Manuel Jasch

Irgendwie muss nun das Signal an den 3D-Drucker gelangen. Das Arduino Due Board bietet hierzu zwei USB Buchsen an. Am Gehäuse wurde nun eine USB Buchse von Typ B befestigt. Ein Micro USB Kabel wurde gekürzt und von der Ummantlung gesäubert. Die Pinbelegung ist wie in folgender Tabelle beschrieben (Glücklicherweise sind die Farben genormt):

Pin	Farbe	Name	Beschreibung
1	rot	VBUS	+5 V
2	weiß	D-	Data -
3	grün	D+	Data +
4	schwarz	GND	Masse

Die USB Buchse mit dem Steckertyp B sieht dann folgendermaßen aus:

Verlötet und aufgebaut sieht das ganze dann wie folgt aus.

 

Hier einmal der obere Teil des Druckers. Zu sehen sind die Umlenkrollen um den Platz für den Lüfter zu schaffen und um den Riemen zu spannen. Es fehlen noch die Kugellager für die Gewindestangen. Leider sind diese noch Unterwegs und brauchen wahrscheinlich noch ein paar Wochen.

Am Anfang steht immer ein 3D Drucker, denn ohne einen Drucker gibt es keine gedruckten Teile. Glücklicherweise darf ich meine Teile an der Hochschule ausdrucken. Der erste Schwung an gedruckten Teilen ist fertig. Im folgenden Bild noch mit "Skirt" und "Brim".

Nach einer Reinigung mit einem Messer sieht es schon besser aus. Dennoch müssen zwei Löcher nachgebessert werden. Ein Lineal verdeutlicht die Größenverhältnisse. Bei den Bauteilen wurde auf eine Wandstärke von 4 mm geachtet. Im Slicer wurde eine Wanddicke von 1.2 mm und einem Infill von 25 % eingestellt.

Elektrische Komponenten

Für einen 3D Drucker wird einiges an Elektronik benötigt. Hier eine kleine Liste:

• Schrittmotoren
• Schrittmotortreiber
• Netzteil
• Heizbett
• Endschalter
• Leistungselektronik
• Extruderheizung
• Temperatursensoren
• Lüfter
• Mikrocontroller
• Leistungselektronik

Schrittmotor

Bei den Schrittmotoren wird auf den Formfaktor Nema17 gesetzt. Die Abmessungen sind in folgender Abbildung zu sehen:

Diesen Motor gibt es in unterschiedlichen Größen und Leistungen. Ich habe mich dabei für zwei unterschiedliche Größen entschieden. Je nach Drehmoment welches ich benötige. Für den Antrieb der Y-Achse und der Z-Achse entschied ich mich für einen kleinen Motor der Länge 34 mm. Für den Antrieb der X-Achse und den Extruder einen größeren mit einer Länge von 48 mm. Für die größere Masse des Drucktisches erschien mir das als Sinnvoll.

Schrittmotortreiber

Das wichtigste bei den Treibern ist darauf zu achten, dass sie mit dem genutzen Board kompatibel sind. Auch gibt es Unterschiede in der Ansteuerung. Die meisten Treiber werden aber durch Impulse angesteuert. Jeder Impuls sagt dem Treiber, dass er den Motor einen Schritt weiter bewegen soll. Je mehr Mikroschritte dieser Treiber bietet, je höher ist die Theoretische Auflösung. Meine Wahl fiel auf die neuen RAPS128, welche wie der Name schon sagt 128 Mikroschritte bietet. Der Vorteil von diesen Treibern ist das sie in der gleichen Form erhältlich sind wie die gängigen Treiber.

Mikrocontroller

Der Mikrocontroller sollte genug Rechenleistung bieten, die Achsen zu interpolieren und die Schritte zu generieren. Genug Arbeitsspeicher ist von Vorteil, wenn es darum geht, die nächsten Bewegungen vorzubereiten. Im Normalfall genügt ein Arduino Mega mit dem Mikrocontroller ATmega1280. Da in meinem Fall aber Schrittmotortreiber, die eine Schrittteilung von bis zu 128 Mikroschritte bietet, verwendet werden, müssen diese zusätzlichen Schritte auch erzeugt werden. Der A4988 von Polulu bietet im Vergleich nur 16 Mikroschritte an.

Entschieden habe ich mich dann für einen 32-Bit ARM Prozessor, der auf dem Entwicklerboard Arduino Due sitzt.

Die Spezifikationen des Arduino Due sind:

Microcontroller		AT91SAM3X8E
Operating Voltage		3.3V
Input Voltage (recommended)		7-12V
Input Voltage (limits)		6-16V
Digital I/O Pins		54 (of which 12 provide PWM output)
Analog Input Pins		12
Analog Outputs Pins		2 (DAC)
Total DC Output Current on all I/O lines		130 mA
DC Current for 3.3V Pin		800 mA
DC Current for 5V Pin		800 mA
Flash Memory		512 KB all available for the user applications
SRAM		96 KB (two banks: 64KB and 32KB)
Clock Speed		84 MHz
Length		101.52 mm
Width		53.3 mm
Weight		36 g