[News] Multimachine massive slow

In diesem Projekt werden neue Technologien, Verfahrenstechniken, Systeme erforscht, evaluiert und zur Verwendung in anderen Projekten vorangetrieben.
Benutzeravatar
J.R.I.B.
Beiträge: 292
Registriert: Mi 5. Jun 2013, 00:34

[News] Multimachine massive slow

Beitrag von J.R.I.B. » Di 14. Jan 2014, 12:34

-- Wiki --
Repository


Prototype under evaluation:
Bild

All 4 side structures (five with the roof) are completely the same! It's so easy. The cross structure makes it rigid.

The square metal blocks in the corners are the expensive part.
The rest (leadscrews, U-profiles and flat/sheet-cut profiles) is all readily available at local hardware stores.

The steel plates of the previous design were much too heavy to lift. And so expensive!! I never managed to source them. Thus now this ultra easy to build design. It's my last chance. This missing mill thingy is stopping all my progress on a whole multitude of projects.




Goals and design considerations:
  • save structural parts,
  • keep the sliding axes open at the underside,
  • and still create a rigid frame!
  • protect all axes against twisting around X, Y and Z.
  • use the complete work volume that is available (so no trapezoidal and no sliding sub-table Y-axis, which limits the useful space).
  • employ a Z-axis that is sliding on the X-axis,
  • and a Y-axis that is sliding on the Z-axis construction,
  • so that the Z-axis is very rigid and
  • it's possible to mount all tools as there will not occur twisting due to too long lever (Archimedes) or vibrating.
The way the twist-protection works has benefits but also downsides as more rods and lead screws (ACME or usual rods) are requried.
It's a base structure where any tools can be employed

This machine can be built as a: (from cheaper to more expensive top to bottom)
  • Circuit mill: low weight & small, hence more precise.
  • 3D printer common size: build it using very light material.
  • 3D printer with large printing volume to finally construct those Statue of Rhodes replica. (in order to get a precise machine to be able to print small parts too and to use this a s circuit mill additionally, this will not get cheap as a high focus has to be on precision manufacturing and that's not a easy DIY thing without the expensive equipment and long-time experience - I lack these also, I'm afraid).
  • Heavy duty mill: build it massive (Steel, no hollow rods, ...). For bigger parts. (like Treehouses I planned to construct since long.)
  • Heavy duty high precision mill: finally that's very difficult and very expensive, too. You can try, but I think it's almost impossible as DIY project, unless you have robots helping out with manufacturing. :D
Zuletzt geändert von J.R.I.B. am Fr 14. Jul 2017, 14:39, insgesamt 16-mal geändert.

Benutzeravatar
J.R.I.B.
Beiträge: 292
Registriert: Mi 5. Jun 2013, 00:34

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von J.R.I.B. » Mi 15. Jan 2014, 06:11

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).

Multimachine_Universally_Scalable-Prototype.png
Multimachine_Universally_Scalable-Prototype.png (8.31 MiB) 5437 mal betrachtet

Benutzeravatar
case
Beiträge: 741
Registriert: Mi 13. Jun 2012, 01:12

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von case » Mi 15. Jan 2014, 11:31

Hi,
J.R.I.B. hat geschrieben: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/ez3 ... 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.
--- Man wächst nur, indem man etwas zuende bringt und etwas anderes beginnt ---

Mein Blog: http://makeable.de
OpenEcoLab-Charta: http://openecolab.de

Benutzeravatar
J.R.I.B.
Beiträge: 292
Registriert: Mi 5. Jun 2013, 00:34

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von J.R.I.B. » Mi 15. Jan 2014, 15:14

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.
MultimachineUniversallyScalable-DriveBelt-Concept.png
MultimachineUniversallyScalable-DriveBelt-Concept.png (22.75 KiB) 5429 mal betrachtet
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!

Benutzeravatar
case
Beiträge: 741
Registriert: Mi 13. Jun 2012, 01:12

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von case » Do 16. Jan 2014, 01:14

Hi Jan,
J.R.I.B. hat geschrieben: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
--- Man wächst nur, indem man etwas zuende bringt und etwas anderes beginnt ---

Mein Blog: http://makeable.de
OpenEcoLab-Charta: http://openecolab.de

Benutzeravatar
J.R.I.B.
Beiträge: 292
Registriert: Mi 5. Jun 2013, 00:34

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von J.R.I.B. » Do 16. Jan 2014, 05:20

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'. :eek:


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://forum.opensourceecology.de/view ... 3135#p3135 Morgen will ich das Grundgestell im Erstentwurf stehen haben. Ich muss mir den Cartesio nochmal genau ansehen.

Benutzeravatar
case
Beiträge: 741
Registriert: Mi 13. Jun 2012, 01:12

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von case » Fr 17. Jan 2014, 11:14

Hi Jan,
Hier ist unser UniProKit Design. --> https://forum.opensourceecology.de/view ... 3135#p3135 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
--- Man wächst nur, indem man etwas zuende bringt und etwas anderes beginnt ---

Mein Blog: http://makeable.de
OpenEcoLab-Charta: http://openecolab.de

Benutzeravatar
J.R.I.B.
Beiträge: 292
Registriert: Mi 5. Jun 2013, 00:34

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von J.R.I.B. » Fr 17. Jan 2014, 13:13

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. :D

Benutzeravatar
J.R.I.B.
Beiträge: 292
Registriert: Mi 5. Jun 2013, 00:34

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von J.R.I.B. » So 4. Jan 2015, 19:29

While the first design prototype was heavy (steel plates!) and thus not needed to be bolted to the ground to stay in place, It also was impossible to put bigger parts in.

To reduce part count by half a new design has left the drawing board. Its similar design to the initial RepRap 3D printers (leadscrews as structure!) indicates how easy it is to acquire the parts:

- Steel only.
- Only 8 special parts (8 iron cubes).
- Main components: lead screws, nuts, diagonal beams (4x U profile, 4x flat sheet cut or bought profile), 2 belts, one costing approx. 5€.
- Totally symmetrical, thus each side assembly procedure is exactly the same.
- Optional 4th degree of freedom.

During the next weeks the machine parts hopefully will be gathered. After everything is assembled and works, we'll upload the design files to the multimachine's Github repository. Then the LinuxCNC controller and electronics will be dealt with (see Schrittmotorelektronik).

Benutzeravatar
case
Beiträge: 741
Registriert: Mi 13. Jun 2012, 01:12

Re: MUS - Multimachine Universally Scalable (massive or ligh

Beitrag von case » So 4. Jan 2015, 22:35

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 ?
--- Man wächst nur, indem man etwas zuende bringt und etwas anderes beginnt ---

Mein Blog: http://makeable.de
OpenEcoLab-Charta: http://openecolab.de

Antworten

Zurück zu „Forschung & Entwicklung ("R&D")“