Desktop Filament Extruder E1.6 by ARTME 3D

*ENGLISH DESCRIPTION BELOW*

Überblick:

Der Original Desktop Filament Extruder E1.6 von ARTME 3D hat sich in großen Schritten weiterentwickelt. Es ist ein Kunststoff – Extruder in unschlagbar kleiner aber Leistungsstarker Bauform, um Filament für 3D Drucker aus Kunststoffgranulat herzustellen.

Besonderheit:

Der Extruder arbeitet mit einer Extruderschnecke mit Kompressionszone aus Edelstahl und besitzt eine Wickeleinheit, um das Filament direkt auf eine Spule aufzuwickeln. Die neue Wickeleinheit des E1.6 kann Spulen mit unterschiedlichen Größen bis hin zu 2500g-Spulen aufnehmen. Und das bei einer Standfläche von gerade einmal 35 x 35 cm. Durch das durchdachte Design lassen sich auch selbst hergestellte (geschredderte) Granulate aus 3D Druckabfall verarbeiten. 

Antrieb:

Der Antrieb besteht aus einem leistungsstarken und stufenlos regelbaren Nema23 Schrittmotor mit Planetengetriebe, welcher über einen digitalen Schrittmotortreiber angesteuert wird. Die Aufwickeleinheit und Zugeinheit werden jeweils von Nema17 Schrittmotoren angetrieben.

Steuerung:

Ein Arduino mit Ramps Board und LCD Display übernimmt die Steuerung. Die Aufwicklung funktioniert automatisch. Der Filamentdurchmesser kann von 1.75 bis 2.85mm mittels Auswahl der Düsengröße und Eigengewicht des Filamentes auf den gewünschten Durchmesser kalibriert werden. Nach einstellbarer Filamentlänge schaltet der Extruder selbsttätig ab.

Materialien:

Die Standard 3D-Druckmaterialien wie PLA, ABS, ASA, PETG in geschredderter Form sind erfolgreich getestet. Kunststoff-Pellets von PLA, ABS, ASA, PP und TPE sind erfolgreich getestet. PETG in Pellet-Form bedarf ggf. einer Heizzonen-Verlängerung (Sprechen Sie mich dazu an). Folgende Kunststoffe verarbeitet diese Version aufgrund der Extruderschnecken-Geometrie und der Kleinstbauweise allerdings noch nicht zuverlässig: Semiflexible oder sehr zähe Materialien, Hochtemperatur-Kunststoffe wie Nylon, sowie für Spritzguss optimierte Kunststoffe.

Spannungsversorgung:

Der Extruder wird mit 12V Schutzkleinspannung betrieben und durch die hohe Effizienz benötigt er wenig Leistung, sodass man ihn z.B. mit einem günstigen und sicheren Tischnetzteil betreiben kann. (Nicht im Lieferumfang enthalten). Der klimaneutrale Betrieb über Solarzellen ist auch möglich. 

Open Source:

Die komplette Dokumentation und die nötigen 3D Druck-Dateien finden Sie zum download unter www.artme-3d.de/support. Der Original Desktop Filament Extruder E1.5 von ARTME 3D ist ein Open Source Projekt, welches unter einer CC BY-SA Lizenz (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) genutzt wird:

Sie dürfen:
– Alle Inhalte nutzen, verändern und teilen.

Unter folgender Bedingung:
– Meinen Namen nennen: David Thönnes von ARTME 3D
– Mein Projekt verlinken: www.artme-3d.de
– Angeben was verändert wurde
– Unter der gleichen Lizenz veröffentlichen

Gesichtspunkte der Entwicklung:

  • Kleinstbauweise, um eine dezentrale Anwendung dort zu ermöglichen, wo Kunststoff recycelt werden kann oder Filament günstig hergestellt werden soll.
  • Kurze Durchlaufzeiten, um den Kunststoff so wenig wie möglich zu schädigen, um viele Recyclingprozesse zu ermöglichen.
  • Open Source, um jedem den Zugang zu gelungenem Recycling zu ermöglichen.
  • Prozess-Stabilität durch hochwertige und durchdachte Bauteile.
  • Komfortable Steuerung und einfache Bedienung.
  • Einfaches und schnelles Einstellen des Filaments-Durchmessers.
  • Günstig in der Anschaffung, da als Bausatz zu Kaufen.

Technische Daten:

  • Maße: 350mm breit, 594mm hoch, 350mm tief
  • Spannungsversorgung: 12V DC Schutzkleinspannung
  • Leistungsaufnahme: 60 bis 90 Watt (Je nach Materialsorte), 120 Watt beim Aufheizen. (Benötigtes Netzteil für Netzbetrieb: Ausgangsspannung 12VDC, Ausgangsstrom 10 A. Achtung: In Ländern mit 110/120V Netzspannung wird ein Netzteil mit 12.5A Ausgangsstrom benötigt)
  • Maximale Extrudertemperatur: 250°C
  • Maximale Drehzahl: 20 RPM
  • Genauigkeit des Filament-Durchmessers: +/- 0.05mm bei der Verwendung von Granulat/Pellets. +/- 0.1mm bei der Verwendung von geschreddertem 3D Druckabfall.
  • Maximale Extrusionsleistung ohne Filamentkalibrierung: 350 Gramm pro Stunde (0,35 kg/h)
  • Normale Extrusionsleitung mit Filamentkalibrierung: 150 bis 300 Gramm pro Stunde (0,15 bis 0,35 kg/h), je nach Material. (Durch das Kühlen, Kalibrieren und Aufwickeln wird die maximale Extrusionsleistung etwas kleiner).
  • Maximale Systemgeschwindigkeit (Filament maßhaltig produzieren und aufwickeln): 0,7m bis 1,6m pro Minute. Erfahrungsgemäß dauert es im Durchschnitt ca. 4 bis 7 Stunden um ca.1kg Filament mit 1,75mm Durchmesser zu produzieren.
  • Extruderschnecke: 3 Zonen Extruderschnecke aus Edelstahl mit 12mm Durchmesser.
  • Kompressionsverhältnis ca. 3:1. L/D ratio: 8:1.
  • Getestete Materialien: PLA, ABS, PETG, TPE, PP

Funktionsweise:

Das Kunststoffgranulat wird vom Extruder aufgeschmolzen und verlässt als weichen Faden die Düse mit integriertem Schmelzefilter. Der Durchmesser des Filaments wird durch das Eigengewicht des Filamentes und die Druck und Temperatur Optionen eingestellt. Ein Sensor erfasst die Höhe des weichen Filamentbogens zwischen Düse und Zugmotor und regelt die Aufwickelgeschwindigkeit. Durch die kleine Bauform geht die Durchmesser-Einstellung relativ schnell von statten. Sind die passenden Werte zur Kunststoffsorte bekannt, lässt sich der Extruder in wenigen Minuten starten. Erfahrungswerte für die Einstellung finden Sie unter www.artme-3d.de/support

Düsengröße:

Der Bausatz wird mit zwei Düsengrößen geliefert:

  • Düsengröße 1.5mm ergibt mit ABS 1.75mm Filament
  • Düsengröße 1.7mm ergibt mit PLA 1.75mm Filament

Die Düsen können günstig und schnell ausgetauscht oder aufgebohrt werden.

Werkzeug und benötigtes Zubehör:

Im Bausatz sind folgende Werkzeuge enthalten:

  • Steckschlüssel 6x7mm
  • Steckschlüssel 8x9mm
  • Steckschlüssel 13x17mm
  • Innensechskantschlüssel 1,5mm
  • Innensechskantschlüssel 2.0mm
  • Innensechskantschlüssel 3.0mm
  • Innensechskantschlüssel 4.0mm
  • Innensechskantschlüssel 5.0mm

Wenn Sie einen Bausatz von ARTME 3D erwerben, benötigen Sie folgendes Material, was nicht im Lieferumfang enthalten ist, um den Extruder aufbauen und betreiben zu können:

  • 3D gedruckten Bauteile (weiße Teile auf den Fotos, Dateien zum Download unter www.artme-3d.de/support)
  • Tisch-Netzteil 12VDC 10A (Achtung: In Ländern mit 110/120V Netzspannung muss ein Netzteil mit 12,5A Ausgangsstrom gewählt werden.)
  • Eine leere Filament-Spule (Durchmesser Innenloch 50 bis 60mm)
  • Benötigtes Werkzeug:
    • Kreuzschlitz-Schraubendreher PH1
    • Schlitzschraubendreher 3mm
    • Schraubenschlüssel Größe 8
    • Torx Schlüssel TX 25
    • Hammer
    • Schleifpapier/Feilen
    • Sekundenkleber
    • Gummihandschuhe, Staubschutzmaske
    • Zugang zu einem Schraubstock ist von Vorteil.
    • Wenn der verwendete 3D Drucker für die 3D Druckteile nicht sehr genau kalibriert ist, kann es nötig sein eine Bohrmaschine mit 3.5mm, 5.5mm und 12mm Bohrer zu haben.
    • Eine Spitzzange und eine Abisolierzange sind von Vorteil

Fähigkeiten und Schwierigkeitsgrad:

Der Aufbau dieses Extruders ist ein wenig aufwändiger, als Beispielsweise der Aufbau eines 3D Druckers. Neben der Verkabelung der Elektronik und dem Zusammenbau der 3D Druckteile zu funktionsfähigen Komponenten sind auch Tätigkeiten auszuführen wie:

  • Das Drucken von vielen Teilen (unter Umständen mehrere Tage Druckzeit. ca 1 bis 1.3 kg Materialverbrauch)
  • Das Nacharbeiten von 3D Druck-Teilen.
  • Das Ausrichten von Gewindestangen und des Extruder-Rohrs.
  • Das feilen von Rillen in der Einzugszone des Extruder-Rohrs mit der Schlüsselfeile. (Im Bausatz enthalten)

Arbeitsaufwand:

Je nach Ihrer Erfahrung im Aufbau solcher Bausätze müssen Sie zwischen 5 und 15 Stunden Zeit für den Aufbau einplanen.

Unterstützen Sie mich:

Die Entwicklung und die Dokumentation dieses Projekts erforderte bis jetzt hunderte Arbeitsstunden in 3 Jahren, sowie hohe Investitionen in Material und Maschinen. Wenn Sie mich in der Entwicklung und kostenlosen Veröffentlichung von Projekten dieser Art unterstützen möchten, freue ich mich über eine kleine Spende via paypal an paypal@artme.de.

Lieferumfang:

Hier sehen Sie die Teileliste des Extruders. Im Bausatz sind alle Teile enthalten, bis auf die stl Dateien und die leere FIlamentspule und das Netzteil:

QuantityName englishSpects
50wood screw2,5×12 mm
11wood screw3×25 mm
7cap head screwM3x6
25cap head screwM4x10 mm
2cap head screwM5x14
4countersunk screwM5x15
1cap head screwM5x30
1hexagon screwM5x70 mm
1wing nutM5
10hammer nutM4, Slot 8
17nutM5
1hexagon screwM10 x 50 mm
4washerM4
2washerM5
1grub screwM4x10 mm
1hexagon screwM5x40 mm (20mm thread)
1wood screw4×60 mm
2wood screw5×60 mm
2wing screwM6x35
6Slot nutB Typ, 8mm, M4
2cap30×30 mm
1cap60X30 mm
1parallel key4x4x20 mm
4threaded rodM5x117 mm
1timing beltGT2, 6mm x 500mm
2connector for profile90°
4felt pads22 x 5 mm
1ptfe tubing-part4x2x10mm
1wire0,6 x 210mm, V2A
1ball bearing4x12x4 C3
12cable tie95mm
2mounting bracketfor Nema 23 with M6 thread
1thrust bearing47x30x11mm
12ball bearing4x13x5 mm
1nail4,6x130mm
2hose clamp40mm diameter
1PullyGT2, 6mm, 20 teeth, 5mm bore
2ball bearing10x26x8mm
1U ball bearingFZ0463, 4x13x4 mm
1Extruder feed wheel12mm, 38 teeth
1Compression spring puller8×0,8×22 mm
1Compression spring snap6×0,5×35 mm
1Tension spring Swing arm3×0,2×20 mm
1ptfe tubing6x4x630 mm
1stepper motorNema23, 15:1
4ferrule0,5mm²
2stepper motorNema17, 39mm
1stepperdriver extruderLeadshine DMT332T
1extruder barrel16x2x160 (12,05 innen)
1extruder screw grinded12,0h9 x 215 mm
1Aluminium heating element6mm drilling
1Aluminium heating element3+6mm drilling
1warding filevierkant/square, 100mm long
1plate280x300x15 mm
1aluminium profile30x60x500 mm
1aluminium profile30x30x160 mm
1aluminium profile30x30x120 mm
1adapter disk55x20x3 mm
1shaft holderSHF16 with M4 thread
2heating cartridge6x20mm 50W/12V, 53cm Kabel
2ferrule0,5mm²
1thermistor3×15 mm, NTC 100K
1nozzle with M6 threadVerschlussschraube M14x1,5 DIN 910, M6
13D printer nozzle PLA/PETGM6 thread, E3D-Style, with 1.7mm bore
1melt filter16x100mm, Mesh 50 (0,3mm)
1teflon tape130mm
1bending aid filterstl
1sign templatestl
2clamp vicestl
1coupling bearing surfacestl
1couplingstl
1bending template threaded rodsstl
1feed zoneslt (in ABS od ASA if possible)
1hopper part1stl
1mounting toolstl
1hopper part2stl
1hopper part3stl
1Spool holder bracketstl
1Spacerstl
1Spool holder discstl
1Spool holder disc lid 1stl
1Motor mountstl
1Motor mount lidstl
1Belt tensionerstl
1Spool adapter 50mm (option)stl
1Spool adapter 51mm (option)stl
1Spool adapter 52mm(option)stl
1Spool adapter 53mm (option)stl
1Spool adapter 54mm (option)stl
1Spool adapter 55mm (option)stl
1Spool adapter 56mm (option)stl
1Spool adapter 57mm (option)stl
1Spool adapter 58mm (option)stl
1Spool adapter 59mm (option)stl
1Spool adapter 60mm (option)stl
1Spool holder disc lid 2stl
1Filament spool (Not included)750g or 1000g (not included in the kit)
1hook leftstl
1hook rechtsstl
1swing for 0.7 bis 1.0kg spoolsstl
1swing for 2.5kg spools (option)stl
1crossbrace 1stl
1crossbrace 2stl
1lifterstl
4Railsstl
1sledge part1stl
1sledge part2stl
1Spiral axis for 1,75mm Part1stl
1Spiral axis for 1,75mm Part2stl
1Spiral axis for 2,85mm Part1stl
1Spiral axis for 2,85mm Part2stl
1axis holder rightstl
1snap part 1stl
1snap part 2stl
1plowstl
1axis holder leftstl
2stopperstl
1motor mount Part 1stl
1motor mount Part 2stl
1motor mount Part 3stl
1leverstl
1discstl
1filament guidestl
1arduinomega 2560 R3
1ramps Boardramps 1.5
3jumper2,54mm
1stepperdriver windertmc 2208
1optical endstop with cablereprap, 3 Pin
1arduino casestl
1LCD adapterfor LCD 2004
2LCD cable500-600mm
2terminal blockWago 221-415 5pol
1terminal block holderstl
1driver mountstl
3Connector Ramps/DMT322TDupont Jumperwire male-male
2wire ramps1,0mm² black, 150mm
2wire ramps1,0mm² red, 150mm
1wire DMT322T1,0mm² black, 260mm
1wire DMT322T1,0mm² red, 260mm
6ferrule1,0mm²
1Arduino topstl
1fan24V= or 12V=, 50x50x15mm
1power supply (not included)12VDC 10A (12,5A when 110V net) closed design
1Y stepper cable4 pin for two Nema 17
1strain reliefstl
1LCD coverstl
1LCD 2004 DisplaySmart Display Controller
2holder ribbon cablestl
1fan holderstl
1fan12V=, 50x50x15mm
2ferrule0,25mm²
1usb cable200mm
1sensor holderstl
1sensor bodystl
1sensor armstl
1sensor shutterstl
1bending aidstl
1cover bodystl
1rock wool135x230x40 mm
1cover top leftstl
1cover top rightstl

*ENGLISH DESCRIPTION*

Overview:

ARTME 3D’s original Desktop Filament Extruder E1.6 has evolved in leaps and bounds. It is a plastic – extruder in unbeatable small but powerful design to produce filament for 3D printers from plastic granules.

Special feature:

The extruder works with an extruder screw with compression zone made of stainless steel and has a winding unit to wind the filament directly onto a spool. The new winding unit of the E1.6 can accommodate spools of different sizes up to 2500g spools. And all this with a footprint of just 35 x 35 cm. The thoughtful design also allows it to process homemade (shredded) granules from 3D printing waste.

Drive:

The drive consists of a powerful and infinitely variable Nema23 stepper motor with planetary gear, which is controlled via a digital stepper motor driver. The rewind unit and pull unit are each driven by Nema17 stepper motors.

Control:

An Arduino with ramps board and LCD display handles the control. The rewinding works automatically. The filament diameter can be calibrated from 1.75 to 2.85mm by selecting the nozzle size and the filament’s own weight to the desired diameter. After the filament length has been set, the extruder switches off automatically.

Materials:

The standard 3D printing materials such as PLA, ABS, ASA, PETG in shredded form are successfully tested. Plastic pellets of PLA, ABS, ASA, PP and TPE are successfully tested. PETG in pellet form may require a heating zone extension (contact me for this). However, this version does not yet reliably process the following plastics due to the extruder screw geometry and the miniature design: semiflexible or very chewy materials, high-temperature plastics such as nylon, and plastics optimized for injection molding.

Power supply:

The extruder is powered by 12V safety extra-low voltage and due to its high efficiency it requires little power, so you can run it e.g. with a cheap and safe table power supply. (Not included in the scope of delivery). Carbon neutral operation via solar cells is also possible.

Open Source:

The complete documentation and the necessary 3D printing files can be found for download at www.artme-3d.de/support. The Original Desktop Filament Extruder E1.5 by ARTME 3D is an open source project used under a CC BY-SA license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/):

You may:

– Use, modify and share any content.

Under the following condition:

– Mention my name: David Thönnes of ARTME 3D

– Link my project: www.artme-3d.de

– State what has been changed

– Publish under the same license

Development aspects:

Miniature design to enable decentralized application where plastic can be recycled or filament is to be produced at low cost.

Short cycle times to minimize damage to the plastic to enable many recycling processes.

Open source to allow everyone access to successful recycling.

Process stability through high-quality and well-designed components.

Comfortable control and easy operation.

Easy and fast adjustment of filament diameter.

Inexpensive to buy as a kit.

Technical data:

Dimensions: 350mm wide, 594mm high, 350mm deep.

Power supply: 12V DC safety extra-low voltage

Power consumption: 60 to 90 watts (depending on material type), 120 watts when heating up. (Required power supply for mains operation: output voltage 12VDC, output current 10A. Attention: In countries with 110/120V mains voltage, a power supply with 12.5A output current is required)

Maximum extruder temperature: 250°C

Maximum speed: 20 RPM

Filament diameter accuracy: +/- 0.05mm when using granules/pellets. +/- 0.1mm when using shredded 3D printing waste.

Maximum extrusion rate without filament calibration: 350 grams per hour (0.35 kg/h).

Normal extrusion line with filament calibration: 150 to 300 grams per hour (0.15 to 0.35 kg/h), depending on the material. (Cooling, calibrating and rewinding will slightly reduce the maximum extrusion rate).

Maximum system speed (producing filament true to size and rewinding): 0.7m to 1.6m per minute. Experience shows that it takes on average about 4 to 7 hours to produce about 1kg of filament with 1.75mm diameter.

Extruder screw: 3 zone stainless steel extruder screw with 12mm diameter.

Compression ratio approx. 3:1. L/D ratio: 8:1.

Tested materials: PLA, ABS, PETG, TPE, PP.

Mode of operation:

The plastic granulate is melted by the extruder and leaves the nozzle with integrated melt filter as a soft filament. The diameter of the filament is set by the filament’s own weight and the pressure and temperature options. A sensor detects the height of the soft filament sheet between the nozzle and the draw motor and controls the take-up speed. Due to the small design, diameter adjustment is relatively quick. If the appropriate values for the plastic grade are known, the extruder can be started in a few minutes. Experience values for the setting can be found at www.artme-3d.de/support.

Nozzle size:

The kit comes with two nozzle sizes:

  • Nozzle size 1.5mm results in 1.75mm filament with ABS
  • Nozzle size 1.7mm results in 1.75mm filament with PLA.
  • The nozzles can be exchanged or drilled out cheaply and quickly.

Tools and required accessories:

The kit includes the following tools:

  • Tubular socket wrench 6x7mm
  • Tubular socket wrench 8x9mm
  • Tubular socket wrench 13x17mm
  • Allen wrench 1.5mm
  • Allen wrench 2.0mm
  • Allen wrench 3.0mm
  • Allen wrench 4.0mm
  • Allen wrench 5.0mm

If you purchase a kit from ARTME 3D, you will need the following material, which is not included, to build and operate the extruder:

  • 3D printed parts (white parts on the photos, files for download at www.artme-3d.de/support)
  • Table power supply 12VDC 10A (Attention: In countries with 110/120V mains voltage you have to choose a power supply with 12,5A output current).
  • An empty filament spool (diameter inner hole 50 to 60mm).
  • Required tools:
    • Phillips screwdriver PH1
    • Slotted screwdriver 3mm
    • Wrench size 8
    • Torx wrench TX 25
    • Hammer
    • Sandpaper/Files
    • Superglue
    • rubber gloves, dust mask
    • Access to a vice is an advantage.
    • If the 3D printer used for the 3D printed parts is not calibrated very accurately, it may be necessary to have a drill with 3.5mm, 5.5mm and 12mm drill bits.
    • Needle nose pliers and wire stripper is advantageous

Skills and Difficulty Level:

Building this extruder is a little more involved than building a 3D printer, for example. In addition to wiring the electronics and assembling the 3D printed parts into functional components, there are also activities to perform such as:

  • Printing of many parts (possibly several days of printing. approx. 1 to 1.3 kg material consumption)
  • Reworking 3D printing parts.
  • Aligning threaded rods and the extruder tube.
  • Filing grooves in the feed zone of the extruder tube with the key file.

Labor requirements:

Depending on your experience in assembling such kits, you will need to allow between 5 and 15 hours of time for assembly.

Support me:

The development and documentation of this project so far required hundreds of hours of work in 3 years, as well as high investments in materials and machinery. If you would like to support me in the development and free publication of projects of this kind, I will be happy about a small donation via paypal to paypal@artme.de.

Scope of delivery:

See the table above for the extruder parts list. All parts are included in the kit except for the stl files and the empty FIlament coil and power supply.