manta 2017 in 3D Druck

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Moderator: Uwe

manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #1Beitragvon Akerman » 16.06.2017, 02:23


Nachdem nun einige Zeit ins Land gegangen ist und anscheinend schon die halbe Welt mit m17 verschiedenster Bauweisen segelt, kann ich nun endlich von der 3D Druck Front Neues berichten :mrgreen:

Auslöser des Ganzen war der Bericht auf Andys Blog über Zachs 3D gedruckte m17. Da mich die 3D Druckerei schon länger interessiert hatte, gab es nun endlich ein wirklich lohnenswertes Projekt :tup: insofern herzlichen Dank an Andy und Zach für Design und Inspiration! :clap:

Ein guter Freund in D hatte sich einen Drucker frisch angeschafft, insofern war der Plan zuerst, die m17 auch auf diesem zu drucken. Während ich von Japan aus am 3D CAD arbeitete, habe ich mich auch etwas näher in die 3D Druckerei eingelesen. Dabei stellte sich heraus, dass man durchaus auch für begrenztes Budget einen Drucker aus China erwerben und diesen mit etwas Geschick gut zum Laufen bringen kann. Ich hatte nämlich keine Lust, erst mal gut 700 € für nen Prusa o.ä. vorzustrecken, da hörten sich die 250 € für nen Chinakracher schon besser an. Also habe ich den Plan geändert und selbst einen Drucker gekauft.

achso, über mich: Ich bin seit fast 4 Jahren in Tokyo und segle mit den Modellfliegern. Unser "Flugplatz" ist an einem Flußbett, und der Fluß hat sich als durchaus schiffbar erwiesen. Seither wird fast mehr gesegelt als geflogen und es liegen quasi ständig Bojen im Fluß. Gesegelt wird hauptsächlich DF 65 und 95. Die RG65 Klasse ist in Japan noch nicht existent, es entwickelt sich aber gerade etwas. :bounce: :65:

Zum 3D Druck: Da die üblichen Drucker ein recht begrenztes Druckvolumen haben, muss der Rumpf in Sektionen mit ca. 200 mm Länge aufgeteilt werden. Das ist die übliche z-Bauhöhe der kartesischen Drucker, bei denen typischerweise das Druckbett auf der x-Achse verfährt und die y und z Achsen auf einem Portal darüber angeordnet sind.
Außerdem gibt es noch die Deltadrucker, die mit im Dreieck angeordneten senkrechten Achsen arbeiten. Vorteil der Deltas ist die oft größere z Bauhöhe und die kleine Grundfläche, was insbesondere bei meinem kleinen Hobbyraum sehr wichtig war. Nachteil ist die aufwendige Kalibrierung, da die Position des Druckkopfes immer über Winkelfunktionen berechnet werden muss. Das macht zwar die Firmware, diese muss man dafür aber mit etlichen geometrischen Parametern füttern, und diese wollen bis aufs Zehntel kalibriert werden.
Weiterer Vorteil beim Delta ist dass sich das Druckbett nicht bewegt und hohe und schlanke Teile nicht ins Wanken geraten.

Ich habe also einen Delta angeschafft, namens Anycubic Kossel Linear Plus und über Aliexpress. Ging super und war eine Woche nach Bestellung da.
Kossel_001.jpg
Kartoninhalt 1. Achtung, ein paar Teile habe ich extra bestellt.
Kossel_002.jpg
Kartoninhalt 2

Plus bedeutet größeres Druckvolumen, 230 Durchmesser und 270 mm Höhe. D.h. eine RG65 geht in 3 Teilen. Der Zusammenbau zog sich auf 2 Tage hin, Eile ist hier fehl am Platz. Die Genauigkeit beim Zusammenbau bestimmt die spätere Genauigkeit des Drucks. Stichworte sind gleiche Abstände und Parallelität der Achsen, senkrechte Ausrichtung des Druckbetts dazu etc.
Weiterhin läßt das Design der Druckkopfaufhängung etliche Fehler zu, es empfiehlt sich eine Wasserwaage auf dem Druckkopf zum Ausrichten. Davon steht nichts in der (ansonsten guten) Anleitung, sollte aber logisch sein. Angenehmerweise sind alle für die Genauigkeit wichtigen Teile wie Aluprofile des Rahmens und Schubstangen des Druckkopfs bereits sehr präzise abgelängt, was einen genauen Aufbau deutlich vereinfacht.
Kossel_004.jpg
Beim Zusammenbau
Kossel_006.jpg
Fertig und beim Drucken eines Kalibrier Sechsecks

Nach dem Aufbau ging es los mit dem Kalibrieren. Hier empfieht es sich, nach der in der Anleitung verlinkten Seite vorzugehen. Die Kalibrierung hat eine knappe Woche gedauert, jeden Abend ein paar Stunden. Computerkenntnisse sind hilfreich, es muss jedesmal die Firmware editiert und neu geflasht werden. Ist aber alles beschrieben.

Soviel also zum Drucker, im nächsten Beitrag gehts weiter mit dem 3D CAD der manta2017.

Viele Grüße

Philipp
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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #2Beitragvon Torti » 16.06.2017, 07:45


Hallo Philipp, erstmal herzlichen Glückwunsch.
Die Wahl des Deltaprinzips war goldrichtig und der Kossel ist in seiner Preisklasse ne sehr gute Wahl.
Kleiner Tip:
Wenn du über Repetier-Host das Eeprom editierst muss da nichts neu geflasht werden. Geht deutlich schneller und einfacher. Danach kannst du dann mit deinem bevorzugten Slicer normal arbeiten. So für die Zukunft...;-)
Natürlich solltest du dann die Repetier-Firmware nutzen, aber das ist ja das kleinste Problem, denn da gibt es einen genialen Onlinekonfigurator.

Noch was vergessen: Spanne zwischen den parallelen Rods (auf der Hälfte) nen Haushaltsgummi. Diese Gummis killen das letzte bisschen Spiel der Kugelköpfe und minimieren Vibrationen.
MfG Torti

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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #3Beitragvon Akerman » 16.06.2017, 10:40


Hi Torti,

Na da kennt sich einer aus! Danke für die Tips. Das mit den per Repetier editierbaren Parametern hatte ich gelesen, allerdings auch eine Empfehlung es gleich 'richtig' zu machen. Da mein Rechner direkt neben dem Drucker steht ist der Aufwand zum flashen nicht groß, drum hab ich's erst mal so gemacht.
Mit Firmware guck ich mal, derzeit läuft die werkseitige gut, aber ich habe nichts gegen Experimente ;)

Die Gummis werd ich wohl bald dranmachen, im Moment ist zwar kein Spiel fühlbar, bei Infill ab 60 mm/s klappert es aber ordentlich...

Viele Grüße, Philipp
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manta 2017 3D CAD

Beitrag: #4Beitragvon Akerman » 17.06.2017, 00:55


Wir hatten mehrere Möglichkeiten durchprobiert, ein druckbares 3D Modell der m17 zu erstellen. Aus dem m17 DXF Plan habe ich die Spanten extrahiert und versucht, daraus ein Loft zu generieren. Das gelang nur zum Teil, ein Problem war das Format der Spanten als Polylinien. Deren Unterteilung brachte immer die Kanten und Chines des Lofts durcheinander. Mir ist es nicht gelungen, diese Polylinien in Splines umzuwandeln, habe 4 oder 5 2D und 3D CAD Programme probiert. Und auf händische Umwandlung hatte ich keine Lust. Falls jemand eine geschickte Möglichkeit kennt, ich bin ganz Ohr...

Insofern habe ich mich auf die Arbeit mit dem IGES-3D Modell konzentriert. Da die m17 meine erste Arbeit in Autodesk Fusion 360 war, gab es erst mal viel zu lernen. Ich verwende beruflich SolidEdge, und die Programme sind stark unterschiedlich. Zudem habe ich beruflich kaum mit Freiformflächen zu tun. Drum hat das alles ziemlich gedauert. Jetzt da ich weiß wie es geht ist es in einem Bruchteil der Zeit machbar...
An dem vom IGES importierten Modell gab es erst mal ein paar Ungenauigkeiten an den Kanten zu flicken, zudem habe ich einige sehr fein unterteilte Teilflächen vereinfacht. Dann mußte aus dem Flächenmodell ein Volumenkörper mit der Wandstärke des Rumpfes erstellt werden. Als einfachste Möglichkeit stellte sich hier heraus, zuerst den Halbrumpf als komplett massiven Block zu füllen, dann alle Fasen, Radien und Details an der Außenseite anzubringen und als letzen Schritt den Block mit der entsprechenden Wandstärke auszuhöhlen.
m17_CAD_1.png
m17_CAD_2.png

Wir haben ein Cockpit im Heckbereich ähnlich der DF vorgesehen. Das ermöglicht einfache Wartung des Rudergestänges und Abnehmen des Ruders für den Transport wenn nötig. Ich fahre meist mit dem Fahrrad zum Fluß, drum ist das relevant. Dieses Cockpit wurde ebenfalls vor dem "Aushöhlen" des Blocks modelliert.
m17_CAD_3.png

Auf Anregung von Andy habe ich die m17 mit verlängerter Masttasche und Aufnahmen für Fockösen modelliert, um sowohl Swingrigg als auch die DF65 Riggs nutzen zu können.
m17_CAD_4.png

Den Ruderkoker, die Mast- und Kieltasche sowie Servohalter habe ich in den ausgehöhlten Rumpf hineinmodelliert. Die Idee war zuerst, den Rumpf als Hohlkörper mit integriertem Ruderkoker zu drucken. Die ersten Versuche ergaben aber einige Nachteile dieser Methode, sodass ich das wieder auf nachträglich einzusetzenden Ruderkoker geändert habe. Dazu später mehr.

Viele Grüße, Philipp
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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #5Beitragvon andyhoff » 19.06.2017, 20:20


Hallo Philipp,

danke für deinen ausführlichen Bericht mit dem du uns an deinem tollen Projekt teilhaben lässt. :tup:

Was du gezeichnet hast schaut alles sehr gut aus! Und da der Drucker nun fertig aufgebaut und kalibriert ist wird es wohl langsam ernst..?
Bin schon sehr gespannt wie es weiter geht .. bitte halte uns auf dem laufendem.
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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #6Beitragvon Akerman » 20.06.2017, 13:56


Vielen Dank Andy 8-) also weiter im Text:

Nach der Kalibrierung des Druckers standen nun die ersten Tests des Rumpfhecks an. Zunächst mit 0.8 mm Wandstärke (2 x 0.4 Düsenbreite) modelliert und inklusive Ruderkoker.
manta_216.jpg

Eigentlich nicht schlecht, aber es gab ein paar Probleme: An schrägen Wänden ist die Wandstärke parallel zum Druckbett gemessen größer als 0.8, drum hat der Slicer noch Infill dazwischengepackt. Diese Stellen drücken sich unschön bis auf die Außenhaut durch. Weiterhin gibt es eine deutliche Linie an der Stelle, wo der Drucker von einem Layer zum nächsten springt. Die Stelle wo der Ruderkoker sitzt sieht man ebenfalls außen. Und insgesamt gesehen war das Heck so eindeutig zu stabil und schwer. Material war die kleine beigefügte Spule PLA.

Ein paar weitere Tests mit weniger Wandstärke im 3D Modell haben die Probleme verringern können, wirklich schön wurde es aber nicht. Und natürlich immer noch zu schwer.

Also und mit Inspiration von der 3dprintedradioyachts.com Seite mit einer einlagigen Außenhaut probiert. Hier gibt es im Slicer (ich verwende Slic3r) die Einstellung eine "Vase" spiralig zu drucken. Dazu braucht man einen massiven Körper als 3D Modell und der Drucker macht nur den Boden und die Wände. Die Wände fährt er spiralig hoch, es gibt also den Absetzer wo er auf den nächsten Layer geht nicht mehr.

Nach einigem Umeinandergetue mit Temperaturen und Lagenbreiten wurden die Resultate recht ansehnlich:
manta_223.jpg

Da bei dieser Methode wirklich nur die einlagige Außenhaut gedruckt werden kann, müssen alle weiteren Teile wie Ruderkoker nachträglich eingesetzt werden. Wegen der tollen Außenhaut lohnt sich das aber. Zur einfachen Positionierung habe ich die Bohrungen, Ausschnitte etc. als 0.5 mm tiefe Einprägung modelliert. Damit schnappt ein entsprechend vorbereiteter Ruderkoker einfach in Position.

Als Wandstärke erreiche ich mit der 0.4er Düse zwischen 0.5 und 0.6 mm, indem ich im Slicer 0.5 einstelle und die Extrusionsrate auf 110% hochdrehe. Zusammen mit höherer Temperatur (225°C) gibt das auch einen sehr guten Zusammenhalt der Layer. Zum Beispiel kann ich problemlos den Chine ein- und wieder ausbeulen, es bleibt nichts zurück, nicht einmal Verfärbung.

Soviel für heute...

Viele Grüße, Philipp
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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #7Beitragvon stetson » 20.06.2017, 16:03


:clap: Das sieht doch schon sehr gut aus.Obwohl mir die Aussparung am Heck nicht so gefällt.
Bin gespannt auf den fertigen Rumpf ( Gewicht,Oberfläche usw. ).
Gruß Hano
aus dem "tiefen Westen"
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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #8Beitragvon dieb » 21.06.2017, 11:56


Hallo Philipp !
Ganz grosses Kino !
Danke für deinen ausführlichen Bericht hier im Forum !
Als Bastler/Segler , der seine RG mit Laubsäge und Schleiflatte gebastelt hat,
sind die Begriffe alles "Böhmische Dörfer" für mich, aber um mit
dem Nobelpreisträger B.D. zu sprechen : "the times, they are changing" !
Verfolge weiter mit grossen Interesse dein Projekt und wünsche dir ein gutes Gelingen
bei deinem engagierten Druckprojekt !
Print on ! Dieter
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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #9Beitragvon Torti » 21.06.2017, 13:55


Moin Philipp,
genau deine Erfahrungen habe ich auch gemacht. Offene Strukturen, Bohrungen, Löcher versauen die Oberfläche. Liegt an der Richtungsumkehr (Umkehrspiel) und Temperaturveränderungen. Dagegen ist kaum was zu machen.
Ich arbeite auch mit einem Vollkörper, aber nicht im Spiralmodus.
Ich habe mir Edelstahldüsen 0,3mm gegönnt und arbeite mit 2-3 Perimetern ohne Infill. Also RG mit 0,6mm und IOM mit 0,9mm Wandstärke. Dadurch wird die Geschichte noch etwas stabiler und ich habe mehr Möglichkeiten.
MfG Torti

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Re: manta 2017 in 3D Druck

Beitrag: #10Beitragvon Akerman » 25.06.2017, 06:24


Danke für den Zuspruch, kann man brauchen, denn zwischendurch hatte das Projekt gehörigen Schluckauf... dazu später.

Die 3 Rumpfsegmente sind so modelliert, dass jeweils das hintere eine 2 mm lange und 0.6 mm nach innen versetzte Nase hat, die die Klebefläche für das nächste Segment bildet. Wegen des einlagigen Drucks geht das natürlich nur, wenn man diese Stufe als Fase ausführt, in meinem Fall 45°. Ansonsten druckt die Nase ins Leere. Diese Fase muss man dann an die Kante des nächsten Segments anschleifen damits passt.

Das erste Heck war also fertig, nur sah die Oberfläche sehr rauh aus. Also Fehlersuche. Stellte sich heraus, dass die Linearführungen der Achsen geschmiert werden wollten. Merkwürdig, dass die werkseitige Schmierung nur für wenige Stunden reicht..
Also nochmal, und siehe da, wunderbar glatt :)

Das Mittelschiff dazu habe ich zuerst mit einem sog "Brim", also einem Rand nach außen zur Vergrößerung der Auflagefläche, gedruckt. Dieser stellte sich als unnötig heraus. Auf dem mit einem temperaturfesten Aufkleber versehenen Glasbett klebt das PLA auch ohne ganz hervorragend.
Die Passform zum Heck war schon mal nicht schlecht, es war aber wenige Zehntel zu groß, sodass sich eine kleine Stufe ergeben würde. Habe dann das Hotbed von 55 auf 70°C hochgedreht und noch eins gedruckt, und... saugend :mrgreen:
Wohlgemerkt muss das Mittelstück erst gründlich innen und außen entgratet werden, da die ersten 2-3 Layer immer etwas breiter ausfallen. Geht am besten kratzenderweise mit dem Skalpell.

Dann noch den Bug, und...
manta_225.jpg
manta_226.jpg
manta_224.jpg

Gratulation an Andy, die Linien sehen einfach klasse aus :clap: :respekt:

Das sah also so aus, als ob ich den ersten brauchbaren Rumpf hätte. Leider nicht, aber mehr dazu später...

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