3D print- en freesmachine.
Binnen MVH is het plan opgepakt om een eigen 3D printer te gaan bouwen. Dit stukje techniek zal een combinatie worden van 3D printer en een CNC-freesmachine. Doel is om een professioneel apparaat te bouwen waarmee we binnen de vereniging diverse onderdelen kunnen maken. De ruime afmetingen van 60 bij 60 cm vormen een extra uitdaging op mechanisch- en elektronisch-niveau.
Het ontwerp voor de 3D printer is gereed. Daarbij zijn alle functies van de mechanische bouw binnen het team overdacht.
De glijlagers en computer zijn gekocht en de start van de constructie is begonnen. Door Marius zijn alle aluminium onderdelen gefreesd.
Hierbij is uiterste precisie en maatvoering een eerste vereiste. Het stappenplan om tot een werkende machine te komen is opgesteld.
De benodigde testen zijn gepland en nieuwe gebruikerswensen worden geïnventariseerd. Zodra de mechanische onderdelen zijn samengesteld wordt de benodigde elektronica gemonteerd.
Tot slot wordt de software geschreven en geladen om zo de printer/frees zijn ding te laten doen. Binnen het team dat bestaat uit Marius, Dirk, Liek, Peter, Arie en Ruud wordt veel geleerd over de werking van de 3D printer/frees. Het uitwisselen van informatie is van groot belang en daarvoor is een gezamenlijke informatiebox ingericht. Hierin worden constructietekeningen, schema's en software opgeslagen.
De software ontwikkeling vereist een gedegen versiebeheer. Via deze berichten willen we jullie op de hoogte houden over de voortgang.
Het (her)schrijven van de software is een proces dat veel tijd in beslag neemt. Elke nieuwe release wordt geborgd op in de cloud om zo ieder teamlid op de hoogte te houden van de nieuwe ontwikkelingen.Tevens wordt een logboek bijgehouden waar de inhoud van de veranderingen wordt genoteerd.
De ontwikkeling en de bouw van de 3D printer/frees vordert gestaag. Het opgestelde plan wordt kritisch gevolgd en problemen worden besproken binnen het team.
De fysieke bouw is gereed en de montage van de Z-as is de laatste stap in het montageproces. De montage van computer , voeding en motoren heeft enige tijd in beslag genomen. De bouw van spindels en motoren komt zeer kritisch omdat nauwkeurigheid van de geleideassen van hoge kwaliteit moet zijn. Voor deze grote machine is de toegestane speling zeer gering te noemen (enkele 0,1 mm). De elektrische bedrading tussen extruder (smeltkop), motoren en computer is voorzien van afgeschermde bedrading. Hierdoor hebben stoorimpulsen geen invloed meer op de besturingscircuits.
Voor de ontwikkeling van de software is een samenstelling van files gemaakt en ondergebracht in een firmware-pakket. Deze firmware heet MVH3D en wordt gereleased. De firmware zorgt ervoor dat de 3D printer standaard de juiste instellingen heeft om zo alle functies te kunnen uitvoeren.
Om de testen snel uit te kunnen voeren zijn verschillende standaard objecten getekend in Blender (3D tekenprogramma). Voor de testen zijn blokken met verschillende grootte getekend. De printer moet deze blokken precies goed uitprinten met de juiste maatvoering en kwaliteit. Hierbij is snelheid en geluidsniveau nog een punt van aandacht.
Om voor de freesfuncties de juiste objecten aan te leveren wordt er gezocht naar een eenvoudig 2D tekenprogramma waarin te frezen objecten kunnen worden getekend. Per slot van rekening moet de 3D printer ook vlakke objecten van reliëf kunnen voorzien. Op internet zijn voldoende gratis tekenprogramma's te vinden.
De uitdaging daarbij is om het beste programma op te sporen dat aansluit bij de functies van de 3D printer. Samen met de teamleden komen we zeker tot de juiste keuzes om dit project tot een goed einde te brengen.
Het project 3D-printer/frees loopt bijna ten einde. De laatste loodjes wegen het zwaarst. De fysieke machine is gereed en getest. Nu nog de aansturing in orde maken.
Dit betekent dat het softwarepakket verder beschreven en getest kan worden. Om de objecten (printmodellen) te kunnen printen is een kunststof bed gemaakt waarop het filament gesmolten kan worden. Dit bed geeft een stabiele en vlakke ondergrond die in ons geval niet verwarmd is. In de toekomst zal blijken of dit aangepast moet worden naar een heated bed waardoor kromtrekken van objecten vermeden kan worden. Deze aanpassing is klein en kan snel gerealiseerd worden. De printkop die als doel heeft het filament te smelten en uit te persen is gereed en getest. Het verwarmingselement dat oorspronkelijk geplaatst is had te weinig vermogen waardoor het juiste smeltpunt niet bereikt werd. Deze is vervangen door een 40W element en voldoet nu prima. Extra geforceerde koeling onder de printerkop is aangebracht
en zorgt ervoor dat het gesmolten filament ook weer snel stolt. Immers het object wordt laagje voor laagje opgebouwd.
De volgende uitdaging is het leren tekenen van 3D-objecten. Daarvoor wordt een nieuw project gestart zodat iedereen zijn eigen model kan printen. De 3D-objecttekeningen worden gemaakt in tekenprogramma's als Blender en als .stl-files aangeboden.
Hierin staan alle x-,y- en z-coördinaten die nodig zijn om een 3D-object te kunnen weergeven. Echter moet nog wel de machine specifieke eigenschappen worden toegevoegd. Dit wordt gedaan door een slicer-programma Cura. Cura geeft extra informatie zoals snelheid, temperatuur en laagdikte en stuurt daarmee de printer aan. De aangeboden file van het te printen object heeft een .gcode -extensie en bevat alle gegevens om de machine te laten werken.
Je ziet dat er nogal wat softwarebewerkingen nodig zijn om een object te kunnen printen. Vele mensen denken ten onrechte dat het printen heel eenvoudig is maar de voorbereidingen voor het maken van een geslaagd object vereisen nogal wat handelingen. Als de printer alle testen heeft uitgevoerd wordt deze binnen de MVH in productie genomen.
Om de testen snel uit te kunnen voeren zijn verschillende standaard objecten getekend in o.a. Blender (3D tekenprogramma). Voor de testen zijn blokken met verschillende groottes getekend. De printer moet deze blokken precies goed uitprinten met de juiste maatvoering en kwaliteit. Hierbij is snelheid en geluidsniveau nog een punt van aandacht.
Ombouw naar CNC-freesmachine
Om bijvoorbeeld een printplaat te maken worden de koperbaantjes uitgefreesd waardoor er een hoogwaardige printplaat gemaakt wordt voor elektronische schakelingen. Het ontwerpen van de tekeningen hiervoor wordt gedaan in een apart programma dat de mogelijkheid biedt om een elektronische schakeling direct om te zetten in een printontwerp. Dit programma heet Chilipepper en is zoals de naam al doet vermoeden een “hete bliksem” dat enorm veel mogelijkheden biedt. De ontwikkelingen van de CNC-frees verhoogd de kwaliteit van alle elektronische schakelingen die onze treinen op de banen besturen.
We brengen nieuwe functies aan, zoals bezetmeldingen, beveiligingen en blokkeersecties. Ook de modelbouw kent zijn vernieuwingen en dat houdt niet op.
Er is ook een stabiele spindel aangeschaft waarin de freesjes vastgezet worden. Door Marius is een tableau gemaakt om werkstukken op vast te zetten. Dat is nodig om de fijne bewerkingen goed te laten verlopen. Al deze componenten zijn uitgericht om een zo’n nauwkeurig mogelijke afstelling te kunnen maken. De CNC machine is omgebouwd en de testen voor de besturing zijn in volle gang. De eerste printplaten zijn al gemaakt en het is nu zover om puntjes op de I te zetten. De nauwkeurigheid van het frezen is 1 micron of wel 0,001 mm. Deze nauwkeurigheid is nodig om hele fijne printsporen te kunnen maken. De frees kan in snelheid geregeld worden om zo verschillende materialen zoals hout, kunststof of staal te kunnen bewerken.
Voor het maken van gevelplaten voor huisjes e.d. moeten tekeningen gemaakt worden en zo kunnen we op grote schaal huisjes maken die van echt niet te onderscheiden zijn.
Kortgezegd staat er op onze zolder een apparaat van wereldklasse! Nu nog de ideeen en de inzet van leden om een en ander onder de knie te krijgen en deze machine aan het werk te zetten!
Succes
