Wolfstrap

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Vor einigen Jahren beschlossen ein Freund und ich gemeinsam einen RepRap zu bauen. Der RepRap ist ein 3D-Drucker, der einen großen Teil seiner eigenen Teile selbst ausdrucken kann. Wenn man also jemanden kennt, der so einen Drucker hat, kann man mit vergleichsweise geringem finanziellen und handwerklichen Mitteln einen 3D-Drucker bauen.

Wer sich erinnert: Vor ein paar Jahren war die 3D-Drucker-Technologie noch nicht so verbreitet und wir kannten niemanden, der so einen Drucker hatte. Über die RepRap-Foren fanden wir auch niemanden, der uns die Teile für wenig Geld ausdrucken wollte und die kommerziellen Anbieter waren uns zu teuer. Wir stolperten jedoch über diese Anleitung.

Ein Drucker aus Holz und Schubladenschienen

In der Anleitung wird beschrieben, wie man sich einen Wolfstrap baut. Der Wolfstrap ist auch ein 3D-Drucker, allerdings wird dieser auf die schnelle aus Holzlatten und Schubladenschienen zusammengezimmert. Alle teueren Teile wie Schrittmotoren und Elektronik sind gleich wie beim RepRap und können später vom Wolfstrap auf den RepRap umgebaut werden. Die Idee ist, dass der Wolfstrap gerade gut genug funktioniert, um einen Satz Teile für einen RepRap zu drucken. Danach wird der RepRap mit den geruckten Teilen gebaut und die Holzlattenkonstruktion kann dann weg. Damit ist der Wolfstrap eine Möglichkeit das Henne-Ei-Problem beim RepRap zu lösen.

Also haben wir uns alle nötigen Teile bestellt und angefangen unseren Holzrahmen zu zimmern. Wie beschrieben, wurde das Ding auch nicht sehr schön, konnte aber nach einiger Zeit X-, Y- und Z-Achse bewegen. Hier sei erwähnt, dass es ohne Hilfe durchaus anspruchsvoll ist, die Elektronik zum Laufen zu bekommen, weil man die Firmware selbst kompilieren muss, um Parameter des eigenen Druckers zu setzen. Wer kann, sollte sich z.B. bei einem Hackerspace Hilfe holen, weil das viel Frust ersparen kann.

Einen Teil des Henne-Ei-Problems löst der Wolfstrap jedoch nicht: Der Extruder muss schon wie beim fertigen RepRap funktionieren. Wir wollten Wade's Geared Extruder bauen und wollten allein schon aus Prinzip auch dafür keinen Teilesatz kaufen. Die einzige Ausnahme, die wir machen mussten, waren die Zahnräder, da deren Module größer sind als die üblichen Modellbauzahnräder. Wir haben die Zahnräder bei Shapeways bestellt, die gute Qualität geliefert haben, aber auch teuer sind. Einen ganzen Teilesatz wollte ich dort auf keinen Fall bestellen. Die Rahmenteile vom Extruder wollten wir aus Aluminium fräsen. Wer jetzt neidisch murrt, dass er oder sie keine Fräsmaschine hat: Es gibt wohl keine Möglichkeit diese Teile herzustellen, die länger dauert.

Düse, Düse, Düse

Das größte Problem an einem Extruder ist aber die Düse, im Fachjargon "Hot End" genannt. Bei dem gibt es nämlich gleich mehrere Probleme:

  1. Die Spitze muss eine winzige Bohrung bekommen. 0,4mm funktioniert, aber es dürfte gern weniger sein. Wenn der Bohrer beim Durchbohren der Spitze abbricht, ist man verloren. Das Bohrerstück bekommt man nie wieder heraus und muss daher ein komplett neues Hot End machen. Wir haben diesem Umstand ein Hot End aus Messing und drei Bohrer gewidmet.
  2. Die Spitze soll schön heiß werden, aber die Aufhängung des Hot Ends muss kalt genug sein, dass dort kein Plastik schmilzt. In allen Bauplänen wird als Isolator Teflon genommen, was aber weich wird, wenn man es erwärmt. Bei unserem ersten Hot End hat sich Plastik durch das Gewinde gedrückt, Druck aufgebaut und letztenendes das Hot End aus dem Gewinde im Teflon gedrückt, da dieses nachgegeben hat.

Funktioniert hat letztendlich eine furze Düse aus Aluminium mit Befestigungslaschen, mit denen diese in eine passgenaue Bohrung im Teflon gedrückt wird. Den Druck ins Teflon erreichten wir mit einer Befestigung über Gewindestangen aus Edelstahl. Wir hatten zunächst Gewindestangen aus normalem Stahl, der aber so viel Wärme weggeleitet hat, dass unser gesamter Extruderrahmen heiß wurde, während die Düse noch zu kalt zum Drucken war. Edelstahl hat eine deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit und war daher das Material der Wahl.

Hier ein Video vom Wolfstrap beim Drucken eines RepRap-Teils:

Auch wenn wir inzwischen einige Teile drucken konnten, ist der RepRap noch nicht fertig. Es hat sich gezeigt, dass große Teile dazu neigen sich beim Abkühlen zu verziehen. Das kann mit einem beheizten Druckbett verhindert werden, was aber wiederum eine eigene Stromversorgung benötigt. Vielleicht können wir 2015 den RepRap fertig aufbauen.

Tipps für Anfänger

Wer einen eigenen RepRap bauen möchte, sollte zunächst nach jemandem suchen, der bereits einen 3D-Drucker hat und einem die Teile ausdrucken kann. Gute Ansprechpartner sind dafür Hackerspaces, die es inzwischen in vielen Städten gibt.

Die Konstruktion ist auch weiter entwickelt worden. Meine aktuelle Empfehlung ist der MendelMax, der Aluminiumschienen statt Gewindestangen verwendet und damit stabiler wird, als die klassische Konstruktion. Unseren Stress mit dem Hot End umgeht man am leichtesten, indem man ein fertiges Hot End mit Extruder bestellt.