[J.R.I.B]

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Prototyp in der Evaluierung:

Alle 4 Seitenstrukturen (fünf mit dem Dach) sind komplett identisch! Es ist so einfach. Die Kreuzstruktur macht es stabil.

Die quadratischen Metallblöcke in den Ecken sind der teure Teil.
Der Rest (Gewindespindeln, U-Profile und flache/zugeschnittene Blechprofile) ist alles problemlos in lokalen Baumärkten erhältlich.

Die Stahlplatten des vorherigen Designs waren viel zu schwer zum Heben. Und so teuer!! Ich habe es nie geschafft, sie zu beschaffen. Deshalb jetzt dieses ultra-einfach zu bauende Design. Es ist meine letzte Chance. Dieses fehlende Fräsen-Dingsbums stoppt all meinen Fortschritt bei einer Vielzahl von Projekten.
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Ziele und Designüberlegungen:

• Strukturteile einsparen,
• die Gleitachsen an der Unterseite offen halten,
• und trotzdem einen stabilen Rahmen schaffen!
• alle Achsen gegen Verdrehen um X, Y und Z schützen.
• das gesamte verfügbare Arbeitsvolumen nutzen (also keine trapezförmige und keine gleitende Y-Achse als Untertisch, was den nutzbaren Raum einschränkt).
• eine Z-Achse verwenden, die auf der X-Achse gleitet,
• und eine Y-Achse, die auf der Z-Achsen-Konstruktion gleitet,
• sodass die Z-Achse sehr stabil ist und
• es möglich ist, alle Werkzeuge zu montieren, da keine Verdrehung durch zu lange Hebel (Archimedes) oder Vibrationen auftritt.

Die Art und Weise, wie der Verdrehschutz funktioniert, hat Vorteile, aber auch Nachteile, da mehr Stangen und Gewindespindeln (ACME oder herkömmliche Stangen) erforderlich sind.
Es ist eine Basisstruktur, bei der beliebige Werkzeuge eingesetzt werden können.

Diese Maschine kann gebaut werden als: (von günstiger bis teurer, von oben nach unten)

• Platinenfräse: geringes Gewicht & klein, daher präziser.
• 3D-Drucker gängiger Größe: Bau mit sehr leichtem Material.
• 3D-Drucker mit großem Druckvolumen, um endlich diese Koloss-von-Rhodos-Nachbildungen zu konstruieren. (Um eine präzise Maschine zu erhalten, die auch in der Lage ist, kleine Teile zu drucken und diese zusätzlich als Platinenfräse zu nutzen, wird das nicht billig, da ein hoher Fokus auf Präzisionsfertigung liegen muss, und das ist ohne teure Ausrüstung und langjährige Erfahrung keine einfache DIY-Sache – daran mangelt es mir leider auch).
• Hochleistungsfräse: massiv bauen (Stahl, keine Hohlstangen, …). Für größere Teile. (wie Baumhäuser, die ich schon lange zu konstruieren plane.)
• Hochleistungs-Präzisionsfräse: Das ist letztendlich sehr schwierig und auch sehr teuer. Man kann es versuchen, aber ich denke, es ist als DIY-Projekt fast unmöglich, es sei denn, man hat Roboter, die bei der Fertigung helfen.

[J.R.I.B]

Erster Prototype frisch aus dem CAD. Dabei sprang auch gleich noch ein neues Konzept für eine vierte Achse heraus. Details fehlen leider noch, weil ich zuerst nocht STEP-Dateien konvertieren muss, damit ich schöne Motoren und ACME-Rod-Kuppler einbauen kann. ACME ist keine Pflicht, ich persönlich werde auch nur M8 oder M10 Gewindestangen verwenden … je nach Größe und Abwägung zwischen Geschwindigkeit (ACME) und höhere Auflösung (Gewindestangen, z.B. wenn kein Microstepping vorhanden).

[case]

Hi,

@J.R.I.B.

Erster Prototype frisch aus dem CAD. Dabei sprang auch gleich noch ein neues Konzept für eine vierte Achse heraus. Details fehlen leider noch, weil ich zuerst nocht STEP-Dateien konvertieren muss, damit ich schöne Motoren und ACME-Rod-Kuppler einbauen kann. ACME ist keine Pflicht, ich persönlich werde auch nur M8 oder M10 Gewindestangen verwenden … je nach Größe und Abwägung zwischen Geschwindigkeit (ACME) und höhere Auflösung (Gewindestangen, z.B. wenn kein Microstepping vorhanden).

Soweit ich sehe hast Du alle Achsen mit Gewindestangen realisiert. Das kannst Du getrost vergessen, weil das definitiv so grottenlangsam wird, dass Du das nach ersten Praxistests garantiert freiwillig wieder ändern würdest. Es hat schon seinen Grund, warum bei allen gängigen 3D-Druckern lediglich die Z-Achse damit betrieben wird, weil die nur gelegentlich nen kleinen Vorschub machen muss und dafür reichts.

Und insbesondere bei einer Multimaschine, mit der man vielleicht auch ein bischen fräsen möchte, könnte auch eine höhere Geschwindigkeit in der Z-Achse recht sinnvoll sein, insofern sollte man vielleicht mal den genau gegenteiligen Ansatz durchdenken und vielleicht sogar die Z-Achse auch mit Zahnriemen antreiben.

Klingt zwar im ersten Moment komisch, aber ich habe schonmal irgendwo ein 3D-Drucker-Design gesehen wo die das gemacht haben und angeblich sehr gute Ergebnisse und hohe Präzision erreicht haben. Und es hatte noch irgendeinen Vorteil an den ich mich grad nicht mehr erinnern kann.

Gruss, Oliver

PS: habs grad wiedergefunden:
http://www.kickstarter.com/projects/ez3d/phoenix-3d-printer?ref=search
Der weitere Vorteil war, dass die damit angeblich bessere Qualität der Printergebnisse erzielen:

The Z Axis
Most traditional 3D printers use threaded rods to drive their Z axis up and down. This has a few drawbacks. For one, it’s very slow to move the build platform into position. Secondly, screws can be manufactured imperfectly, causing a pattern to be ingrained into your print. By eliminating the screw, and using a belt instead, our printer produces perfect walls and edges, and no wobble pattern can be seen.

Naja, die Fotos sehen zwar ganz gut aus, aber so ganz bin ich noch nicht davon überzeugt.

[J.R.I.B]

haha, gut dass ich dich hab. Also gut, dann doch lieber ACME.

Das Archimedes-Prinzip der Seilzüge zu verwenden ist gar nicht so dumm. Nur für’s Fräsen … ich weiß nicht, ob das nicht nach oben weg kann, es sieht jedenfalls auf den ersten Blick so aus. Ansonsten echt keine schlechte Idee. Wenn wir die Z-Achse dann schwer genug machen, klappt’s bestimmt.

Edit: Ah, das kann doch nicht nach oben weg … man kann den Riemen ja auch auf der anderen Seite mit einer Rolle festmachen. Ganz so wie der Belt-Drive-X-Y-Tisch. Habe den Link auch vergessen. Muss ich noch suchen …

Für einen 3D Drucker geht es aber bestimmt.


Edit 2: Um so mehr ich darüber nachdenke, desto besser gefällt es mir. Im Grunde ist es gar kein Gürtel, also ‚Belt‘, mehr. Es ist eigentlich einmal oben und einmal unten festgemacht. Ich habe es schnell in Blender gezeichnet … nur das Animieren gelingt mir mal wieder nicht, weil ich den Riemen an beiden Enden festmachen muss.

Nur ob man es straff genug bekommt, dass es in alle Achsenrichtungen wobbelfest ist … also für eine Stahlfräse?. Für Lasercutter und 3D Drucker ist es erste Wahl. Vielleicht das Wobbeln/Ausweichen bei festem Widerstand (z.B. einem nicht eingeplanten Hindernis, z.B. gehärtete Schraube in Platte, die man gerade ausfräsen wollte) ja auch gar nicht so schlecht.

Und insbesondere bei einer Multimaschine, mit der man vielleicht auch ein bischen fräsen möchte, könnte auch eine höhere Geschwindigkeit in der Z-Achse recht sinnvoll sein, insofern sollte man vielleicht mal den genau gegenteiligen Ansatz durchdenken und vielleicht sogar die Z-Achse auch mit Zahnriemen antreiben.

Schlecht wäre es nicht, aber ist es nötig? Beim Fräsen benutzt man eh von allen Achsen die Z-Achse am seltensten. Normalerweise muss man bei Metallen und selbst bei Plexiglass sowieso enorm langsamen Vorschub einstellen, dafür schnellere Spindeldrehung - je nachdem. Daher glaube ich, die low-cost Variante wäre gar nicht so schlecht. Desto langsamer die Machine fräsen muss, desto sicherer … wir haben bei uns an der Uni schon Dutzende an Fräsbohrern zerstört (ich hatte auch einen guten Anteil), bis ich endlich mal der Maschine vertraut habe und nicht mehr so auf Speed gegangen bin. Dann konnte man sogar die Fräse eine Zeit lang einfach machen lassen und nebenher gemütlich weiterarbeiten, löten, lesen, sogar schlafen. Vorausgesetzt man hat alle Fehler die beim Aufbereiten der Herstellungsdateien auftreten können, einmal durchgemacht. Z.B. plötzliches Tool-Wechseln in der Software ist tödlich … da denkt die Maschine sie muss tiefer fräsen … Donner und Blitz, dagegen helfen auch die Endstopper nicht, da kracht’s!

[case]

Hi Jan,

@J.R.I.B.

haha, gut dass ich dich hab. Also gut, dann doch lieber ACME.

Ähm, kleines Missverständniss: Ich meinte nicht ACME anstatt normales Gewinde, sondern ich meinte, zumindest für die X- und Y-Achse Riemenantrieb anstatt jede Art von Gewinde, ob normal, Trapez oder sonstwas. Und ACME besagt lediglich, das die Mutter aus Kunststoff ist, Du kannst aber genausogut (oder besser noch) auch ein Stahlgewinde mit einer Mutter aus einem etwas weicheren Metall wie z.B. Messing kombinieren.

Wieauchimmer, selbst wenn solches Gewinde wie Trapez und Kugelumlauf etc. bei großen Metallfräsen verwendet werden, bei einem 3D-Drucker ist das definitiv zu langsam. Mit einer großen Fräse hast Du ha im Nu einige mm weggefräst, z.B. auf einer Fläche von einigen quadratzentimetern, aber bis Du mit nem 3D-Drucker eine solche Fläche durch Materialauftrag hergestellt hast, dauert es vergleichsweise eine Ewigkeit bzw. es sind dazu zig-mal mehr Bewegungen notwendig. deshalb kann man das nicht in einen Topf werfen.

Edit 2: > Um so mehr ich darüber nachdenke, desto besser gefällt es mir. Im Grunde ist es gar kein Gürtel, also ‚Belt‘, mehr. Es ist eigentlich einmal oben und einmal unten festgemacht. Ich habe es schnell in Blender gezeichnet … nur das Animieren gelingt mir mal wieder nicht, weil ich den Riemen an beiden Enden festmachen muss.

Beim Cartesio wird ein solchere H-belt-Antrieb für die Z-Achse verwendet und ich glaube auch für die Bewegung der Gantry. Bei der Z-Achse gefällts mir nicht so, für die Gantry wäre es ev. ok, aber das muss man im Detail nochmal schauen.

Nur ob man es straff genug bekommt, dass es in alle Achsenrichtungen wobbelfest ist … also für eine Stahlfräse?. Für Lasercutter und 3D Drucker ist es erste Wahl. Vielleicht das Wobbeln/Ausweichen bei festem Widerstand (z.B. einem nicht eingeplanten Hindernis, z.B. gehärtete Schraube in Platte, die man gerade ausfräsen wollte) ja auch gar nicht so schlecht.

Ja, wie Du richtig anmerkst muss man hier sehr zwischen der Art der Anwendung unterschieden. Aber was das Wobbeln als Sicherheits-Feature bei Blockierungen angeht, sowas nennt man auch „Security by Obscurity“ und das ist tunlichst zu vermeiden

Und insbesondere bei einer Multimaschine, mit der man vielleicht auch ein bischen fräsen möchte, könnte auch eine höhere Geschwindigkeit in der Z-Achse recht sinnvoll sein, insofern sollte man vielleicht mal den genau gegenteiligen Ansatz durchdenken und vielleicht sogar die Z-Achse auch mit Zahnriemen antreiben.



Schlecht wäre es nicht, aber ist es nötig? Beim Fräsen benutzt man eh von allen Achsen die Z-Achse am seltensten. Normalerweise muss man bei Metallen und selbst bei Plexiglass sowieso enorm langsamen Vorschub einstellen, dafür schnellere Spindeldrehung - je nachdem. Daher glaube ich, die low-cost Variante wäre gar nicht so schlecht.

Ja, das sehe ich im Grunde auch so. Das mit dem Zahnriemen für die Z-Achse war nur mal ne theoretische Überlegung aus gegebenem Anlass. Aber wir sollten dafür normale Trapezgewindespindeln nehmen und gut is.

Gruss, Oliver

[J.R.I.B]

Das mit dem Zahnriemen für die Z-Achse war nur mal ne theoretische Überlegung aus gegebenem Anlass. Aber wir sollten dafür normale Trapezgewindespindeln nehmen und gut is.

Der alte Dreijahrhundertebart nickt zustimmend.
Trapezspindeln, so heißen sie also richtig … mir kam ACME von Anfang an schon komisch vor, dann hat man damit also nur die Plastik-Muttern gemeint … Was ich so alles durcheinanderbring’.


Du hast recht, das hier ist wirklich nichts für’s 3D drucken, das kann man nicht vereinbaren. Diese Multimaschine MUS können wir in MillUniversallyScalable umtaufen.

Sie bekommt bald noch ein Upgrade, die Bodenplatte wird eingebaut, 2cm dick und mit einem neuartigen Fixiersystem. Denn das mit dem Vakuum ist zu kompliziert und zu unverlässig. Falls das Werkstück nicht glatt - z.B. Gusseisen - oder nicht flach - z.B. ein Auspuff - ist, wird es nämlich mit Vakuumsaugern schwierig!

Heute lief’s endlich mal wieder rund, wir konnten neben der neuen Bodenplatte und dem Design der Stellfüße (man muss ja irgendwie die Eisenspäne wegbekommen) auch endlich den Räumtraktor wieder reparieren. Jetzt kann mein kleiner Bruder Findus endlich wieder motorisiert Schnee räumen, sonst wird er nur noch mehr ein Strich in der Landschaft vor lauter von Hand wegschaufeln … und das dauert, das vergisst man immer, wenn man es gewohnt ist, dass der Schneepflug fährt (bei uns leider nur noch die Anfahrtsstrasse, jetzt müssen wir selber Sprit verfahren - ich bau einfach auf ZnO-Antrieb um. Deine neuen Ideen gefallen mir gut. Kalilauge, das hat mein weiser Biologielehrer auch mal im Zusammenhang mit Elektrolyse genannt … ich muss mich erinnern.).


Hier ist unser UniProKit Design. → https://discourse.test.opensourceecology.de/t/news-multimachine-lightspeed-precise/509/1 Morgen will ich das Grundgestell im Erstentwurf stehen haben. Ich muss mir den Cartesio nochmal genau ansehen.

[case]

Hi Jan,

Hier ist unser UniProKit Design. → > https://discourse.test.opensourceecology.de/t/news-multimachine-lightspeed-precise/509/1 > Morgen will ich das Grundgestell im Erstentwurf stehen haben. Ich muss mir den Cartesio nochmal genau ansehen.

Schau Dir dazu unbedingt mal die alten ersten Cartesio-Entwürfe an, wie sie noch auf reprap.org erhalten geblieben bzw. dort zu finden sind, siehe

http://reprap.org/wiki/Cartesio_Base

Aber bitte möglichst alles nur mit 20x20mm T-SLot-Profilen machen.

Gruss, Oliver

[J.R.I.B]

Gebongt, nur 20x20 T-Slot-Profile. Und die Z-Achse ist jetzt doch auch ganz anders als bei Cartesio. Alle Teile, die ich einbauen wollte, waren wir mir zu aufwendig herzustellen, also habe ich alle Teile aus unserem UniProKit zusammengebaut. Der Proxxon/Frässpindel-Halter ist eine Ausnahme, der ist von Cartesio.

Deine Linear-Slider haben endlich den Durchbruch gebracht. Ich bin jetzt erstmal froh, dass das Thema im Prototyp schonmal steht. Wir haben genug andere Sachen … z.B. Schaltkreise und Brennstoffzellen, sonst gehen wir noch vor dem Sommer Solar, äh Pleite.

[J.R.I.B]

Während der erste Design-Prototyp schwer war (Stahlplatten!) und daher nicht am Boden verschraubt werden musste, um an Ort und Stelle zu bleiben, war es auch unmöglich, größere Teile einzusetzen.

Um die Anzahl der Teile zu halbieren, hat ein neues Design das Reißbrett verlassen. Sein dem ursprünglichen RepRap-3D-Drucker ähnliches Design (Gewindespindeln als Struktur!) zeigt, wie einfach es ist, die Teile zu beschaffen:

• Nur Stahl.
• Nur 8 Spezialteile (8 Eisenwürfel).
• Hauptkomponenten: Gewindespindeln, Muttern, Diagonalträger (4x U-Profil, 4x flach zugeschnittenes Blech oder gekauftes Profil), 2 Riemen, einer kostet ca. 5€.
• Vollständig symmetrisch, daher ist der Montagevorgang für jede Seite exakt gleich.
• Optionaler 4. Freiheitsgrad.

In den nächsten Wochen werden hoffentlich die Maschinenteile zusammengetragen. Nachdem alles zusammengebaut ist und funktioniert, werden wir die Designdateien in das Github-Repository der multimachine hochladen. Danach werden die LinuxCNC-Steuerung und die Elektronik in Angriff genommen (siehe Schrittmotorelektronik).

[case]

Das mit den Gewindestangen halte ich für etwas gewagt, die Repraps nach diesem prinzip haben immer ziemlich rumgeeiert.
Aber ich verstehe den Ansatz mit den reduzierten Bauteilen.

Na, da bin ich ja mal gespannt. Gibts schon ein Bild davon ?

[J.R.I.B]

Wahr. Ja, ein Grundstrukturbild gibt’s schon.
Bin noch dabei mein Bill of materials addon mit blender 2.73 wieder lauffähig zu bekommen, sonst könnte ich die Teileliste exportieren. Am Montag werden die Strukturteile gekauft. Leider wurde mein Server gehackt und musste deshalb kurz ins Manöver ziehen, die Viren wieder loszuwerden.

[J.R.I.B]

Wenn ich es nicht schaffe, dieses Design zu bauen, werde ich mein gesamtes Ingenieursgeschäft endgültig aufgeben müssen. Es ist so einfach, alle vier (fünf mit der Dachkonstruktion) sind komplett identisch! Es ist so einfach.

Die quadratischen Metallblöcke in den Ecken sind der teure Teil.
Der Rest (Gewindespindeln, U-Profile und flach/blechgeschnittene Profile) ist alles problemlos in örtlichen Baumärkten erhältlich.

Die Kreuzstruktur sorgt für höchste Steifigkeit.

Die Stahlplatten des vorherigen Designs waren viel zu schwer zum Heben. Und so teuer!! Ich habe es nie geschafft, sie zu beschaffen. Deshalb jetzt dieses extrem einfach zu bauende Design. Es ist meine letzte Chance. Dieses fehlende Frästeil hält meinen gesamten Fortschritt bei einer Vielzahl von Projekten auf.