3D-Drucker Renkforce RF 2000 Dual-Extruder

Ob Rapid Prototyping oder Modellbau, der RF2000 fertigt einfach und schnell hochkomplexe 3D-Modelle in zwei Farben oder mit wasserlöslichen Stützstrukturen. Conrad Electronic

Der 3D-Druck mit dem Renkforce RF 2000 erfordert eine Datei, die die dreidimensionalen Daten des zu druckenden Objekts enthält (zum Beispiel eine STL-Datei). Mit einer entsprechenden Software, beispielsweise Autodesk, oder einem 3D-Scanner lässt sich diese erstellen. Die Drucker-Software bereitet die dreidimensionale Datei so auf, dass sie der Drucker ausdrucken kann. In dieser Datei mit der Endung „gcode“sind die einzelnen Druckschichten, die Drucktemperaturen für die beiden Druckknöpfe und die Heizplatten und weitere Merkmale festgelegt.

Bild 1: Hauptkomponenten des RF2000 : (1) Filamenthalter, (2) Extruderwagen, (3) X-Platte, (4) zwei Extruder, (5) Heizplatte aus Glaskeramik, (6) Y-Platte, (7) Bedientastenfeld, (8) Display und (9) Not-Aus-Schalter. Conrad Electronic

Entweder wird diese gcode-Druckdatei von einem Computer über die USB-Schnittstelle an den 3D-Drucker gesendet oder der Drucker läuft über eine SD-Karte im Stand-alone-Betrieb. Der 3D-Drucker (Bild 1) zeigt die Hauptkomponenten, druckt anschließend die Druckdatei Schicht für Schicht nach dem Verfahren FFF (Fused Filament Fabrication) / FDM (Fused Deposition Modeling) aus.

Beim zweifarbigen Druck befördern zwei verschiedene Filamentrollen (zum Beispiel ABS, PLA, PVA, Eco-PLA, PET, Taulman, Layrick, Bendlay, Laywood-D3, HIPS und smart-ABS) das Filamentmaterial zu den beiden Druckköpfen (Extruder, Bild 2). Für den einfarbigen Druck nutzt man nur einen Druckknopf.

Zweifarbiger Druck

Bild 2: Die Temperatur der Thermodruckköpfe (Extruder) ist sehr präzise einstellbar. Dehnungsmessstreifen am Extruder werden als Sensoren für die Druckplattenvermessung benutzt. Die beiden Lüfter dienen zur schnellen Abkühlung des Materials. Conrad Electronic

In den Extrudern wird das Filamentmaterial geschmolzen und anschließend über die feinen Extruderdüsen Schicht für Schicht auf die Druckplatte aufgebracht. Als Druckplatte kommt eine Glaskeramik-Heizplatte zum Einsatz, die für bessere Haftung sorgt. Die Heizplatte ist in den Richtungen Y und Z beweglich, die Extruder bewegen sich in X-Richtung. Somit sind alle Voraussetzungen geschaffen, um ein dreidimensionales Objekt durch horizontale Anlagerung der verschiedenen Schichten entstehen zu lassen.

Bild 3: Die aufwendige Präzisionsmechanik besteht aus spielfreien Profilschienenführungen sowie Spindel und Kugelumlaufspindeln einschließlich vier Schrittmotoren Typ Wantai 42. Conrad Electronic

Für die in Bild 5 gezeigten Verkehrshütchen benötigt der Drucker etwa 40 Minuten. Die mit Temperatursensoren überwachten beheizten Extruderdüsen und die Heizplatte werden von einer Präzisionsmechanik (Bild 3) gesteuert, deren vier Achsen von Schrittmotoren angetrieben werden. Diese aufwendige Präzisionsmechanik, bestehend aus spielfreien Profilschienenführungen, einem Kugelgewinde und vier Schrittmotoren ist das Herz der Mechanik. Elektronisches Herz ist der 8-Bit-µC-Atmega-2560 von Atmel, der sich auf der Hauptplatine (Bild 4) befindet.

Die Steuerung

Bild 4: Die wesentlichen Komponenten der Hauptplatine (1) Atmega 2560, (2) Watchdog IC TPS 3820 TI, (3) drei LCD-Controller KS0066, (4) Tastaturplatine, (5) Heizungsanschluss Heizplatte BTA12-600 STM, (6) fünf Schrittmotortreiber DRV871 TI, (7) je Schrittmotor acht Power-FETs CSD18531 TI, (8) USB-Controller FT232, (9) USB-Steckverbinder, (10) Not-Aus-Relais, (11) SD-Slot. S. Best

Ausschlaggebend für die Wahl des µC Atmega 2560 war sein 256 k Flash, von dem etwa 60 % mit Code belegt sind. Programmiert wird er mit einer Ardino-kompatiblen Software (open-source). Kluge Nutzer können sich zusätzlich softwaremäßig austoben. Der Atmega steuert den LCD-Controller (KS0066) an, der wiederum das Standard-LCD mit 4 × 20 Zeichen mit Leben erweckt. Fünf Schrittmotortreiber steuert der Atmega an, je einen für die X-, Y- und Z-Achse sowie zwei für die Extruder, die wiederum die Leistungs-FETs (acht pro Achse und Extruder) ansteuern. Diese bedienen dann die Schrittmotoren, die jeweils eine Auflösung von 200 Schritten haben und softwareseitig sehr fein über Mikroschrittbetrieb (Microstepping) angesteuert werden. So wird jeder Schritt des Schrittmotors noch einmal zusätzlich 32 Mal feiner, was pro Schritt 0,056 ° entspricht. Von dort beginnt die mechanische von Endschaltern überwachte Bewegung des Renkforce RF 2000 mit der beschriebenen Präzisionsmechanik, die auch in High-end-Druckern zum Einsatz kommt. Die Stromversorgung des Druckers übernimmt ein Netzteil von TDK-Lambda.

Bild 5: Diese beiden Verkehrshütchen von 6 cm Höhe werden in etwa 40 Minuten gedruckt. S. Best

Der Renkforce RF 2000 ist „Made in Germany“, entwickelt durch das Conrad-Technology-Centrum in Hirschau und kostet 2299 €. Erhältlich ist er auch als Bausatz für 1999 €. Je nach Kenntnissen beträgt die Bauzeit acht bis zwölf Stunden.

Technische Daten und Merkmale

• Produktionsprozess: FFF (Fused Filament Fabrication) / FDM (Fused Deposition Modelling)
• Dual-Extruder-Druckkopf, zum Beispiel für gleichzeitigen Druck wasserlöslicher Stützstrukturen oder für mehrfarbigen Druck
• Austauschbare 0,4-mm-Düsen sorgen für eine präzisere Druckqualität. Für andere Auflösungen sind Düsen von 0,3 bis 0,8 mm erhältlich
• Schichtdicke 0,05 bis 0,3 mm
• Druckgeschwindigkeit: maximal >300 mm/s
• Genauigkeit ± 0,01 mm
• Großer Druckraum (T × B × H) 230 mm × 180 mm × 200 mm
• Multicolor-Druckraumbeleuchtung, die den Druckzustand per Farbwechsel anzeigt
• Betriebsspannung 230 V/AC, 50 Hz
• Leistungsaufnahme 3D-Drucker maximal 700 W
• Austauschbare Extruderdüsen für hohe Auflösung oder Geschwindigkeit
• Mit optional erhältlicher Renkforce-3D-Printbox erweiterbar um eine Cloud-Anbindung (einfache Steuerung über Tablet, Handy oder PC von Zuhause und unterwegs) mit integrierter Slicing-Funktion
• Druckraum (T × B × H): etwa 230 × 180 × 200 mm³
• Druckschichtdicke: 0,05 bis 0,3 mm
• Düsendurchmesser: 0,4 mm
• Leistung der Heizplatte: 450 W
• Extrudertemperatur: 120 bis 270 °C
• Heizplattentemperatur: 55 bis 160 °C
• Schnittstellen: USB 2.0 und SD-Kartenleser
• Abmessungen: (B × H × T) 375 × 500 × 410 mm³
• Gewicht: 19,5 kg

(ah)