Post introduttivo e indice.

Per la realizzazione dell’estrusore mi sono ispirato al tipo Wade Extruder ampiamente documentato in Internet ed utilizzato nella maggior parte delle stampanti di questo tipo.

Le parti necessarie per questa fase sono le seguenti:

Parti plastiche stampate in Fablab e da questa stampante:

BODY-EXTRUDEUR-WADE-1.75mm-with-support

EXTRUDER-IDLER

WADE-BIG-GEAR_43T

WADE-SMALL-GEAR_10T

FAN-DUCT

FAN-DUCT_PLA   (può essere stampato in un secondo tempo)

FAN_DUCT_PLA_SUPPORT (può essere stampato in un secondo tempo)

FAN GRID
Di questa parte non pubblico il file STL perchè l’ho progettata in fretta e non mi piace. Lascio quindi libertà di scelta. (In internet se ne trovano di più belle).

Tutte queste parti devono essere stampate possibilmente in ABS, in particolare le prime 4 parti e il FAN_DUCT_PLA_SUPPORT dovranno avere un infill di almeno l’85/90% per garantire una maggiore solidità e resistenza al calore.
Le restanti 4 parti possono anche essere stampate in PLA in quanto non sottoposte a particolari sollecitazioni e fonti di calore.

I files STL sono scaricabili qui: parti plastiche Extruder

1 stepper motor

3 viti M3x12
rondelle con foro da 3mm per il fissaggio del motore

3 cuscinetti a sfere tipo 608

1 Hobbed Bolt con filetto M8 e gola zigrinata per filamento da 1,75mm

7-8 rondelle diametro 18-20mm e foro da 8   (le stesse usate per la struttura dell’asse Y)

1 Dado M8 autobloccante (nylonstop)

1 Hot End tipo E3D V6 completo di riscaldatore,  termistore ugello da 0.4mm (nozzle) e ventillatore di raffreddamento  già assemblati. Viene inoltre fornito con tubetto Bowden in caso si voglia utilizzare questo metodo di alimentazione del filamento.

La descrizione originale del Hot End  E3D V6 è la seguente:
Il modello E3D V6 è il migliore Hot End al momento disponibile capace di estrudere materiali come ABS, PLA, LAYWOO-D3, NYLON ed altri.
Si trova in vendita su Ebay a prezzi che vanno da 20 euro fino a 60 euro (per la versione originale al 100%)

Si trovano versioni denominate Full Metal che non hanno un tubicino in teflon (PTFE) nel tratto compreso tra il dissipatore e l’hothend e permettono di spingere l’estrusore a temperature fino a300 gradi.

Le versioni con tubicino di PTFE vanno usate con temperature massime di 240 gradi.
Il PTFE è un materiale autolubrificante che permette un agevole scorrimento del filamento all’interno dell’estrusore.

Io utilizzo da parecchio tempo e molto intensamente l’E3D V6 nella versione con PTFE e posso assicurare che non mi ha dato mai un problema.

La ventolina di raffreddamento del gambo deve essere collegata direttamente al 12V e deve perciò essere sempre accesa alla massima velocità.

L’estrusore E3D V6 è ordinabile per filamenti da 3mm e da 1,75mm, completo di ugello da 0.4mm intercambiabile, elemento riscaldante da 40W 12V, Termistore da 100Kohm dotati di cavi di collegamento da 50cm e guaine resistenti al calore.

Diametro ingresso filamento: Input Diameter – 1.75mm
Diametro filamento estruso: Output Diameter – 0.4mm
Elemento riscaldante: Heating Element – 12v (40W)
Corpo dissipante in Alluminio – Aluminium heatsink
Ugello in Ottone – Brass nozzle (0.4mm)
Blocco riscaldante – Heater block
– 100K ohm NTC thermistor  Resistance: 100Kohm Accuracy: + / -1%
Temperature range: -50°+300°C Diameter: 2.0mm  B Value: 3950k
– 12v 40W ceramic cartridge heater.

Profilo termico Marlin: 11

Riservare una particolare attenzione all’acquisto dell’HotEnd perchè da questo dipende per l’80% la qualità della stampa.

1 barra rettificata diametro 8mm lunghezza 20mm (dovrebbe far parte del kit di barre lisce acquistate in precedenza).

1 o 2 ventilatori da 40x40mm 12volt con almeno 1 mt di cavo bipolare da utilizzare per il raffreddamento del PLA stampato.

2 molle di tensionamento extruder idler (si possono usare le molle presenti all’interno delle mollette da biancheria comperate all’IKEA)

8 viti M3x20mm e 8 dadi (assemblaggio ventilatori ai 2 fan duct);
2 viti M3x20mm e 2 dadi (fissaggio ventilatori al corpo extruder);
1 vite M3x35 e 1 dado M3 (fissaggio Extruder idler al corpo extruder);
2 viti M3x40mm e 2 dadi M3 (fissaggio Hot End al corpo extruder);
2 viti M3x50mm e 4 dadi M3 (assemblaggio Extruder Idler);
1 vite M3x10mm e 1 dado M3 (fissaggio puleggia 10T allo stepper motor)
Rondelle M3 a piacimento.

4 bulloni testa esagonale M4x30

Comperate qualche vite e dadi M3 in più perchè quando scivolano di mano vanno persi e si ritrovano solo quando non servono più!

Assemblaggio:

Iniziamo con assemblare i due ventilatori con i relativi Fan duct e Fan grid

Ora assembliamo l’Extruder idler
introdurre la barra rettificata 8x20mm nel cuscinetto 608 e alloggiare il tutto nell’idler esercitando una leggera pressione (non usare la forza).
Una volta alloggiato, il cuscinetto deve poter ruotare liberamente sulla barra.

Inserire il dado M3 nell’apposita sede scaldandolo eventualmente con la punta del saldatore regolato a 180°C.

Inserire le viti M3x50 e le molle di pressione del premi filo.
La sequenza è VITE – RONDELLA – MOLLA – RONDELLA  inserire il tutto nel foro e avvitare il dado senza stringere.
Questo dado serve ad evitare che aprendo il premi filo per manutenzione, si sfili la vite con le rondelle e le molle.

Assemblare l’extruder come segue:

Alloggiare i due dadi M3 negli appositi fori:
Inserire la WADE-BIG-GEAR_43T nell’Hobbed bolt, seguita dalle 5 rondelle da 8mm e il cuscinetto 608;

Infilare l’hobbed bolt semi assemblato nel foro del body extruder ed inserire l’altro cuscinetto 608, le due rondelle ed il dado di serraggio autobloccante (nylonstop).

A seconda dei casi possono essere necessarie più o meno rondelle.

Serrare il dado e verificare che la gola zigrinata dell’Hobbed bolt sia allineata con il foro di passaggio del filamento.  Eventualmente aggiungere o togliere rondelle.

Asemblare la puleggia da 10 denti  WADE-SMALL-GEAR_10T inserendo il dado M3 nella feritoia ed avvitandovi la vite M3x10.

Ora inserire la WADE-SMALL-GEAR_10T sull’asse dello stepper motor e stringere la vite per bloccarla sull’asse del motore. Fissare poi  lo stepper motor nell’apposita sede con 3 viti M3x12mm regolando opportunamente la distanza tra i denti delle puleggie per far si che coincidano senza premere troppo una sull’altra e generare attriti indesiderati.

Verificato questo, stringere le viti e controllare che tutto giri senza attriti.

Ora fissare l’extruder idler pre assemblato in precedenza al corpo Extruder mediante la vite M3x35mm.   Il dado M3 è già inglobato nell’idler nell’apposita sede.

La vite di fissaggio non va stretta molto in quanto l’idler deve poter girare liberamente quando viene aperto per un’ispezione o per la pulizia della gola zigrinata dell’Hobbed Bolt.
Ora inseriremo l’Hot End nella sede e lo fissiamo con le due viti M3x40 e relativi dadi.

L’Hot  End va inserito fino in fondo nell’apposito foro sotto il corpo extruder ed orientato con il foro per la resistenza riscaldante posto verso la parte posteriore della stampante.
Quando si inseriscono le viti di fissaggio ricordarsi di inserire il FAN_DUCT_PLA_SUPPORT e bloccare poi tutto assieme al corpo estrusore mediante i due dadi M3.

Eventualmente aggiungere due rondelle per distribuire meglio la pressione del dado.

NOTA: Le viti sono volutamente lunghe in modo da poter prevedere un secondo FAN DUCT support alla destra dell’Hot End in caso si desideri una stampante dedicata unicamente alla stampa di oggetti in PLA.   Al momento posso aggiungere che un solo ventilatore per il raffreddamento del PLA è sufficiente.

In un secondo momento potrete sbizzarrirvi a creare dei fanduct più performanti.

Ora è la volta del FAN DUCT assemblato prima con il ventilatore e il FAN Grid.
Questo FAN DUCT convoglia l’aria di raffreddamento sulla parte alta dell’Hot End in modo da evitare un eccessivo riscaldamento di questo e scongiurare l’accidentale fusione del corpo estrusore in ABS.
Si tenga presente che la parte finale dell’Hot End raggiunge temperature di 200-250 gradi che sono in linea di massima le temperature di fusione del PLA e dell’ ABS e durante la stampa il calore andando naturalmente verso l’alto, tende a riscaldare la parte superiore dell’Hot End che pur essendo dissipata grazie alle alettature in alluminio non lo è a sufficienza e può provocare due problemi:

1) il filamento che scorre all’interno si scalda prematuramente e raggiunge la densità di una poltiglia che intasa irrimendiabilmente il condotto costringendo a smontare pezzo per pezzo l’Hot End.

2) L’eccessivo riscaldamento causa lo scioglimento del corpo estrusore in ABS o peggio ancora se stampato in PLA con il rischio concreto di dover buttare via tutto alla prima stampa.

Perciò prima di intraprendere la stampa verificare che il ventilatore di raffreddamento dell’Hot End si accenda e giri regolarmente alla massima velocità appena si accende la stampante.

Riprenderemo questo argomento nei post successivi parlando dei collegamenti elettrici.

La figura illustra le posizioni ammesse del fan duct durante le operazioni con la stampante.

Posizione 1) Fan Duct orientato direttamente sull’Hot End
Quando si attende il riscaldamento prima della stampa e durante la stampa.
Praticamente SEMPRE.

Posizione 2) Dopo una stampa se si vuole accelerare il raffreddamento dell’Hot End
Ricordarsi poi di riportarlo in posizione 1 altrimenti si possono avere difficoltà nel raggiungimento della temperatura alla stampa successiva.

Queste istruzioni non sono valide per l’estrusore E3D V6 che è già dotato di ventilatore e fanduct già montati sul gambo dell’estrusore.

Allo stesso modo assembliamo il FAN DUCT per il raffreddamento del PLA.
Questo Fan Duct è meno critico del precedente ma assicura ottimi risultati se usato con le stampe di oggetti in PLA. Fare attenzione che l’estremità inferiore del FanDuct non tocchi l’Hot End in quanto potrebbe sciogliersi.

NON SI DEVE USARE per stampare oggetti in ABS, pena layer che si sfogliano.
Va quindi attivato o disattivato in fase di slicing a seconda del materiale utilizzato per le stampe.  (Anche questo argomento lo riprenderemo in seguito).

Ora il gruppo estrusore è completo e non resta che fissarlo al carrello dell’asse X al quale eravamo rimasti nel post precedente Assemblaggio Meccanico FInale mediante 4 bulloni M4x30 e relativi dadi che andranno infilati nelle feritoie superiori come indicato nelle figure sotto.
In caso di difficoltà nella rotazione dei bulloni/dadi usare delle rondelle di spessore.

Nel mio caso ho utilizzato viti per la parte superiore e bulloni per la parte inferiore.

Seguono delle foto reali scattate durante l’assemblaggio e durante le stampe.

Post successivo: L’alimentatore

Post introduttivo e indice.

Post introduttivo e indice.

Prima di passare all’assemblaggio dei componenti dell’asse Z si deve pre-assemblare l’asse X con le seguenti parti plastiche:

X-End motor

X-End idler

X-carriage
Stampati in ABS presso il fablab.
I files STL sono scaricabili qui: parti plastiche asse X

Questi sono i file aggiornati con delle migliorie (per i più esperti): parti-plastiche-asse-X_V1

In particolare i due X End e Motor idler sono pesantemente modificati con dispositivo antiwobble.

Il dispositivo consiste di una molla abbastanza robusta che eserciti una pressione sui 2 dadi (invece di uno) in modo da ridurre al minimo il gioco in Z sulla barra filettata.

Prima di tutto vanno inseriti i dadi (se necessario a caldo) e poi va infrapposta la molla.

Successivamente si avvita la barra filettata. Usare del grasso lubrificante sulla barra filettata ed eventualmente aggiustare la posizione dei dadi se la barra dovesse opporre troppo sforzo.

L’X-END-MOTOR-V3 possiede ora anche un supporto per una vite M3 di regolazione del finecorsa e relativo dado da inserire nella cava (con molta attenzione).

L’X carriage viene sostituito dal nuovo X_CARRIAGE_FRONT quasi del tutto identico al precedente salvo una leggera modifica alla distanza delle fessure con l’impronta della cinghia GT2 che ora bloccano bene la cinghia GT2 incastrandola perfettamente nell’impronta evitando l’utilizzo delle fascette di fissaggio esterne.

Ho inoltre aggiunto l’ X_CARRIAGE_REAR che chiude posteriormente la scatola cuscinetti

e le seguenti parti meccaniche:

8 LM8UU Pillows
2 barre lisce (guide di precisione) diametro 8mm Lunghezza 370mm
GT2 Belt (rientra nei 2 metri comperati nel post precedente)
1 cuscinetto a sfere tipo 624
1 vite M4x20 più relativo dado M4
1 vite M3x40 più realtivo dado M3 (da usare per la regolazione dell’endstop Z
sull’X-END-MOTOR-V3)
Rondelle con foro da 4mm.
2 dadi M5 (4 dadi M5 in caso si usino gli stl V1)
Fascette.

Inserire con cautela 2 cuscinetti lineari nell’ X-End idler

e 2 cuscinetti nell’ X-End motor

Inserire il cuscinetto 624 nell’ X-End idler e infilare la vite M4x20 con relative rondelle per fissarlo nel suo alloggiamento.  La vite deve essere stretta al punto giusto evitanto di rompere la plastica dell’Idler e permettendo nel contempo la rotazione del cuscinetto.

Alloggiare nell’apposita sede il dado M5 che servirà per gli spostamenti dell’asse Z.
Eventualmente preriscaldarlo con la punta di un saldatore per inserirlo più facilmente.

Alloggiare nell’apposita sede il dado M5 anche nell’ X-End motor.

Appoggiare il tutto su un tavolo ed inserire le 2 barre lisce da 370mm (quelle dell’asse X) nei due fori laterali dell’ X-End motor o dell’ X-End idler ed inserire due cuscinetti LM8UU in ciascuna barra.

Inserire l’altra estremità delle barre nei fori dell’altro supporto X-End motor o  X-End idler verificando che la distanza tra gli assi dei cuscinetti LM8UU destinati alle barre lisce dell’asse Z sia di 362mm.

Nel post successivo Assemblaggio Asse Z andremo ad assemblare tutto questo sul frame della stampante.

Post successivo: Assemblaggio Asse Z

Post introduttivo e indice.

Post introduttivo e indice.

Realizzazione della struttura del letto di stampa

Per realizzare questa struttura servono le seguenti parti:

1 Lastra in alluminio avente misure di almeno 210 x 210 x 4-5mm
8 Viti M4x25mm testa svasata + 8 dadi M4
4 viti M3x25mm  testa svasata + 6 dadi M3 Nylonstop
2x viti M3x20mm testa svasata + 2 dadi M3
4 molle (non ho le specifiche esatte)

4 LM8UU Pillows
1 Y-BELT-HOLDER
Stampati in ABS con infill 80%
I files STL sono scaricabili qui (zip aggiornato): parti plastiche print_bed

Mi sono procurato la lastra in alluminio che verrà fissata sui 4 LM8UU pillows (aggiornati) e sulla quale verrà montato il print bed.  Si tratta di un semilavorato in alluminio ricavato da un’apparecchiatura dismessa con dimensioni che fortunatamente sono di 240x244x5mm perciò adatte al mio scopo.  Questo ripiano verrà trascinato dalla cinghia GT2 lungo l’asse Y.     Su questo verrà fissato il print bed vero e proprio in plexiglass da 10mm tagliato al laser, fornito gentilmente dal fablab su mio disegno.
Per garantire un’area di stampa di 200x200mm ho dovuto calcolare una distanza di 80mm tra i cuscinetti LM8UU anteriori e posteriori dell’asse Y in base alla posizione Y esatta dell’ugello dell’extruder rispetto al piano di stampa che secondo il montaggio standard da manuale è 65mm.

Presso il Fablab ho effettuato i fori in base al mio disegno BED_240x244_NEW

Nella la foratura della lastra di alluminio oltre ai 4 fori da 3mm agli angoli e i due fori verticali al centro, tenere in considerazione solo i fori da 4mm orizzontali per il fissaggio dell’LM8UU Pillow (supporto cuscinetti) e non quelli verticali da 3mm che servivano per i Pillows vecchio tipo.

I 4 fori agli angoli serviranno per le viti M3x25 sulle quali saranno calettate le 4 molle sulle quali verrà appoggiato il piatto di stampa in plexiglass lasercut.

A cosa servono le molle?
Ora che lo so guai se mancassero!
Le molle servono principalmente per poter regolare l’altezza del letto di stampa in base al punto Z=0  raggiunto dall’estrusore.
La punta dell’estrusore deve sfiorare il letto di stampa (vedremo in seguito più accuratamente nella sezione Calibrazione) in tutti i punti. Per assicurarci questo, prima di tutto il letto deve essere assolutamente piano, e poi regolando le quattro viti poste ai 4 angoli del letto di stampa si tara questa condizione.
Esiste inoltre una ragione più effimera che promuove queste 4 molle che non devono essere troppo rigide in quanto devono poter essere schiacciate dall’estrusore quando l’asse Z fa il birichino…. All’inizio non ci credevo…. poi mi sono dovuto ricredere. Ogni tanto con smanettamenti estremi, annullamento di stampe ecc, l’asse Z scende sotto lo zero fregandosene del microswitch fracassandolo!  Se non ci fossero state le molle sotto il letto di stampa, che mi hanno dato alcuni istanti di tempo per togliere l’alimentazione alla “bestia impazzita” avrei fracassato anche il corpo estrusore.
Gli stepper hanno una forza all’asse di 5Kg/cm! Non si fermano davanti a nulla!!
Lo dico ora e lo ripeterò anche in altri post: Quando si interrompe una stampa, premere subito dopo il pulsante di reset di Arduino per resettare tutta la stampante.

I 4 LM8UU pillows vanno inseriti a pressione sui cuscinetti lineari LM8UU .

Io ho usato una morsa per far entrare gradualmente il cuscinetto nel pillow.
Fare solo attenzione che il cuscinetto sia allineato in modo da entrare nello spazio a lui riservato nel pillow. Non usare martelli o maniere pesanti per questa operazione pena la rottura del pillow.

LM8UU pillow (nuova versione più robusta) Vanno a sostituire i precedenti LM8UU Pillows. Aggiornati anche nello zip scaricabile.

Inserire i dadi M4 negli appositi incassi esagonali dei supporti cuscinetto usando la punta del saldatore per inserirli a caldo evitando così di criccare la plastica.

Particolare dell’assemblaggio Pillow – cuscinetto.

Usare le 8 viti M4x25mm per fissare i 4 LM8UU pillows alla lastra di alluminio. La lunghezza delle 8 viti va calibrata in funzione dello spessore della lastra di alluminio.
Se si usa un ripiano in alluminio di minor spessore, la lunghezza delle viti dovrà essere accorciata di conseguenza.

Se tra il bordo superiore del cuscinetto ed il bordo inferiore del ripiano di alluminio  (vedi figura) dovesse esserci dell’aria, creare uno spessore abbastanza rigido di misura adeguata da introdurre durante il fissaggio per colmare questo gap. (io ho usato della gomma da camera d’aria)

Fissare l’ Y Belt Holder al piatto con le 2 viti  M3x20 o 15mm.

Y Belt holder

Fissare poi la cinghia GT2 all’ Y Belt holder come indicato in figura e bloccare le estremità con una fascetta.

Per riassumere, l’esploso della struttura inferiore (I Pillows sono diversi).

Andiamo ora a montare il letto di stampa vero e proprio sulla base in alluminio appena assemblata.
Questo è stato tagliato al laser presso il fablab utilizzando una macchina per taglio laser che si basa su un disegno dxf da me realizzato in base alle misure calcolate.

Il file dxf utilizzato si trova nel seguente zip:   print-bed_230x234.zip

Le 4 viti M3x25 che sostengono il piatto di stampa in plexiglass mediante le relative molle, sono unicamente trattenute da un dado M3 nylonstop posto sotto il piatto di alluminio.
Questo rende facile la taratura del letto di stampa con l’ugello dell’estrusore ma presenta un inconveniente emerso solo dopo l’esecuzione delle prime stampe.
Nei movimenti bruschi (quasi sempre) il piatto di stampa in plexiglass, essendo piuttosto pesante, bascula per inerzia di circa +/- 0.5mm in direzione Y a causa delle viti che non sono fissate saldamente a piano inferiore. Questo non fissaggio causa anche un continuo e sgradevole scricchiolio durante la stampa.

Per fare in modo che la vite su cui scorre verticalmente il piatto di stampa grazie alla molla, non oscilli lungo l’asse Y durante i movimenti del piatto, ho inserito un secondo dado nylonstop M3, sopra il ripiano in alluminio (indicato in rosso in figura).
E’ stato sufficiente aggiungere questo dado solo alle viti anteriori del piatto di stampa per dare maggiore rigidità orizzontale in asse Y a tutta la struttura.
L’eventuale taratura del letto di stampa potrebbe essere un tantino più complessa ma i risultati ci sono.
Questa modifica ha annullato il wobble (discontinuità dell’estruso in direzione Y) riscontrato sui pezzi fin’ora stampati.

Fissaggio della struttura Y al telaio della stampante.

Terminato l’assemblaggio della struttura metallica dell’asse Y con il letto di stampa, io ho verniciato il telaio in legno previa stuccatura delle parti ruvide (parti tagliate ecc.).
Per la verniciatura ho usato un nero opaco da carrozzeria antigraffio in bomboletta

In foto si può notare il nuovo look del frame appena stuccato e pitturato con il piano di stampa fissato con le viti e le molle di livellamento.

Ora si deve fissare tutta la struttura al telaio della stampante.

Prima di tutto si devono regolare i dadi  M10 e relative rondelle da 39mm inseriti precedentemente nelle barre filettate M10 longitudinali da 380mm dell’asse Y ad una distanza di 245mm dal corner anteriore (vedi figura).

Precisamente i dadi M10 anteriori e rondelle anteriori vanno avvitati alla distanza indicata mentre i dadi e rondelle posteriori saranno di conseguenza 20-25mm più in dietro (dipende dallo spessore del tramezzo in truciolare)

Questa regolazione va poi verificata con estrusore montato per centrare l’escursione Y con il letto di stampa in base alla posizione dell’ugelllo di stampa.

Effettuate queste regolazioni è possibile stringere i 4 dadi M10 sulle asole del tramezzo.

Questo il risultato prima della regolazione finale.

Post successivo: I motori Stepper per la Prusa i3

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