RepRap Drucker von Rainer Radow

13.09.2014
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Kurze Einführung in meinen 3D Druckablauf - Stand 09/2014

Am Beispiel eines Beines für meinen Wood Walker zeige ich Euch hier meinen Ablauf zum 3D-Druck eines Teiles mit den RepRap Drucker und der Software Repetier-Host, NetFab sowie Kisslicer.

Das hier ist der Wood Walker mit den Beinen des RepWalkers. Der Wood Walker soll nun etwas größere Beine bekommen.


Am Anfang steht immer das 3D Modell des zu druckenden Teils. Tolle fertige Modelle kann man z.b. bei http://www.thingiverse.com/thing:328939 Thingiverse oder YOUMAGINE https://www.youmagine.com/ herunter laden. Ich habe meinen Woodwalker natürlich selber gezeichnet.


Für den 3D-Druck hat sich das STL-Format zum Datenaustausch etabliert. Es beschreibt Objekte NUR! durch Dreiecke. Fast alle CAD Systeme können im STL-Format exportieren. Beim Export stellt man ein, wie groß/klein die Dreiecke werden sollen - das beeinflusst dann Dateigröße und Auflösung.


Da die Beine des Wood Walkers rechts und links spiegelbildlich aufgebaut sind, benötige ich auch eine gespiegelte Druckvorlage. Das hätte ich im CAD machen können. Dann hätte ich da aber zwei Datenstände. Ich spiegele meine Teile immer im kostenlosen Tool Netfabb und exportiere dort schnell wieder als STL.

Auf dem Netfabb Bildschirm sieht man jetzt auch schön die Struktur der Dreiecke. Kleine Strukturen werden später durch die (schlechte) Drucktechnik verschluckt. Bei größeren Radien kann es aber schon auch mal zackig werden...

Oft bekommt man STL Dateien mit fehlerhaften/löchrigen Netzen. Das kann bei der späteren Verarbeitung zum 3D-Druck Probleme bereiten. Teilweise ist dann nicht klar, wo den nun innen und wo außen ist? So etwas kann Netfabb dann auch reparieren (teilweise).


Nach all dieser Vorbereitung kommen wir nun dem Drucken schon etwas näher. Das kostenlose Programm Repetier-Host ist ein Klassiker zur Druckersteuerung. Über den Repetier Host steuern wir nachher den Drucker und den gesamten Druckprozess - das Programm ist über die letzten Jahre immer mächtiger geworden und bündelt viele Tätigkeiten.

Über dieverse Menüs konfiguriert man die Software für seinen Drucker. Hier zum Beispiel einiges zur Hardware:


Und noch etwas mehr Hardware - das macht man natürlich nur 1x pro Drucker:


Da mein RepRap 3d-Drucker mit einem Arduino MEGA und der Marlin Firmware läuft, kann man über den Repetier-Host auch das druckerinterne EEPROM beschreiben - das ist praktisch beim Kalliebrieren, man muss dann nicht immer die Arduinosoftware starten. Diese Änderugen werden sogar bei laufenden Druckbetrieb übernommen.


Der nächste Schritt ist die "Objektplatzierung" der zu druckenden Teile. Man öffnet dazu die jeweiligen STL-Dateien und lässt die Teile auf die Druckfläche plumpsen. Anschließend schiebt und dreht man sie so lange, bis sie wegoptimiert auf der Platte liegen. Bei mir liegen zum Beispiel die hohen Achsen alle in der Mittellinie. Dann hat der Drucker in der Höhe nicht so lange Leerfahrwege zwischen den Druckpositionen


Anschließe muss diese Objektzusammenstellung "gesliced", also in Scheiben geschnitten werden. Der Repetier-Host installiert automatisch die drei freien Slicer "Slic3r", "Skeinforge" und "CuraEngine". Man kann sie direkt aus dem Repetier-Host starten. Die Ergebnisse werden anschließend automatisch wieder in den Repetier-Host übernommen und es kann sofort gedruckt werden! Das ist schon eine super Integration!


Die Wahl des Slicer ist eine Philosophie für sich. "Skeinforge" ist eine recht alte Software, die sehr viele Einstellungen ermöglicht. Die Worte Übersichtlichkeit oder gar Benutzerfreundlichkeit waren damals aber wohl noch nicht erfunden. Ich habe früher damit viel gedruckt - wenn man aber nicht am Ball bleibt, vergisst man immer wo den nun was einzustellen war. Ich öffne dieses Programm heute nicht mehr!

Der "Slic3r" wurde als Antwort auf "Skeinforge" geschrieben - knubbeliege bunte Knöpfe und wenig Einfluss für den Benutzer. Das hat den "Slic3r" unter den Normalusern beliebt gemacht. Aktuell ist es ein sehr weit verbreitetes Tool und man hat mittlerweile auch sehr viel mehr Möglichkeiten zum "selbstbestimmten" Druck.

Zur "CuraEngine" kann ich nicht wirklich etwas sagen. Sie hat sich erst in den letzten Jahren entwickelt. Ich habe sie ein paar mal benutzt aber dann wieder aus den Augen verloren. Sie kommt aus dem Umfeld des Ultimakers und hat Elemente des "Kisslicers" übernommen.

Und genau an diesem aktuell nicht mehr unterstützten freien "Kisslicers" bin ich kleben geblieben. Warum? "Skeinforge" war mir auf die Dauer zu kompliziert und "Slic3r" früher zu "dumm". Und auch heute schafft es der "Slic3r" nicht, manche meiner technischen Gegenstände sauber auszudrucken bzw. ist es schwierig das Slicen befiredigend zu beeinflussen.

Ich importiere mir daher immer die im Repetier-Host zusammengestellte Druckplatte als eine STL-Datei in den "Kisslicer". In der kostenpflichtigen Version des "Kisslicer" könnte man die Platte auch ohne den Umweg über den Repetier-Host direkt aus den einzelnen STL-Dateien zusammen bauen.


Der "Kisslicer" ermöglicht ein schrittweises Herangehen an die Parameter. Ich arbeite hier im "Expert" Level. In der Einstellung "Medium" oder "Beginner" übernimmt dann der "Kisslicer" einiges für den User. So kann man langsam dazu lernen, muss sich dann aber bei steigendem Anspruch nicht groß umgewöhnen.

Auf diesem Bild sieht man den Schnitt im "Z value" "0.500 mm" (siehe rechts neben dem Slider). Der "Style" ist ein von mir vordefiniertes Set namens "ABS Weiss....". Die blauen Linien im Bild repräsentieren den Weg des Druckkopfs. "Number of Loops = 3" legt die Anzahl der Schleifen in der äußeren Schicht fest. Die aktuellen Einstellungen führen unten in der Verdickung zu unerwünschten Löchern im Innern des Teil.


Mit "Number of Loops = 2" wird die Sache nicht besser. Der Slicer versucht zwar die Lücken durch den "Infill" sauber auszufüllen - das gelingt hier aber nicht. Überall liegen ein paar Würmer herum, die aber nicht genug Bindung ergeben. Man könnte nun noch mit der "Extrusion Width" spielen - dieser Wert ist aber auch druckdüsenabhängig und weiterhin versuche ich es immer, alle Wandstärken in einem Vielfachen von meinen magischen "0.6 mm" Extrusion width zu konstruieren.


"Number of Loops = 4" löst das Problem für mich. Trotzdem liegen einige Druckbahnen sehr dicht. Dort wird es dann später kleine Materialberge geben. Um das zu optimieren, muss ich hier die Konstruktion wieder auf ein Vielfaches von 0.6 mm ändern.


Im "Kisslicer" kann man sich alle berechneten Wege dann auch schichtweise und dreidimensional anzeigen lassen - das könnt Ihr ja selber mal ausprobieren. Aus dem "Kisslicer" exportiert man abschließend den fertigen G-Code, der alle Details für die Druckerbewegung sowie die Einstellungen für Geschwindigkeiten und Temperaturführung beinhaltet.

Der Repetier-Host bastelt aus den 135.135 übergebenen G-Codezeilen wieder die Druckwürste und zeigt sie in Gelb an. Mit den zwei Slidern rechts im Bild habe ich hier eine Darstellung der ersten 10 Wurstschichten (Layer) gewählt. Der Repetier-Host rechnet dann auch noch die Druckzeit und die Filamentmenge aus - hier benötige ich also 4,574 m vom Ø3 mm Filament.


Zur Abschreckung hier mal ein Ausschnitt aus dem G-Code. Darum muss man sich aber in der Regel nicht kümmern. Wer aber z.B. eine Käsefräse im Keller stehen hat oder beruflich mit CNC-Werkzeugmaschinen arbeitet, wird sich gleich zurecht finden.


Erst jetzt kommen wir zu der eigentlichen Host Aufgabe des Repetier-Host, nämlich der häppchenweisen Versorgung des Druckers mit G-Code. An dem bunten Panel rechts bringt man zunächst die Achsen in die Home Position - auf das Häuschen klicken - und stellt die Temperaturen für Druckbett und Extruder ein. Hier hatte das Druckbett eine Ist-Temperatur von 93°C und ein Soll von 110°C. Der Extruder ein IST von 49.1°C und ein Soll von 205°C für mein ABS.

Die Ist Werte der Achsen werden oben bei X, Y, Z angezeigt. Die Z-Achse befindet sich also aktuell 2,75 mm über der Druckplatte.

Mit dem Slider "Geschwindigkeit" kann man die Druckgeschwndigkeit im laufenden Druck jederzeit beeinflussen. War man beim Slicen z.B. zu vorsichtig, kann man hier etwas "Gas" geben. Hat man Objekte mit sehr kleine Spitzen, dann kann man für die letzten Layer den Speed etwas herunter nehmen...

Über die Flussrate kann man beim Drucken etwas mehr oder weniger Material verdrucken. Das ist besonders interessant, wenn man neues, unbekanntes Material verdruckt und noch die letzten Feinheiten herausholen möchte.


So sieht die Oberfläche dann während des Drucks aus. Rote Würste wurden gerade gedruckt und sind noch heiß. Orange nur noch lau und Gelbe schon kalt. (OK, das ist jetzt schon der Druck der Achsen, da die Beine während des Schreibens dieses Textes bereits fertig geworden sind).

Die Berechnung des Druckendes wird ständig nachgebessert. Die Geschwindigkeitsvorgaben sind ja nur Theoriewerte und bei einer Übersteuerung durch die Slider ohnehin hinfällig.

Ich hoffe, dieser kurze Einblick hat Euch angeregt sich mit dem Thema 3D-Druck weiter auseinander zu setzen. Und immer dran denken - Ich habe noch einen Drucker für Euch übrig...


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