Aufrüstung von Low-End-FDM-3D-Druckern

Bis vor einigen Jahren waren die einzigen Alternativen, um in die Welt des 3D-Drucks einzusteigen, entweder den Kauf eines kommerziellen Heimdruckers zu tätigen, dessen Kosten in vielen Fällen unerschwinglich waren, oder die Teile und Komponenten zu erwerben, die zur Montage eines 3D-Druckers aus dem RepRap-Projekt erforderlich waren, entweder in Form eines Bausatzes oder einzeln. Diese letzte Option war wirklich erschwinglich, erforderte jedoch ein hohes Wissen und Fachkenntnisse sowohl beim Zusammenbau als auch bei der Programmierung und Kalibrierung, um gute Ergebnisse zu erzielen. Dies war eine erhebliche Hürde für viele Benutzer, deren Ziel es war, nur den Einstieg in den 3D-Druckprozess und nicht in den Bau- und Kalibrierungsprozess eines 3D-Druckers zu erreichen.

Bild 1: RepRap Mendel Drucker. Quelle: reprap.org

Dies hat sich jedoch geändert. Derzeit ist es möglich, vormontierte und vorkonfigurierte FDM-3D-Drucker zu wirklich niedrigen Preisen zu erwerben. Marken wie Creality, Tevo, Anycubic, Artillery oder Geeetech produzieren einfache und sofort einsatzbereite Drucker zu Preisen unter 500 € und in einigen Fällen sogar unter 300 €.

Ein großer Teil dieser Art von 3D-Druckern ist in der Regel sehr minderwertige Ausrüstung mit häufigen Ausfällen und in vielen Fällen praktisch unbrauchbar, jedoch gibt es einige Modelle, die ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis erreicht haben und gute Bewertungen in sozialen Netzwerken monopolisieren.

Bild 2: Ender 3 Drucker. Quelle: creality3dofficial.com

Modelle wie der Ender 3 und der CR-10s von Creality oder der Sidewinder X1 von Artillery sind für viele Benutzer zum Einstieg in die Welt des 3D-Drucks geworden, und obwohl sie möglicherweise ideale Optionen zum Einstieg sind, beginnen viele Benutzer bald, sich der Einschränkungen dieser Art von Druckern bewusst zu werden.

Kosteneinsparungen und Einschränkungen.

Trotz des guten Preis-Leistungs-Verhältnisses einiger dieser 3D-Drucker ist es unvermeidlich, dass für solch niedrige Preise die Qualität bestimmter Komponenten geopfert werden muss.

Im Allgemeinen sind die Hauptschwachstellen dieser Drucker folgende:

• Die Qualität und Stabilität des Rahmens.
• Die Qualität der Druckbetten.
• Der Heißendbereich.
• Der Extruder.

Einige Besitzer dieser Art von Drucker, die den Sprung zu komplexeren Drucken oder fortschrittlicheren Materialien wagen möchten, stellen fest, dass ihr 3D-Drucker nicht in der Lage ist, die richtigen Temperaturen zu erreichen oder dass ihr Extruder nicht in der Lage ist, ein flexibles Material korrekt zu ziehen. In diesen Fällen stellt sich die Frage, ob der Sprung zu einem Drucker von höherer Qualität, mit der damit verbundenen hohen Investition, oder die Abkehr von der Verwendung anderer Materialien und die Zufriedenheit mit der aktuellen Qualität die bessere Option ist.

Bild 3: Original E3D und Klon Düse. Quelle: Hackaday.com

Es gibt jedoch eine Zwischenlösung: Versuchen Sie, Schwachstellen zu verbessern und bestimmte Schlüsselkomponenten des Druckers mit hochwertigen Teilen aufzurüsten, wie sie in hochwertigeren Druckern verwendet werden. Auf diese Weise kann die Druckqualität deutlich verbessert und die Palette der verfügbaren Materialien erweitert werden.

Die Qualität und Stabilität des Rahmens oder der Struktur

Im Allgemeinen sind die Rahmen dieser Drucker in der Regel leicht und in einigen Fällen nicht sehr robust. Dies ist besonders bei den wirtschaftlichsten Modellen ausgeprägt, bei denen in vielen Fällen der Einsatz von Kunststoffstrukturelementen missbraucht wird.

Bild 4: Geeetech i3. Quelle: geeetech.com

Dies bedeutet, dass es unmöglich ist, hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen zu erreichen, ohne Vibrationen zu verursachen, die die Druckqualität beeinträchtigen. Dies ist möglicherweise ein weniger wichtiger Schwachpunkt, da, wenn die Geschwindigkeitsbegrenzung jedes 3D-Druckers bekannt ist und die Druckgeschwindigkeit unterhalb gehalten wird, die Vibrationen fast nicht vorhanden sind und die Druckqualität gut ist. Es ist auch möglich, die Robustheit des 3D-Druckers durch den Einsatz gedruckter Teile zu verbessern oder die Stabilität durch Verankerung des 3D-Druckers an einer soliden Basis zu verbessern, die Vibrationen minimiert.

Druckbettenqualität

Nicht immer bedeutet größer besser. Je größer das Druckvolumen auf einem Drucker ist, desto wichtiger ist es, hochwertige Komponenten zu verwenden. Vielleicht zeigt sich dies am deutlichsten auf dem Druckbett. Derzeit enthalten viele dieser Drucker eine Basis aus einer 2 oder 3 mm dicken Aluminiumplatte mit einer Kunststoffschicht auf ihrer Oberfläche. Während auf einer Basis von weniger als 25 cm die Planheit der Aluminiumplatte in der Regel recht gut ist, zeigen die Basen auf großformatigen 3D-Druckern mit Basen von 40 cm oder 50 cm in der Regel eine schlechte Planheit, insbesondere bei denen mit einer Dicke von weniger als 4 oder 5 mm. In diesem Fall, auch wenn sie perfekt eben sind, treten Haftungsprobleme oder die Unmöglichkeit des Druckens auf der gesamten Basis normalerweise auf.

Das Vernünftigste ist, realistisch zu sein, welche Druckgröße wir benötigen werden, bevor wir einen Drucker kaufen, und uns für die kleinste Größe zu entscheiden, die unseren Anforderungen entspricht. In den meisten Fällen reicht eine Basis von 20 cm x 20 cm oder 25 cm x 25 cm mehr als aus.

Es gibt jedoch Momente, wenn ein Drucker im Großformat wirklich notwendig ist oder wir sogar eine kleine Basis finden, die eine schlechte Planheit aufweist. In diesen Situationen ist die Lösung recht einfach und kostengünstig. Um eine Basis von schlechter Qualität zu verbessern, können Sie ein Glas in der Größe unserer Basis kaufen und es direkt auf die Basis legen. Die Gläser haben in der Regel eine nahezu perfekte Planheit, die weit über der von Aluminiumbasen liegt. Darüber hinaus können wir zur Erzielung der perfekten Basis eine originale oder PEI Buildtak -Folie auf ihrer Oberfläche platzieren, die die beste Haftung der Teile gewährleistet.

Bild 5: BuildTak Haftgrund. Quelle: Buildtak.com

Eine weitere sehr interessante Option, um die Druckbetten auf bis zu 310 mm zu verbessern, besteht darin, eine hochwertige magnetische Basis wie die BuildTak FlexPlate oder die Ziflex-Basis zu installieren. Diese Arten von Basen verbessern nicht nur die Planheit und Haftung der Originalbasis, sondern erleichtern auch das Entfernen gedruckter Teile.

Bild 6: Ziflex flexible Basis. Quelle: Zimple3D.com

Der Hotendbereich

Die meisten dieser Drucker verwenden minderwertige Klone von Marken-Heißendbereichen wie dem E3D V6 und dem E3D-Volcano. Obwohl sie ästhetisch vielleicht gleich aussehen, haben sie intern nichts gemeinsam. Im Gegensatz zu den originalen V6-Heißendbereichen bestehen diese Klon-Heißendbereiche nicht aus Vollmetall, sondern das Filament wird durch ein minderwertiges PTFE-Rohr geführt. Dies, zusammen mit der Tatsache, dass die Kühlung der Heißendbereiche in vielen Fällen nicht ideal ist, bedeutet, dass diese Drucker auf das Drucken von Materialien mit Drucktemperaturen unter 260 ºC beschränkt sind. Darüber hinaus wird die Wahrscheinlichkeit von Verstopfungen und Wärmestau vervielfacht im Vergleich zu einem hochwertigen Heißendbereich.

Bild 7: Original V6 vs Klon. Quelle: spiritdude.wordpress.com

Andere Drucker wie Creality verwenden ihren eigenen Heißendbereich, und obwohl es sich um ein qualitativ hochwertiges Bauteil handelt, ist es immer noch ein einfaches Modell, das auf die Verwendung von Materialien mit Drucktemperaturen unter 255 ºC beschränkt ist.

Bild 8: Original Creality Hotend. Quelle: creality.com

Das Aktualisieren eines günstigen Druckerheißendbereichs kann eine der wichtigsten Verbesserungen sein, die vorgenommen werden können, jedoch kann es auch eine der komplexesten sein. Wenn der Serienheißendbereich ein Klon einer bekannten Marke wie E3D oder Slice Engineering ist, ist die beste Option einfach und besteht darin, ihn durch seinen Originaläquivalent zu ersetzen. Dies bedeutet nicht nur eine Verbesserung durch die Verwendung eines hochwertigen Heißendbereichs, sondern öffnet auch die Tür, alle Ersatzteile und Zubehörteile jedes Ökosystems zu haben, was langfristig von großer Bedeutung ist, wenn Sie in der Welt des 3D-Drucks vorankommen möchten. In diesem Fall ist die einzige Komplikation die Notwendigkeit, die Drucker-Firmware zu ändern, wenn der Thermistor ausgetauscht wird. Es ist wichtig zu wissen, ob der Drucker, den wir aktualisieren möchten, Firmwareänderungen zulässt, da andernfalls der Serienthermistor beibehalten werden muss.

In Fällen, in denen der Heißendbereich selbst entworfen ist, kann der Prozess kompliziert sein. In Ermangelung eines hochwertigen Äquivalents, das einen einfachen Austausch ermöglicht, kann es erforderlich sein, Teile neu zu entwerfen und herzustellen, um einen E3D- oder Slice Engineering-Heißendbereich unterzubringen. Dieser Prozess kann für viele Benutzer sehr kompliziert sein.

Bild 9: Anpassung des Moskito an einen Ender 3. Quelle: thingiverse.com/brotherchris

Allerdings wird dies für Benutzer von Creality 3D-Druckern und anderen 3D-Druckern, die denselben Heißendbereich verwenden, wie den Tevo Tornado, TronXY X5S, Alfawise U20 oder Lotmaxx SC-10, vereinfacht.

Die amerikanische Marke MicroSwiss hat einen hochwertigen All-Metal Hotend entwickelt, das vollständig mit dem Creality Hotend kompatibel ist. Dieser Heißendbereich ermöglicht das einfache Drucken von Filamenten mit Temperaturen von bis zu 285 ºC, er besteht aus einem Titan-Wärmebruch der Klasse 5, einem hochwertigen Kühlkörper und einer vernickelten Messingdüse. Darüber hinaus bietet er eine große Auswahl an kompatiblen Düsen in verschiedenen Materialien und Durchmessern.

Bild 10: MicroSwiss All-Metal Hotend für Creality-Drucker. Quelle: Microswiss.com

Extruder

Viele dieser Drucker verwenden Extruder-Klone von hoher Qualität, jedoch ist, wie im vorherigen Fall, obwohl das Aussehen ähnlich ist, die Leistung deutlich niedriger. Die Aufrüstung des Extruders ist wahrscheinlich die wichtigste Verbesserung neben dem Hotend und diejenige, die den endgültigen Druckqualität am stärksten beeinflussen kann. Andererseits kann es in vielen Fällen die komplexeste sein und diejenige, die die größte Investition erfordert.

Hier können drei Situationen auftreten:

• Drucker mit direktem Extruder.
• Drucker mit Bowden-Extruder.
• Bowden-Extruder-Drucker, die zu Direktextrudern umgebaut wurden.

Drucker mit direktem Extruder.

Dieser Fall ähnelt dem der Hotends. Wenn der Drucker einen Klon einer anerkannten Marke wie Titan Aero oder Bondtech BMG hat, ist die beste Option sein Originaläquivalent. In diesem Fall müssen Sie jedoch vorsichtiger sein und darauf achten, dass Kompatibilität besteht. Im Gegensatz zu Hotends, wo in den meisten Fällen die Abmessungen mit dem Originaläquivalent übereinstimmen, können Extruder Designunterschiede aufweisen, die einen direkten Austausch unmöglich machen. Die meisten Marken wie E3D oder Bondtech stellen Pläne und Maße ihrer Extruder auf ihren Websites zur Verfügung, und es ist auch einfach, präzise Modelle dieser Extruder in den Haupt-3D-Dateirepositorien zu finden. Es wird empfohlen, den Extruder des 3D-Druckers zu messen und mit dem Original zu vergleichen, um sicherzustellen, dass er problemlos ausgetauscht werden kann.

Bild 11: Titan Aero Klon. Quelle: Aliexpress.com

Wenn der Extruder sein eigenes Design hat, muss der Druckerwagen angepasst werden. Designs zum Anpassen hochwertiger Extruder wie des Titan Aero an die gängigsten Drucker wie einige Creality-Modelle finden sich in den wichtigsten 3D-Dateirepositorien. Falls ein neuer Wagen entworfen werden muss, kann es eine gute Option sein, den Original-Extruder durch den neuen E3D Hemera zu ersetzen, dessen integriertes T-Slot-Befestigungssystem die Integration in jeden Drucker erleichtert.

Video 1: Montagesystem E3D Hemera. Quelle: e3d.com

In jedem Fall bedeutet der Wechsel des Extruders in vielen Fällen eine Änderung der Schritte pro mm in der Firmware, daher müssen wir sicherstellen, dass wir dies tun können. Falls es nicht möglich ist, die Druckersignatur dauerhaft zu ändern, muss der M92-Befehl im Druck-Gcode mit der entsprechenden Schritt-Konfiguration hinzugefügt werden.

Bowden-Extruder-Drucker.

Dies ist wahrscheinlich der einfachste Fall. Da er an einer Stelle fixiert ist, ist es wirklich einfach, eine an einen bestimmten Extruder angepasste Halterung herzustellen. In diesem Fall ist die beste Option, den Standardextruder durch einen originalen Bondtech BMG zu ersetzen.

Für die meisten Besitzer von Creality- und Tevo-Tornado-Druckern ist der Prozess sogar viel einfacher. Bondtech hat eine Version seines renommierten BMG speziell für diese Drucker angepasst.

Bild 12: Bondtech Extruder für Creality-Drucker. Quelle: Bondtech.com

Wie im vorherigen Fall kann es notwendig sein, die Konfiguration der Schritte pro mm der Firmware zu ändern.

In jedem Fall, ob der Extruder ersetzt wird oder nicht, sollte immer das Bowdenrohr aktualisiert werden. Das Ersetzen des Standard-PTFE-Rohrs durch ein Capricorn XS ist eine einfache, kostengünstige und viel wichtigere Änderung, als man denkt. Ein Bowdenrohr mit engem Innendurchmesser und geringer Reibung verbessert erheblich die Präzision und Konsistenz der Extrusion. Wenn wir einen Bondtech BMG Extruder mit einem Capricorn XS Bowdenrohr kombinieren, erhalten wir eines der besten Bowden-Systeme, die derzeit auf dem Markt sind.

Bild 13: Aktuelles PTFE-Rohr vs. Capricorn XS. Quelle: Captubes.com

Bowden-Extruder-Drucker, die zu Direktextrudern umgebaut wurden

In den meisten Fällen ist es die komplexeste Option. Neben der Notwendigkeit, den Wagen komplett neu zu gestalten, um einen Direktextruder anzupassen und die Firmware zu ändern, um die Schritte pro mm anzupassen, wenn die Position des Extruders geändert wird, ist es notwendig, das Motorkabel zu verlängern.

Für diejenigen Benutzer von Bowden-Druckern ist es die beste mögliche Aktualisierung, obwohl es ein sehr komplexer Prozess sein kann, der nur den erfahrensten Benutzern vorbehalten ist.

Allerdings haben, wie in den vorherigen Fällen, Benutzer von Creality-Druckern mehrere Optionen, um diese Konvertierung schnell und einfach durchzuführen, dank Bondtech und Microswiss. Derzeit gibt es drei Direktextruder, die mit Creality-Druckern kompatibel sind:

MicroSwiss

MicroSwiss bietet neben seinem All-Metal-Hotend für Creality-Drucker auch einen hochwertigen DDG-Extruder an. Es handelt sich um einen leichten Extruder aus Aluminium. Er ist kompatibel mit dem originalen Creality-Hotend, aber die beste Option, um das Beste aus dem Drucker herauszuholen, ist die Kombination mit dem renommierten MicroSwiss All-Metal-Hotend. Die Installation dieses Extruders ist wirklich einfach und erfordert nur wenige Schritte, außerdem ist es die günstigste Option.

Bild 14: MicroSwiss Extruder für Creality. Quelle: Microswiss.com

Bondtech DDS

Es ist eine der professionellsten und vollständigsten Optionen. Es besteht aus einem kompletten Kopf, bestehend aus einem Bondtech BMG Extruder und einem originalen V6 Hotend. Alles vollständig montiert und verkabelt. Diese Aktualisierung ermöglicht es Ihnen, einen Direktextruder mit einigen der besten Komponenten, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind, zu haben, mit dem Vorteil, sie einfach und schnell installieren zu können. Außerdem ermöglicht es die Verwendung aller Komponenten des V6-Systems, das umfassender ist als das standardmäßige Mk8. In diesem Fall müssen auch die Schritte pro mm des Extrudermotors in der Firmware und die Thermistor-Parameter geändert werden.

Bild 15: DDS Extruder für Creality Drucker. Quelle: Bondtech.com

Bondtech DDX

Es ist die neue Direktextruderoption für Creality-Drucker. Es ist die vielseitigste Option der drei. Wie beim vorherigen basiert er auf einem angepassten Bondtech DDX Extruder, aber in diesem Fall ist er direkt mit Crealitys eigenem kompatibel. Außerdem ermöglicht er die Verwendung der renommierten Slice Mosquito- und Copperhead-Hotends durch einen Anpassungssatz. In Kombination mit einem dieser beiden Hotends ist es wahrscheinlich eines der fortschrittlichsten Direktextrusionssysteme, die es derzeit auf dem Markt gibt, vergleichbar mit denen, die in vielen professionellen Druckern zu finden sind.

Bild 16: Bondtech DDX Extruder. Quelle: Bondtech.com

Für viele Benutzer von Low-End-Druckern, die Fortschritte bei der Erkundung neuer Materialien machen oder die Qualität ihrer Drucke verbessern möchten, können die Aktualisierung bestimmter Komponenten ihres Druckers die beste Option sein, ohne die Investition in einen halbprofessionellen oder professionellen 3D-Drucker tätigen zu müssen. Durch Aktualisierung des Extruders und des Hotend-Zusammenbaus kann die Qualität erheblich verbessert werden und es können Materialien verwendet werden, die zuvor unrentabel waren oder neue Düsen mit Durchmessern von 0,25 mm bis 1,5 mm verwendet werden.

Diese Optionen sind besonders interessant für Besitzer von Druckern der Marke Creality, da sie die größte Auswahl an Optionen und die beste Kompatibilität haben.