Extruderantrieb defekt

Am frühen morgen sah ich mir das Ergebnis des Nachtdruckes an. Katastrophal!

Alle Layer ab ca. 1cm aufwärts waren nicht vollständig. Mein erster Tipp war, dass die Düse verstopft wäre. Das war es aber nicht. Hätte ich in den vergangenen Tagen mal genauer hingesehen, hätte ich das sich anbahnende Unheil erkennen können.Karies am Extruderantrieb 2Die schwarzen Partikel waren mir schon vorher aufgefallen. Ich habe mir allerdings nichts dabei gedacht. Das sich da ein Teil so langsam auflöst kam mir nicht in den Sinn. Und hier ist es …Karies am Extruderantrieb 1Das ist das Antriebsrad vom Extruder, was direkt auf der Schrittmotorachse befestigt ist. Ich meine, dass das noch aus meiner PLA-Zeit stammt. Heute mache ich ja alles aus ABS.

Gut, dass ich noch Ersatzteile habe!

Projekt: Drahtführung für Wickelautomat (Teil 1)

Aller Anfang …

Wie schon in einem früheren Artikel beschrieben, erzeuge ich mein Filament selbst. Dazu benutze ich den Filastruder. Um dann auch gleich den erzeugten Filamentdraht zu wickeln habe ich auch den Filawinder. Der ist bei mir mittlerweile schon ziemlich modifiziert, was größtenteils dem Umstand meiner großen Spulen (bis 5kg) zu verdanken ist.

Der Filawinder hat eine Vorrichtung, die den erzeugten Draht auf der Spule führen soll, so dass Wicklung neben Wicklung sauber auf die Spule kommt. Das ist mit einem Servomotor aus dem Modellbausektor umgesetzt. IMAG0049Ich denke, dass diese Lösung bei 1,75mm-Drähten auch ganz gut funktioniert. Bei meinem recht steifen 3mm-Draht und zudem meinen breiten Spulen tut sich diese Führung aber sehr schwer und schafft es nicht mehr sauber.

Mein Gedanke ist es, die Führung per Servo durch eine Führung per Schrittmotor und Gewindestange zu ersetzen. Was haben wir:

  1. Von einem Hallsensor am Spulenzahnrad kommt ein Signal pro Umdrehung der Spule.
  2. Der Durchmesser des Drahtes wird schon heute mit einem Jumper auf der Elektronik eingestellt.
  3. Der steuernde kleine Arduino kann auch noch den Schrittmotor steuern, – zumal der Servo ja wegfällt.
  4. Die Firmware der aktuellen Elektronik ist bekannt und liegt in bearbeitbarer Form vor. Servoanteil raus und Schrittmotorsteuerung rein sollte kein Thema sein.
  5. Stromversorgung ist mit 12V passend vorhanden.

Jetzt muss ich mich erstmal in das Thema reinarbeiten. Alles für erste Versuchsaufbauten ist vorhanden:

  • Platinen oder Breadboard
  • Schrittmotor NEMA17
  • Treiberbaustein Pololu DRV8825
  • Arduino
  • Stepperbibliothek habe ich gefunden: AccelStepper
  • Schaltungsentwürfe von Pololu und RAMPS 1.4
  • Draht, Kabel, Bauteile, Strom
  • Mut zum Anfang

Die Schaltungsentwürfe:
Treiberbeschaltung DRV8825-Beschaltung

Auf geht’s …

Pololu (Schrittmotortreiber) einstellen

Mal wieder ein wenig Grundlagen. Und diesmal voller Eigennutzen, denn ich brauchte die Information selbst, um etwas zu experimentieren.

Die üblichen Schrittmotortreiber im Bereich 3D-Druck kommen von der Firma Pololu. Es gibt da zum einen den A4988 und zum anderen den DRV8825. Der Letztgenannte hält höhere Ströme aus, wird zudem nicht so heiß und bietet 1/32 Mikrosteps. Bei Neubauten würde ich dazu raten.

Diese Treiberbausteine müssen eingestellt werden, denn die Bausteine und die Schrittmotoren können ja mit einem großen Spannungsbereich betrieben werden. Die Nennspannung des Schrittmotors ist eigentlich völlig uninteressant. Entscheidend ist der Strom, – zumindest, wenn man über einen Schrittmotortreiber steuert. Bei der alten Beschaltung mit H-Bridges war das anders. Aber das nur am Rande. Die Nutzung höherer Spannungen führt letztendlich dazu, dass der Motor wesentlich schneller höhere Drehmomente aufbaut. Der DRV8825 erlaubt Eingangsspannungen von 8,2V bis 45V. Üblicherweise arbeiten wir mit Schaltnetzteilen aus dem PC-Umfeld. Da sind 12Volt üblich.

Weiterer kleiner Exkurs: Neben der präzisen Einstellmöglichkeit mit Mikrosteps, die immerhin statt 200 Steps pro Umdrehung ganze 6400 Steps ermöglicht, bringen Mikrosteps noch den Vorteil des besseren Einschwingverhaltens beim Anfahren einer Position. Die Motoren sind nämlich nicht in der Lage einfach den Punkt genau anzufahren, sondern schwingen sich um den Zielpunkt ein. Die Mikrosteps reduzieren die Schwingungen erheblich.

Die einfache, aber auch völlig unpräzise Art der Einstellung will ich nicht verschweigen:
Zu wenig Strom -> Der Motor hat keine Kraft eine Position anzufahren
Zu viel Strom -> Der Motor „singt“ und wird übermäßig heiß
Diese „Methode der Einstellung“ würde ich aber nicht einmal für das schnelle Experiment vorschlagen.

Jetzt schaue ich mir mal meinen Beispiel-Schrittmotor an. Es ist ein NEMA 17HS5425:

NEMA 17HS5425 Daten

Die für uns entscheidende Formel lautet …
Vref = Imax x (5 x Rs)
Rs ist der auf der Treiberplatine verbaute Widerstand. Der ist laut Datenblatt beim DRV8825 0,1Ohm.
Im Internet findet man in den Foren die Aussage, dass die Einstellung nicht mit dem Maximalstrom sondern mit 70% davon erfolgen soll. Das wäre dann 2,5A x 0,7 = 1,75A.
Damit ergibt sich Vref = 1,75A x 5 x 0,1Ohm=0,875Volt
Wenn die vollen 2,5A gebraucht werden, bekommen wir mit dem DRV8825 übrigens schon Probleme, denn er liefert laut Datenblatt bis zu 2,2A.

Die gleiche Rechnung jetzt noch für den A4988:
Hier ist die Formel etwas anders und lautet …
Vref = Imax x (8 x Rs) mit Rs zu 0,05Ohm. Damit wäre die Referenzspannung 0,7Volt.

Die Referenzspannung kann recht leicht auf dem Motortreiber gemessen werden. Legt man vom Multimeter eine Seite einfach irgendwo auf Masse kann man am Schleifer des Potis auf dem Treiberbaustein die Spannung messen.

Zur Sicherheit noch ein paar Hinweise:
Während Strom auf dem Treiber ist, darf der Schrittmotor keinesfalls abgetrennt werden. Das ist der sichere Tod des Treibers.
Höchste Konzentration ist bei der Messung angebracht. Ein Abrutschen mit der Messspitze kann schnell einen Kurzschluss verursachen.

Teilesatz für einen Mendelmax 1.5

Hier eine Auflistung in Bildern, welche Plastikteile für einen Mendelmax 1.5 benötigt werden. Diese Teile sind für 20mm-Extrusionen und 8mm-Wellen ausgelegt. Vorstellbar sind natürlich auch andere Werte. So werden zum Beispiel gerne 10mm-Wellen genommen um die Stabilität zu erhöhen.

Den dargestellten Teilesatz kann ich auf Anforderung gerne fertigen. Auch bei anderen Wünschen versuche ich gerne zu helfen. Bitte einfach Kontakt aufnehmen.

Die Teile sind aus Terluran GP-35 (ABS) ungefärbt hergestellt.  Die Teile sind cremeweiß. Außerdem sind die Teile noch nicht bearbeitet. Sämtliche Stützkonstruktionen sind noch vorhanden und die Löcher haben noch nicht das richtige Maß. Das muss jeder selbst bearbeiten, – ist ja schließlich ein Hobby.

Die alten Bilder habe ich gelöscht, denn mittlerweile gibt es neue und wesentlich bessere Bilder hier.