Stoorn v2.1: Fräsning av aluminiumdelar

Även om det är lite kvar att CADda, såsom fästen för ändlägesbrytare och kabelkanaler, så fastnade jag i det här med att fräsa aluminium i helgen.

Det är svårt att fånga på bild hur bra det blir, botten är helt jämn – det går inte att känna några ojämnheter med nageln. Jag håller fortfarande på att laborera med inställningar för att få det att bli så bra som möjligt men ändå gå så snabbt som möjligt.

Eftersom att min fräs inte är den stabilaste i världen får jag ta det lugnt ändå. Som det är nu kör jag 3000mm/min och tar 0,4mm varje varv. Då behöver jag inte vara stressad att någonting ska smälla samtidigt som det går acceptabelt snabbt att ta sig igenom materialet.

I lördags såg det ut såhär. Ett par delar utfrästa men många misslyckade försök på vägen..

Om man kör med för aggressiva inställningar är det lätt att smälta aluminiumet och få en fräs som inte skär. Det tar inte lång tid innan en sånhär incident leder till att fräsen går av, och man får ta ett nytt verktyg. Det är onödigt dyrt så det gäller att hinna komma åt nödstoppen innan det går helt åt pipan.

Pinnfräsen kan man rädda med syra, men då jag inte har syra kan man även använda skruvmejsel, våld och tålamod. 😉

Detta är de största delarna som ska fräsas. 8mm tjocka hörnplåtar till undre delen av hela konstruktionen. Ordentligt stabilt blir det, den här skrivaren blir nästan byggd som en fräs. 😉

När man får till inställningarna bra fullkomligt sprutar det spån överallt. Det är rätt läckert att se.

Dessutom blir slutresultatet riktigt bra.

Ikväll ser det ut såhär. Rätt många delar utfrästa. Precisionen är över förväntan och 8mm aluminium var rätt mycket mer stabilt än jag hade tänkt. Men jag har bra mycket mer 8mm material än 4mm så stabilt får det bli!

Även om jag stämplat ut rätt många bitar så är det mycket mer kvar att göra. För att hålla reda på vad jag gjort och vad som är kvar har jag markerat tillverkade delar i grönt. Det är ett par bitar, bland annat stegmotorhållarna till X&Y och den 20mm tjocka aluminiumbit som håller X-gantryt fast på linjärskenorna, som behöver fräsas från flera sidor. Jag har gjort några tester med att vända på delarna men inte fått till det riktigt 100% ännu. När jag får till det kommer det mer CNC-inlägg…

Fortsättning följer..

Stoorn v2.1: Ramdesign

Så blev det att attackera ramdesignen igen då. Med en del lärdomar från förra versionen och ett mål att inte bygga för litet skalade jag upp den ordentligt..

Z-bordet är tungt, runt 10kg gissar jag att det landar på. Detta innebär dels att det blir tungt för stegmotorerna som ska höja/sänka bordet och dels att bordet riskerar att krascha nedåt när motorerna blir strömlösa. För att lösa det har jag kikat på lite olika lösningar. Idag kör jag en utskriven utväxling i form av kuggkjul med förhållandet 1:4. Det fungerar bra men eftersom att de utskrivna kugghjulen dels inte är helt exakta och dels inte riktigt vill hålla tillräckligt bra för att sitta fast ordentligt på motoraxeln så vill jag hitta en bättre lösning nu.

Förra versionen av skrivaren hade Z-stegmotorerna direkt monterade på z-skruven. Det är en dålig idé av många anledningar. Dels får stegmotorn ta axiella krafter, vilket jag tänkte lösa med ett axialkullager, men problemet med att Z vill krascha är svårare att lösa.

Jag har kikat på allt från remdrift till utskrivna planetväxellådor och olika typer av harmonic drives och cycloidal drives.. jag kom fram till att enklast är bäst men att få tillräckligt med utväxling på en rem för att mina småmotorer ska orka med är knepigt och tar plats!

Jag letade i gömmorna och hittade ett par Nema24 motorer med drivkort som är BETYDLIGT starkare än de Nema17 stegmotorer jag tidigare använt för XY-driften.

De är även betydligt större vilket gör att de inte passar så bra under bordet, till att driva XY fungera de dock utmärkt. Detta betyder att vikten på mitt gantry inte spelar så stor roll, dessa motorer är ~20ggr starkare än de små motorerna, men om jag vill köra riktigt fort måste jag staga upp ramen och bygga den riktigt stabil!

Detta innebär även att jag har tre starka Nema17-motorer över till att driva min Z-axel, och då räcker en 1:4-utväxling via rem alldeles utmärkt!

Så, istället för fyra motorer som lyfter i varje hörn av printbädden så får det bli tre motorer. Det ska vara tillräckligt men jag har inte så bra erfarenheter av det på den här bädden sedan tidigare. I värsta fall får jag staga upp bädden undertill framöver.

Jag kortade av X-axeln 100mm från de första bilderna och Y-axeln 50mm. Det finns ändå gott om utrymme för att laborera med fler extruders i framtiden.

Det som är kvar att göra nu är lite fästplåtar och stag samt att se över hur kabeldragningen ska göras och var alla elektronikkomponenter ska monteras.

Fortsättning följer…

Stoorn v2.1: Underhåll

Eftersom att många delar ska CNC fräsas i aluminium behöver fräsen vara i ordning. Det fungerade att fräsa testbiten jag gjorde men jag fick ta väldigt försiktiga skär och ytan blev sådär.. så det är dags för någonting jag har dragit mig för att göra sedan jag byggde fräsen..

Fräsunderhåll. Tyvärr måste man riva halva fräsen för att komma åt lagerbockarna för Y-axeln och dessa behövde justeras och gänglåsas ordentligt.. när jag tryckte på spindelmotorn kunde jag få hela X-gantryt att glappa ett par millimeter. Att ha den så lös innebär vibrationer och vibrationer är inte bra när det gäller att fräsa hårda material.

Jag plockade isär alla lager och kulmuttrar och smorde upp alltihopa, sedan justerade jag in allt som går att justera och gänglåste alla skruvar när jag återmonterade..

Det tog några timmar men nu är den bättre än ny. Oavsett hur jag bryter i spindelmotorn kan jag inte känna något glapp men trycker jag tillräckligt hårt flyttar sig hela bänken som fräsen är monterad på.. Good enough alltså. 😉

Nu är fräsen klar att tillverka delar till Stoorn, så bara jag blir färdigare med cadden kan vi börja tillverka!

Fortsättning följer..

Stoorn v2.1: Printhead design

Så börjar vi om från början med nya erfarenheter och lite bättre koll på hur man lägger upp designer med många komponenter på bästa sätt för att kunna ändra i designen efterhand.

Jag återanvänder standardkomponenterna jag caddat upp tidigare så det gick snabbt att få till ett X-gantry, eller början till ett iallafall. Tänkte börja i rätt ände nu, så jag började med att placera ut komponenterna som behöver rymmas på skrivhuvudet.. sedan började jobbet med att cadda upp en hållare för detta.

Ett tidigt utkast men man får en hum om själva idén. Denna gång bygger jag som den befintliga lösningen jag använder där stegmotorn för extrudern ligger över linjärlagret för X-axeln. Detta för att få bättre fördelning av den yttepyttelilla tyngd denna medför. 🙂

Bakom stegmotorn kommer kretskortet för ikoppling av alla komponenter att husera. Detta borde medföra att jag kan få rätt snygg kabeldragning istället för dagens ytterst vackra lösning:

Interna luftkanaler leder luften från den övre radialfläkten ner under hela kalaset för att kyla utskriften och kanalen från den undre fläkten är så långt det är möjligt optimerad för att ge bra luftflöde kring hotend.

För första gången har jag lagt tid vid CAD på saker som kabeldragning och luftflöden, tidigare har det mest handlat om mekaniskt bärande komponenter och sen har finliret fått lösas med buntband efteråt.

I takt med att man lär sig CAD bättre börjar man dra nytta av verktyg som genomskärningar för att kunna inspektera lösningarna och rätta till felaktigheter som inte syns utifrån.

Jag har återgått till den design jag använder idag, där stegmotorn till extrudern hänger över linjärlagret (rosa i bild). Jag har flyttat fram extrudern (grön) 8mm för att ge plats till Z-proben (ljusblå nertill) mellan hotend och linjärlagret där den sitter skyddad och inte stör luftströmmen i onödan. Jag har caddat ett skydd till proben som ska leda luftströmmen åt sidan men dt är inte säkert att jag kommer att använda det. Fläktarna tar in kall luft framifrån där ingenting kommer vara ivägen och den undre fläkten skickar hela luftflödet förbi hotendens kylfläns och sedan ut på sidorna och nertill. Den övre radialfläkten har jag delat på och använder bara själva motordelen i bygget. Runt den är det byggt ett tätt utrymme med luftkanaler som leder luften ner till hotend för att kyla den nysmälta plasten. Utöver att det ser ruskigt läckert ut verkar det fungera riktigt bra!

En snabb testprint senare..

.. och det visar sig att den undre fläkten har pressfattning. Den övre skruvas fast inifrån och blåser luft genom kylkanalerna precis som det var tänkt.

Nu ska jag färdigställa kabelgenomföringar och hitta ett ställe att montera ändlägesbrytare och reminfästning på och sedan är det dags att ta tag i Y-linjärerna igen..

Fortsättning följer..

Stoorn v2.0: Kretskort och reboot

Eftersom att jag vill köra fyra separata stegmotorer för att höja och sänka bordet i skrivaren så räcker mitt styrkort inte riktigt till då den bara har 5 utgångar för stegmotorer. Men efter lite efterforskningar visade det sig att expansionsporten på kortet exponerar alla pinnar man behöver för att koppla dit 7 stegmotordrivare till – så vad gör man?

I en liten fin låda i gömmorna hittade jag fem stycken TMC2209-drivare som ska vara tysta, starka och fina.. Man kan koppla dessa direkt till styrkortet direkt med kablar och låta dem hänga i luften, men nu när vi bygger skrivare ordentligt måste vi ju göra detta ordentligt med.

Hittade ett bibliotek till Fusion/Eagle för A4498-drivare som har samma pinout som mina och drog ihop en layout lite snabbt.

Såhär ser det ut när man är typ klar med ett egendesignat kretskort..

Och eftersom att de byggt ihop Eagle (kretskortscad) med Fusion (3D-cad) så kan man plocka in en snygg 3D-modell av kretskortet i modellen man caddar och se till att allt passar som det ska.

Av bara farten blev det ett enkelt litet kretskort till:

Detta kommer att sitta på printhuvudet och se till att jag slipper den vanliga härvan med kontakter som hänger fritt i luften. Nu ska det bli ordning och reda!
Och appropå ordning och reda:

När jag byggde Stoorn v1 beställde jag den här kabelkedjan, men kom mig aldrig för att använda den. Nu ska den användas för att styra upp kabeldragningen hade jag tänkt!

Jag fick även leverans av lite delar jag beställt till detta bygge idag:

2040 aluprofiler, snyggt eloxerade i svart.. Kommer bli mumma!

En hel uppsättning M5-skruv i alla möjliga längder med tillhörande muttrar och spårmutter. Nu ska det byggas stabilt! För alla intresserade kan jag tipsa om att http://www.ratrig.com har ruskigt bra priser på sånt här!

Diverse kylfläktar. Dessa ska vi hitta på roliga saker med tänkte jag..

Jag har funderat och klurat, tvistat och brutit i ramen jag caddat och när jag bestämde mig för att bygga den 50mm bredare för att slippa hamna i problemet jag har med nuvarande skrivare – platsutrymme – så visar det sig att jag på amatörmässigt vis byggt in för många relationer i modellen så allt gick sönder.. Vad gör man då? Nöjer sig med en cadmodell som inte stämmer mot verkligheten?

Nix. Arkivera den gamla, spara alla standardkomponenter, och börja om från början. Kill your darlings och allt det där, nu blir det Stoorn v2.1!

Stoorn v2.0: Fokus på detaljer

Idag har det blivit fokus på detaljer, helt i onödan men så är ju hela detta projekt egentligen helt i onödan.

Efter lite diskussioner med frugan har jag kommit fram till vilken lösning på Z jag kommer att använda. Det blir en separat Z-skena bara för bädden med V-hjul. Utöver det blir det 4st stegmotorer, en i varje hörn, vilket behövs då bädden är rätt tung.

För att kunna få till avstånden och se att munstycket kan nå alla bäddens hörn så behövde jag modellera infästningen för hotend. Började med att cadda upp en alldeles för detaljerad E3D-variant, tyvärr baserat på fel mått så jag fick göra om den sen.

Hotend sitter fast i extrudern eftersom att det är en direct-drive lösning jag bygger. Extrudern är av Bondtech-typ och var lite svår att hitta mått på, så jag fick mäta och modellera bäst det gick.

En pannkaks-stegmotor driver hela kalaset för att mata plast, så en sådan behöver jag med. Har redan caddat upp denna i två andra storlekar så det var enkelt att knycka mått och ändra längden bara.

För att kyla hotend behövs en 40mm fläkt. Det duger egentligen med en kvadratisk box för att hålla reda på hur mycket utrymme den kräver, men det blir snyggare såhär..

För att kyla den utskrivna plasten behövs en radialfläkt. Denna var lite svår att hitta mått på och den enda fläkten jag har sitter på printern som printar leksaker just nu, så det fick bli en uppskattning.. Hålbilden är iallafall rätt och utblåset i förhållande till hålen.. resten är bara kosmetika.

Till och med ändlägesbrytarna fick sig en ordentlig uppcaddning. Inte för att det behövs, men för att det blir snyggare så. 😉

Sen återstår bara att hitta någon vettig utskrivbar lösning för att hålla alltihop på plats. Eftersom att vikten är viktig och formen rätt komplicerad blir detta en av få delar som kommer att 3D-printas på denna skrivare. Huvudet blir kompakt nu till en början men det brukar växa med tiden..

Bra luftflöde kring hotend är viktigt för att kyla av vid långa utskrifter. Har haft stora problem med skrivaren jag har nu som har lite för dåligt om utrymme kring hotend för att få ett fritt luftflöde.

Här ser man lite hur jag tänkt lösa Z-axeln. Det ska till distanser och skruvar vid alla idlers, de kommer inte sväva i luften som de gör på dessa bilder. Jag har bara inte riktigt bestämt om det duger med kapade rörstumpar eller om jag ska fräsa nåt fräsigt.

Fortsättning följer…

(Nu när jag korrekturläser ser jag att på sista bilden påminner skrivaren en del om en onding från en ruggigt bra serie. Försten som gissar vilken får en chokladkaka, nu har skrivaren fått ett namn!)

Stoorn v2.0: Mer cad

Jobbet med att designa den nya skrivaren fortskrider. Eftersom att denna skrivare förhoppningsvis kommer att leva och utvecklas under en längre tid så lägger jag en del tid på att få den så bra som jag bara kan.

Fokus ligger på att bygga en stabil konstruktion som går att bygga vidare på framöver. Utöver det vill jag ha en maskin som är enkel att jobba med där kabeldragning och mekaniska lösningar är så lite ivägen som det bara är möjligt.

X- och Y-motorn har jag valt att placera lite bökigt till i bakkant på maskinen. Detta innebär att jag får en krångligare remdragning men kabeldragningen till motorerna blir enklare samtidigt som jag slipper ha motorerna i framkant av maskinen.

Vissa designelement, som de överliggande profilerna, är mest till för utseendet – även om de gör sitt för att stabilisera konstruktionen.

Jag hade en tanke på att montera skrivytan fast i botten på maskinen och låta hela X/Y delen löpa efter Z-axeln (upp och ner) för att få optimal placering av Z-motorerna men efter lite grubblande kom jag fram till att det skulle ge onödigt mycket mekaniska svagheter för att bygga en kul design. Det får bli en konventionell CoreXY-skrivare av detta.

Stoorn v2.0

Nu börjar det vara ett tag sedan jag tog tag i ett ordentligt 3D-skrivarprojekt.. Jag har byggt om min stora skrivare i omgångar när behovet har funnits för förbättringar och jag börjar ha kommit fram till en lösning som fungerar. Dock byggde jag lite för litet och trångt, jag måste inse att skrivaren aldrig blir färdig och då behövs det utrymme att laborera och bygga om. Så vad passar bättre under julledigheten än att ge sig på nästa bygge?

Tanken är att ta det mesta från den befintliga skrivaren, så vi siktar på 510×510 byggyta och en Z-höjd på 300-350mm beroende på hur högt jag har till tak där skrivaren ska stå. I första skedet nu blir det en direct drive med genomgående kvalitetskomponenter: En äkta Bondtech extruder som får mata en Phaetus Dragon hotend för 1,75mm och en bondtechklon fulmoddad till att ta 3mm filament som matar en E3D v6 byggd för 3mm filament.
Precis som den befintliga skrivaren bygger jag en CoreXY-lösning, för att få så bra fart på skrivaren som det bara går – och jag tycker det ser coolt ut. 😉

Som vanligt börjar vi med lite CAD. Jag kommer inte börja riva storskrivarn innan jag har den här ramen mer eller mindre färdig så risken är att det här projektet kan dra ut lite på tiden.

För att få bättre stabilitet och kunna ha en lite mer öppen lösning har jag valt att bygga med 2040 aluminiumprofil där jag – så långt det går – använder M5-skruv för montering. Jag kommer att CNC-fräsa så mycket av delarna som jag bara kan för att få aluminiumdelar istället för plastdelar i den bärande konstruktionen.

För att bygga lösningen så enkel som möjligt kommer remspänningen att skötas för hand genom att flytta stegmotorerna för X och Y, som kommer sitta bak på maskinen så nära styrkortet som möjligt.

Testade att fräsa ut en av komponenterna i 4mm aluminium. Delen väger nästan ingenting och är riktigt stadig. Testade att göra detta med 3 operationer:

  • En borroperation för 3mm hålen som håller X-gantryt på Y-lagerblocken
  • En fräsoperation där jag med en 4mm fräs körde alla pockets och profiler
  • En chamferoperation för att snygga till kanterna

Det blev helt okej, bara två saker som sket sig.
Jag hade ingen 3mm borr i garaget och istället för att gå in och hämta en använde jag en 3-flute aluminiumpinnfräs som borr. Det blev inte bra, den vandrade vid start och kladdade ihop på slutet vilket syns på alubiten.
När jag körde min chamfer höll jag lite väl långt ut så V-fräsen tog i botten på fickan för skruvhålet och sabbade ytan där. Inget som spelar någon roll egentligen men det ser ju inte snyggt ut!

Jag kommer att fortsätta göra små uppdateringar allt eftersom projektet fortlöper så får vi se vart detta tar vägen. Det blir mycket CAD nu till en början och väntan på prylar. Har beställt en del hårdvara för att bygga ramen redan så vi får se när det dyker upp.

Först i världen!

Det har varit lite lugnt med uppdateringar här eftersom att jag lagt största delen av den tid jag haft på ett jobbprojekt – att bygga världens första fjärrstyrda eldrivna skrotare!
För alla oinvigda kan jag berätta att en skrotare är en gruvmaskin som används för att knacka ner halvlösa stenar och klippblock från tak, väggar och golv i gruvan innan man går in och förstärker berget så att det ska vara säkert att vistas där.

Lyckosamt nog har vi en tillverkare av skrotare fem minuter hemifrån: Jama Mining Machines!

Eftersom arbetet med skrotaren är den uppgift som sker närmast osäkrat berg där målet är att få lösa delar att rasa ner är det uppenbart en av de farligaste arbetsuppgifterna vi har i gruvan. Även om det är väldigt ovanligt med olyckor så försöker vi på Bolidens teknikavdelning alltid hitta nya tekniska lösningar för att få bort människor från de farliga momenten. Ett steg i att göra det är att fjärrstyra våra maskiner.

I det här projektet har jag fått ansvara för bild & ljud, dvs att se till att vi får bild och ljud från maskinen till vår förarmiljö. Jag ska inte gå in på exakt hur vi valt att gå tillväga men efter några omtag byggde vi en liten fin central på maskinen som streamar över allt till en operatörsstation.

Operatörsstationen byggde vi upp på sedvanligt vis med liknande reglage som finns i maskinen och ett antal skärmar som visar arbetsområdet samt ett VR-headset som ger en 3D bild av arbetsytan.

I veckan har vi plockat ner maskinen under jord och håller på för fullt med våra tester. Det är ett ruskigt roligt projekt där jag får möjlighet att lära mig mycket om sånt jag är intresserad av. Magiskt roligt att vara ute hos Jama och lära sig mer om hur de konstruerar sina maskiner, få en inblick i hur styrsystemen fungerar och diskutera hydraulik med experter.

Eftersom att det är ett FoU-projekt har vi fått 3D-printa en del prototyper för att kunna modifiera diverse fästen och inneslutningar, det har varit en del el- och elektronikpyssel, jag har fått CADda upp prylar som laserskurits och bara grejen med att hela maskinen är batteridriven gör ju att det passar mig perfekt!

Slänger med en liten video från testkörningen av världens första batteriskrotare, om ni vill läsa mer om maskinerna så kika in på http://jama.se

Vi börjar ha kommit så pass långt i projektet att det borde börja lugna ner sig snart och då kommer fler inlägg om elcyklar eller vad vi nu ska hitta på.. Jag har en del material om trimning och reparationer av airsoftprylar men jag vet inte om jag ska peta upp sånt här, vi får se hur det blir.