Protoworx UG- FDM 3D-Drucker

igu-award-adm | Juli 23, 2020

Es handelt sich um einen kompakten, portablen hochpräzisen FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-Drucker. Das Gerät versteht sich als kartesischer Roboter, der durch schichtweises Verschmelzen von Kunststoff ein Werkstücke fertigt. Ziel war es einen 3D-Drucker zu entwickeln, der kleine Werkstücke hochpräzise und schnell bei gleichzeitig niedrigem Anschaffungspreis fertigen kann. Der Bauraum des Gerätes beträgt 120mm x 100mm x ca. 120mm (B/T/H). Durch ein perfektes Zusammenspiel von Elektronik und Mechanik ist eine Auflösung von 1.280 Schritte pro Millimeter auf X und Y sowie bis zu 64.000 Schritte pro Millimeter auf der Z-Achse möglich. Das eigens entwickelte Merlin Mini Hotend wiegt lediglich 4,6g und kann mit einem Düsendurchmesser von 0,2mm genutzt werden. Der Drucker kann herstellerunabhängig nahezu alle gängigen Kunststofffilamente verarbeiten.

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Problem:

Um hochpräzises 3D-Drucken zu ermöglichen, sind spielfreie Linearbewegungen der Achsen notwendig. Des Weiteren soll der Drucker nahezu geräuschlos arbeiten, damit eine Benutzung in Büroräumen / Studios o.Ä. problemlos möglich ist ohne zu stören. Kugelumlaufspindeln sind hierfür aufgrund der hohen Geräuschentwicklung ungeeignet. Bei der Auswahl der Komponenten soll darüber hinaus Wert darauf gelegt werden, dass der Drucker möglichst verschleißarm arbeitet. Die Lager und Achsen sind durch die hohe Druckgeschwindigkeit sehr schnellen, ständig richtungswechselnden Bewegungen ausgesetzt.
Auch die Flachbandkabel am Heizbett und am Extruder sind ständig diesen Bewegungen ausgesetzt und müssen dementsprechend möglichst Belastungsarm geführt werden.

Lösungsidee:

Durch den Einsatz der drylin Schienen und Lagergehäusen mit entsprechenden Lagerfolien konnten wir eine spielfreie Führung der Achsen erreichen, die auch langandauernden, schnellen Belastungen und Bewegungen problemlos standhält und somit einen schnellen, hochpräzisen 3D-Druck ermöglicht. Des Weiteren arbeitet das drylin System sehr wartungsarm und nahezu geräuschlos, was eine Nutzung des Geräts im direkten Arbeitsumfeld z.B. auf dem Schreibtisch möglich macht.
Die Flachbandkabel konnten durch die Verwendung der igus Energieketten schonend geführt werden. Somit werden Kabelbrüche verhindert und der Verschleiß der Kabel auf ein Minimum reduziert.

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Für den ROIBOT Award suchten wir clevere Low-Cost-Robotics Anwendungen basierend auf igus® Komponenten mit einer schnellen Amortisationszeit. Wir danken allen Teilnehmern für die zahlreichen Einsendungen!
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