Stoorn v2.1: Färdigställande

Så var det äntligen dags att få tummen ur och göra skrivaren färdig. Iom att mekaniken var mer eller mindre klar sist så var det dags att ta tag i kablaget.

Eftersom att jag inte vill slösa en massa tid och/eller plast genom att ha filamentsensorn sittandes vid plastrullen och extrudern på skrivhuvdet behövde jag först och främst en ny filamentsensor:

Caddade upp en böjd variant klyftig nog att backa ut filamentet en kortare väg när det blev slut för att det skulle bli enklare att byta. Efter en hel del strul med att få plasten att gå rätt väg när man matar i filamentet från början gav jag upp och gjorde en vanlig rak variant istället, det fungerar det med.

Jag hade laddat upp med en massa flerledarkabel och signalkablar i olika färg för att göra skillnad på kablarna och det underlättade kopiöst mycket. Efter att ha matat kabelhärvan och bowdentuben genom kabelkedjan ut till printhuvudet såg det ut såhär vid styrkortet…

..och några timmar senare såg det ut såhär. En av de renaste elinstallationerna jag gjort i en printer.. vänta bara, om några uppgraderingar och modifikationer lär det vara kaos igen. 🙂

För att göra det enklare att byta ut komponenter i huvudet designade jag tidigare ett kretskort att montera bakpå där alla kablar terminerar. Såhär blev det.

Och framsidan av detsamma..

Nu hade jag lagt sjukt mycket jobb på att fräsa delar till printern och ändå var jag inte helt nöjd med hur Z-axeln kändes. När det dök upp ett trepack MGN12-skenor i rätt längd på köp&sälj slog jag till, caddade om och fräste ut lite nya prylar och..

Så vackert att man nästan blir tårögd, eller hur! 😉

Med GOD marginal den stabilaste Z-vagnen jag någonsin känt på tillverkad i 12 och 20mm alujumjum med riktigt fina MGN12-skenor och vagnar.

Efter att alla kablar kopplats i och printbädden lagts på plats så fungerade skrivaren. Automatisk bed-leveling i tre punkter gör att glasbädden alltid är plan, och sååå snyggt det blev. =)

Printern i sin helhet när det är dags för första testprinten.

Locket på styrkortet på plats.

Jag blev inte helt nöjd med hastigheten på X/Y dock, så jag bytte till ett 24V nätagg och 30 tänders GT2-hjul på stegmotorerna..

.. och vips klarar skrivaren utan problem av 60000mm/min med en acceleration på 16000mm/s2. GALNA hastigheter och jag är inte i närheten av att använda den farten när jag printar men det känns skönt att veta att skrivaren klarar av det.. och det helt utan att gunga det minsta.. =)

Fick ta hjälp av dottern för att lyfta skrivaren på plats, den är stor och tung!

Precis när vi fått den på plats damp det in en beställning på 90st visirbågar, så printern fick börja sitt liv som visirskrivare –  vilket den klarade galant. 10 visirbågar tar lite drygt 2 timmar att prångla ut när vi kör restriktivt och håller kvaliteten på printarna hög.

Så var Stoorn utbytt mot Stoorn2.1, mycket tystare, cleanare och bättre.. men eftersom att bror min ska ta över Stoorn1.0 så blev det en del uppgraderingar där med.. mer om det kommer.

Stoorn v2.1: Mer montering

Fräsen har gått varm i garaget och producerat delar. Resultatet börjar bli sjukt fint nu när man lär sig hur man ska bearbeta aluminium från många olika håll. Det är både hastigheter och skärdata, kylning och fasthållning som ska stämma och sedan ska man kunna mäta in prylarna rakt med.. men som sagt, det börjar ta sig.

Detta är troligen de mest stabila MGN12-vagnsadaptrar jag tillverkat. Passformen blir perfekt med fräsen, det är riktigt roligt att montera när allt passar såhär bra.

Jag klantade mig dock lite med monteringen av vagnarna och lyckades tappa ut ett par kulor på golvet. Trodde att jag hittat och återmonterat alla men vagnarna kärvade ibland ändå, och efter lite letande hittade jag ett par kulor till på golvet som efter installation gjorde att vagnarna löpte lätt igen. Eftersom att jag trodde att jag köpt för billiga linjärlager så hann jag beställa keramiska kulor att byta ut stålkulorna med, så jag får ta den smällen när kulorna kommer att montera av och byta.. Kan ju inte ha bättre prylar liggandes än de som sitter monterade. 😉

Såhär kommer hållaren till X-gantryt att se ut när det är färdigmonterat, plus några distanser i de tomma hålen vid remhjulen, och minus lite mutter..

Då jag gick lite för fort fram när jag monterade allt så fick jag backa några steg för att kunna göra allt rätt. Tyvärr hade jag varit duktig och använt loctite på alla skruvar – det behövs inte och jag kommer inte göra det misstaget igen..

X-gantryhållare i närbild, det ser faktiskt bättre ut i verkligheten än på bild..

De främre remhjulen syns bäst i kontrast till Ossi. Tyvärr verkar dessa remhjul inte vara tillverkade för att man ska montera dem på detta sättet – det sitter inga distanser mellan lagren i hjulet så om man sätter lite axialtryck på dem så kärvar de ihop. Jag 3d-printade lite distanser som passade och det fungerar hjälpligt iallafall.

Remhjulen på X-gantryvagnen med printade distanser. Först tänkte jag att olivgrön skulle fungera bra mot det svarta och alufärgade men efter lite diskussioner blir det förändring på det.

X- och Y-motorerna monterade och klara. Kontakterna på styrkorten i botten på motorerna är utbytta mot kontakter jag har i överflöd för att slippa köpa ännu ett sortiment av JST-kontakter, det finns ju en babiljard olika varisorter av dem! Nu är det XH som gäller om jag inte minns fel, 2.54 delning iallafall.
Jag kommer att printa kåpor att sätta under motorerna för att skydda drivkorten.

Nu börjar mekaniken närma sig klarstatus, det blir en stadig “liten” bit med en ytskriftsvolym om 510x510x380-ish millimetrar. Jag har en härdad glasskiva som ska ligga på den svarta aluminiumplåten, men det blir det sista som monteras på skrivaren.

Nu blev det dags att börja riva den gamla skrivaren och det första som bytte plats var extrudern med hotend.

Som ni ser kommer jag att printa svarta delar till skrivaren istället för olivgröna, för att få ett lite mer enhetligt utseende. Det skiljer inte jättemycket i storlek mot den gamla skrivaren men den är betydligt mycket stadigare och ger mer utrymme för modifikationer i framtiden.

Då mekaniken börjat närma sig färdigstatus så är det dags att ta tag i det här med elektronik. Duet-kortet vill ha mycket luftflöde, så det blev en relativt öppen design på lådan som håller den.

PSU och Duet monterat, nu är det bara att börja tänka på limitswitchar och kabeldragning och försöka komma på vad jag glömt under byggets gång..

Är riktigt nöjd med designen på denna, dessutom har jag insett att jag ska flytta på filamentrullen. Den ska inte sitta på sidan med världens längsta bowden utan kommer att rymmas inuti skrivaren den med..

Fortsättning följer..

Verktygsmakande

Idag blev jag återigen kontaktat från folktandvården i stan. De ville ha visirbågar, de vi printar är mycket bekvämare att använda än de FTV köper.. så då är det ju bara till att börja printa. Därmed blev det lite paus på Stoorn-projektet då skrivarna går varma med visirbågar och reservdelar till elcykeln..

Så vad gör man under tiden?

Eftersom att jag har en finfin hotend till nya skrivaren så vill man ju inte repa den med polygripen när man ska byta munstycke..

Så det var bara att gå till fräsen och hitta en sånhär i en 8mm tjock aluminiumbit. Jag börjar få till vändningen till andra sidan helt okej nu. Har hittat lite tips på hur jag ska göra’t ännu bättre, så nästa version ska bli klockren. =)

Momentnyckel (1,5Nm) och hemmalagad hotendhållare är allt man behöver för att byta  munstycket:

Se så fint det passar. Tyvärr är heater cartridget rätt mycket ivägen, men man får gå från andra hållet för att få det att fungera.

På brorsans inrådan blev det ett gängat hål i bakdelen som man skruvar i munstycket i när man plockat loss det. Det är 200+ grader varmt och man vill snabbt få i det nya munstycket men det kan vara lite knepigt att få ut det gamla ur verktyget.. Detta löser problemet, plus att aluminiumet snabbt och effektivt leder bort värmen. När man monterat det nya munstycket är det losstagna ljummet och kan med fördel läggas tillbaka i nozzle-asken under skrivaren. 😉

Error 24H efter påhälsning i diverse snödrivor

Vinter, kallt och snö – inte direkt cykelväder.. eller?

Vi monterade dubbdäck på cyklarna och det är ASROLIGT att vara ute och sladda i snödrivorna.

Efter senaste turen fick jag upp motorfelssymbolen i displayen och ett “Error 24H” – ett ökänt fel som tyder på problem med hallsensorerna. Motorn fungerar men den startar ryckigt och går inte att köra mjukt.. det är full gas eller noll som gäller.

Det blev till att montera ner cykeln och det gick rätt snabbt att lokalisera problemet:

Oftast är det bra om alla kablar är hela..

Eftersom att det är knepigt att komma åt att byta ut hela kablaget och eftersom att jag ändå inte har kontaktstycken som passar, så skarvade jag på en snutt på den ledare som var av och lödde ihop hela kalaset.

Efter lite krympslang ser det helt okej ut igen..

En snabb funktionstest på cykeln – ingen motorsymbol och inget felmeddelande och motorn mjukstartar hur fint som helst. Problem solved! =)

Men orsaken till problemet kvarstår ju, det är för ont om plats där kablaget ovanför kontrollern ska dras så kablarna kläms mellan kontrollern och ramen när man kraschar in i diverse snöhögar eller bara gasar ordentligt. Detta måste lösas:

Snabbcaddade upp en prototypkudde som jag tänkte trä över motorn..

Printen blev helt OK och den passar klockrent på motorn. Den är utskriven i TPU och väldigt mjuk. Den här kudden kommer att se till att motorn inte kan tryckas lika hårt mot ramen så kablarna bör inte kunna komma i kläm och gå sönder.

I övrigt är det batteri som gäller på cykelfronten:

Här är det ett 20s5p batteri jag designar. Eftersom att formen på batteriet är rätt skum så är det svårt att få till en optimal layout men denna kommer kunna leverera mycket mer ström än mitt befintliga 13s-batteri. Lyckades klämma in 100 celler på i stort sett samma yta som jag tidigare rymde 91 celler på och har hittat en bättre lösning för montering, mer om det kommer senare.. Nu ska batteriet svetsas ihop och en plats ska hittas för BMS – som blir rätt skrymmande när den ska klara av att hantera 100A+ kontinuerligt. 🙂

Stoorn v2.1: Fräsning, printning och montering

Nu har fräsen gått varm all ledig tid och massproducerat delar.

För att underlätta arbetet för mig byggde jag dit en “fogbuster” som konstant blandar i lite vatten/t-sprit med luft från kompressorn och blåser arbetsstycket rent samt ser till att det finns “skärvätska” så att ytan blir bra. Fungerar över förväntan faktiskt, men det luktar extremt skumt i garaget när man kört några timmar. 😉

Finishen på prylarna börjar bli helt okej nu. Det är ganska många inställningar att labba med i CAM-beredningen och jag försöker fortfarande hitta den bästa möjliga kombinationen för min fräs.

Eftersom att CAD-delen börjar vara mer eller mindre klar så passade jag på att printa ut skrivhuvudet i slutgiltig version:

Vi får se hur det där fungerar i kombination med svart och alu men det kan bli bra. 0.12mm lagerhöjd betyder att man knappt ser och än mindre känner lagren. Riktigt coolt!

Nästa steg i processen var att börja ordna med aluminiumprofiler att montera hela kalaset med..

Svarteloxerat är bra för det är snyggt. =) Tyvärr är mitt sågblad till bandsågen kass märkte jag vilket gör att den kapar snett. Hade jag insett det lite tidigare hade jag kapat dessa för långa och avslutat på fräsen, men nu blev det som det blev. Nån liten imperfektion måste det ju finnas som man ska störa sig på.. Förbättringspotential. 🙂

Så nu har vi en hel drös med fästplåtar och profiler i färdiga längder, vad gör vi då?

Steg ett – montera sidorna. Mätte med maskinvinkeln och mer 90-grader än såhär går det inte att få med de verktyg jag har tillgängliga.

Testmonterade den undre ramdelen som ska hålla linjärlagren till Y och det är RUSKIGT stabilt alltihopa!

Steg två – bygg en spegelbild av den första.

Jag valde att börja med att bygga dessa för att kunna se till att de blir så identiska som bara möjligt. Hade min bandsåg kapat rakt hade jag kunnat lita på att längderna på profilerna är rätt, men nu var inte så fallet så då får man kontrollera istället.

Passformen på aluminiumbitarna är klockren, bättre kan man inte önska! Allt blir 90 grader automatiskt och RUSKIGT stabilt som sagt.

Steg tre – den undre ramen.

Nu börjar man se hur stor skrivaren blir. Den kommer – troligen – att rymmas på bänken där jag tänkte att den skulle stå – främst tack vare att jag byggt Z så kompakt som bara möjligt.

Personligen tycker jag att detta är extremt vackert.. Kanske den snyggaste skrivaren jag sett än så länge. 😉 Men då är ju inget av plottret installerat utan bara de bärande delarna..

Med facit i hand hade det nog räckt med en tredjedel av fästplåtarna, men ska det vara stabilt så ska det. 🙂

Det roliga med att CNC-fräsa i jämförelse med att 3D-printa är att passformen blir så ohyggligt bra. Trodde att fästplåten till X- och Y-motorn blev fel, för jag fick inte i motorn.. men det visade sig att jag måste hålla den precis rakt, och sen är passformen sådan att motorn, även om den är stor och tung, hänger kvar utan skruvar.. underbart!

 

Jag filmade en videosnutt från tillverkningen av en av de mer komplicerade delarna hittills som ska fräsas från båda hållen med bra precision. Gillar man CNC-videos så kan denna vara sevärd, jag gillar den. 😉

Resultatet från videon blev riktigt bra. Jag har övergivit tanken på fixturer och klockar in delen med vippklocka istället för varje vändning och det blir ruskigt bra.

Återigen med sjukt bra passform.

Nästa steg blir att kapa 2020-profilerna som ska utgöra skrivarens inre ram och linjärlager för Z. Sedan ska alla 4mm alubitar fräsas ut. Jag har insett att det går mer alu än jag tänkt så jag hoppas att jag har material så det räcker, annars blir det paus i projektet medan jag försöker hitta mer alu.
Till sist är det 20mm alubitarna som ska fräsas. Dessa ska fräsas från två sidor men inte motstående sidor utan sidor med 90 graders förskjutning. Har inte riktigt kommit på hur jag ska lösa det på ett bra sätt ännu men jag gissar att jag måste tillverka någon sorts fixtur och använda maskiskruvstycke för att hålla bitarna.. Det ska bli intressant att lösa det problemet..

Fortsättning följer..

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..