01-Produktbeschreibung MK3

Produktbeschreibung Original Desktop Filament Extruder MK3

Überblick:

Der Original Desktop Filament Extruder MK3 ist ein kommerzieller, zertifizierter Komplett-Bausatz von ARTME 3D zur Herstellung von 3D-Drucker-Filament mit 1,75mm und 2,85mm Durchmesser. Der Bausatz wird mit allen benötigten Bauteilen, inkl. Netzteil mit länderspezifischen Netzstecker und mehrsprachiger Steuerung geliefert. Nur die 3D-Druckteile müssen selbst gedruckt werden. Der Unterschied zu den Vorgängermodellen MK1 bis MK2.5 ist hauptsächlich eine Überarbeitung aller Teile im Hinblick auf Produktsicherheit und die CE Zertifizierung. Des Weiteren wurden das Getriebe, das Heizelement und die Extruderschnecken überarbeitet. Der Extruder arbeitet mit einer Edelstahl-Extruderschnecke mit Kompressionszone. Dadurch kann der Extruder handelsübliche Kunststoff-Pellets und auch Mahlgut aus 3D Drucker-Abfall verarbeiten. Das produzierte Filament wird direkt auf eine Spule aufgewickelt. Und das bei einer Standfläche von gerade einmal 486 mm Breite und 406 mm tiefe.

Unterschied zu den Vorgängermodellen MK1-MK2.5 :

Der MK1 lief noch mit 12V und dem alten Ramps-Board. Durch Corona wurden die Ramps-Boards immer schlechter verfügbar, teurer und vor allem schlechter in der Qualität. Also kam der MK2. Dieser lief mit 24V und mit dem MKS GEN L Board. Aber dann wurde die Verfügbarkeit der Getriebemotoren immer schlechter und die chinesischen Lieferanten erhöhten ihre Versandkosten sehr stark, was es mir erschwerte, die benötigten Mengen wirtschaftlich zu bekommen. Also habe ich den MK2.5 mit einem 3D-gedruckten Getriebe entwickelt, das mit einem normalen Schrittmotor funktioniert. Dieser Motor ist weltweit leichter verfügbar. Da es keine Europäischen Hersteller von der benötigten Elektronik mehr gibt, hatte ich dann immer mehr Probleme mit dem Zoll beim Import chinesischer Elektronik. Also musste ich das Open-Source-Projekt in ein echtes Produkt umwandeln und es CE-zertifizieren. Das bedeutete jedoch, dass ich einige Komponenten überarbeiten musste, um geltenden Produkthaftungsgesetzen entsprechen zu können. Außerdem musste ich Komponenten und Lieferanten finden, die langfristig verfügbar sind und ihre Komponenten ebenfalls zertifizieren, was natürlich alles teurer macht. Mit etwas Glück und sehr viel Bürokratie kann ich weiterhin Elektronik aus China importieren. Aber im Grunde sind die Versionen MK1, MK2, MK2.5 und MK3 in der Funktion und in der allgemeinen Leistung als Kunststoffextruder nahezu identisch. Da die jeweiligen Umbauten tausende von Arbeitsstunden und Nachtschichten sowie weitere Schulungen erforderten, sollte die MK3 nun für lange Zeit so bleiben, wie sie ist.

Konkret hat sich beim MK3 folgendes geändert:

Getriebe-Geometrie für bessere Motorkühlung, anderer Filament-Lüfter für besserer Steuerbarkeit, markierte Extruderschnecken, mehr Materialstärke bei der high compression Extruderschnecke. stärkerer Rahmen, sauberes Kabelmanagement, mehr Sicherheitsmerkmale wie eine physikalische Temperatursicherung und die Mehrsprachigkeit in Bedienungsanleitung und Steuerung.

Verarbeitbare Materialien und Extruderschnecken-Optionen:

Der Extruder-Bausatz wird mit zwei verschiedenen Extruderschnecken geliefert:

  • Die Extruderschnecke (hohe Kompression) ist für die Verarbeitung von geschredderten 3D-Druckabfällen aus PLA, ABS und PETG konzipiert. Darüber hinaus lassen sich damit auch bestimmte Kunststoffe in Pelletform verarbeiten, etwa PLA-Typen (optimiert für den 3D-Druck) und ABS.
  • Die Extruderschnecke (geringe Kompression) ist für die Verarbeitung von Kunststoffen in Pelletform wie PLA, ABS, PETG konzipiert.
  • Andere Materialien wie PP, PA oder PE sind Sonderfälle. Diese können zwar meistens extrudiert werden. Allerdings ist die Kalibrierung zu Maßhaltigem Filament mit diesem Setup oft nicht möglich. Nur weil diese Materialien nach dem Verlassen der Düse sehr schnell hart werden. Die Kalibrierung über die Schwerkraft funktioniert also oft nicht. Hier finden Sie Informationen zu PP.
  • PET aus geschredderten Flaschen ist auch eine Sonderfall. Hier finden Sie Informationen zu PET.
  • Weichere Materialien wie TPE und TPU funktionieren oft mit beiden Extruderschnecken. Aber ich habe es nicht sehr viel getestet. Daher kann ich es nicht garantieren.
  • Sehr stark veränderte Materialien wie PLA+ und Materialien von „Extrudr“ lassen sich oft nicht mit diesem Extruder Verarbeiten. Diese sind so verändert, dass das Aufschmelzverhalten nicht in dieses System passt (recht spät weich werden und dann direkt dünnflüssig sein).

Antrieb:

Der Antrieb besteht aus einem leistungsstarken und stufenlos regelbaren Nema23 Schrittmotor mit 3d gedruckten exzentrischem Zykliodgetriebe, welcher über einen digitalen Schrittmotortreiber angesteuert wird. Die Aufwickeleinheit und Zugeinheit werden jeweils von Nema17 Schrittmotoren angetrieben.

Steuerung:

Ein MKS Gen L Board mit LCD Display übernimmt die Steuerung. Die Aufwicklung funktioniert automatisch. Nach einstellbarer Filamentlänge schaltet der Extruder selbsttätig ab. Beim Kauf des Bausatzes ist die Steuerung bereits in englischer Sprache programmiert und getestet. Die Firmware steht in anderen Sprachen zum Download zur Verfügung. 

Material-Voraussetzungen für einen stabilen Betrieb:

Ich habe die Material-Vorrausetzungen in der Bedienungsanleitung zusammengefasst. Grob zusammen gefasst, muss das verwendete Material folgendermaßen aufbereitet sein, um einen stabilen Betrieb des Extruders zu gewährleisten:

  1. Das verwendete Material muss getrocknet werden. Kunststoff nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf. Das kann Probleme wie Blasenbildung und ungleichmäßige Extrusion zur Folge haben.
  2. Bevor Sie Material in den Trichter geben, muss dieses mit einem Sieb gesiebt werden. Die Maschenweite sollte ca. 4,5 bis 5mm betragen. Auch Kunststoffpellets müssen gesiebt werden. Denn wenn nur ein Korn dabei ist, dass die Größe überschreitet, kann es zu ungleichmäßiger Extrusion oder zum Verstopfen des Extruders führen.
  3. Das verwendete Material muss sauber und staubfrei sein. Der Extruder hat einen Schmelzefilter in der Düse eingebaut. Dieser ist aber nicht dafür konstruiert, verunreinigtes Material komplett zu filtern. Der Schmelzefilter stellt nur sicher, dass das erzeugt Filament die Drucker-Düse nicht verstopft, falls kleine Verunreinigungen im Granulat enthalten sind.

Spannungsversorgung:

Der Extruder wird mit 24V Schutzkleinspannung betrieben und durch die hohe Effizienz benötigt er wenig Leistung (60 bis 120 Watt). Das Netzteil ist im Lieferumfang des Bausatzes enthalten und wird mit länderspezifischem Netzstecker ausgeliefert.

Technische Daten:

Die technischen Daten, sowie Produktionsgeschwindigkeit finden Sie hier.

3D-Druck-Teile:

Die benötigten 3D gedruckten Bauteile sind nicht im Lieferumfang des Bausatzes enthalten. Diese müssen selbst gedruckt werden. An die Bauteile bestehen hohe Anforderungen und die Druckzeit wird mehrere Tage betragen. Mehr Details finden Sie hier.

Nutzungslizenzen:

  • Die Teile der Dokumentation für den Aufbau und den Betrieb des Extruders sind unter einer CC BY-SA-Lizenz veröffentlicht. Details siehe hier.
  • Die Firmware ist unter einer GPL-Lizenz veröffentlicht. Details siehe hier.

Danksagung:

Ein großes Dankeschön geht an Filip Mulier. Er hat die Firmware “Marlin-Mackerel” geschrieben und “open source” veröffentlicht. Das hat dieses Projekt ermöglicht. Seine originalen Daten finden Sie unter https://github.com/filipmu/Marlin-Mackerel. Für den Desktop Filament Extruder Mk1 wurde folgendes bearbeitet:

  • Bedienoberfläche geändert
  • Geräteparameter geändert
  • Sicherheitsfunktionen integriert

Wenn Sie den Bausatz bestellen möchten, finden Sie hier meinen Onlineshop.

Funktionsweise und Durchmesser-Kalibrierung:

Das Kunststoffgranulat wird vom Extruder aufgeschmolzen und verlässt als weichen Kunststoff-Faden die Düse. Der weiche Kunststoff-Faden wird in einem Bogen zur Zieheinheit geführt. Auf dem Weg zur Zieheinheit wird das Filament abgekühlt und erstarrt. Ein Sensor misst die Höhe, auf der dieser Filament-Bogen hängt. Wenn der Extruder schneller Filament produziert, senkt sich der Bogen ab. Das meldet der Sensor zu der Steuerung und diese erhöht die Drehzahl des Zugmotors. Durch diese Regelung hängt der Filament-Bogen immer auf der gleichen Höhe und somit ist auch die Zugkraft am Filament immer gleich. Das ermöglicht eine sehr genaue Durchmesser Einstellung. Leichte Schwankungen in der Extrusion werden so auch ausgeglichen. Gerade bei der Verarbeitung von Mahlgut ist das wichtig. Die Steuerung wäre auch dafür vorbereitet, einen Hallsensor zur direkten Erfassung des Filament-Durchmessers zu verwenden, hier finden Sie mehr Details.

Der gewünschte Filament-Durchmesser wird also durch das Eigengewicht des Filamentes, sowie der Düsengröße, der Temperatureinstellung und anderen Einstellmöglichkeiten kalibriert. Mit den Erfahrungswerten in der Dokumentation und nach etwas Übung, ist dieser Anfahrprozess in wenigen Sekunden bis Minuten getätigt.

Ähnlich wie bei einem 3D Drucker müssen Sie ein paar Grundlagen lernen, um erfolgreich Filament zu produzieren. Beim 3D Drucken sind die wichtigsten Dinge z.B. das Bett-Leveling, die Haftung der ersten Schicht, die Druckeinstellungen und die Bauteilausrichtung. Ohne diese Grundlagen, wird es kaum möglich sein, nachhaltig gute 3D Drucke hin zu bekommen. Aus diesem Grund lesen Sie bitte unbedingt die Bedienungsanleitung.

Düsengröße:

Achtung, die Düsengröße gibt nur grob den Filament-Durchmesser vor. Beim Verlassen der Düse dehnen sich manche Kunststoffsorten aus. Mehr Details siehe die Bedienungsanleitung in der Dokumentation. Der Bausatz wird mit zwei Düsengrößen auf Erfahrungswerten geliefert:

  • Düsengröße 1.5mm ergibt mit ABS 1.75mm Filament
  • Düsengröße 1.7mm ergibt mit PLA 1.75mm Filament
  • Düsengröße 1.0mm zum selbst aufbohren
  • Die Düsen können günstig und schnell ausgetauscht oder aufgebohrt werden. (Standart 3D Drucker Düse, E3D V6 Style)

Enthaltenes Werkzeug im Bausatz:

Im Bausatz sind folgende Werkzeuge enthalten:

  • Steckschlüssel 6x7mm
  • Steckschlüssel 13x17mm
  • Innensechskantschlüssel 1,5mm
  • Innensechskantschlüssel 2.0mm
  • Innensechskantschlüssel 3.0mm
  • Innensechskantschlüssel 4.0mm
  • Innensechskantschlüssel 5.0mm
  • Schraubendreher Kreuzschlitz PZ1
  • Schraubendreher Schlitz 2,5mm
  • Einmalhandschuhe
  • Schleifpapier

    Wenn Sie den Bausatz bestellen möchten, finden Sie hier meinen Onlineshop.

Zusätzlich benötigtes Zubehör und Werkzeug:

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:

  • Die 3D gedruckten Bauteile müssen selbst gedruckt werden. (weiße Teile auf den Fotos) Hier finden Sie die Dateien zum download. Das Druckbett des Druckers muss mindestens 200x200mm groß sein.
  • Eine leere Filament-Spule (Durchmesser Befestigungs-Loch 50 bis 60mm, Innendurchmesser der Spule mindestens 100mm)
  • Benötigtes Werkzeug:
    • Hammer
    • ggf. Staubschutzmaske, da Umgang mit Keramikwolle
    • Zugang zu einem Schraubstock ist von Vorteil.
    • Reinigungsalkohol und Papiertücher
    • Elektronischer Messschieber zum messen des Filament-Durchmessers (gute Qualität!)
    • Zollstock

Nötige Fähigkeiten und Schwierigkeitsgrad des Aufbaus:

  • Das Drucken von sehr vielen Teilen (unter Umständen mehrere Tage Druckzeit und. ca. 1.8 bis 2 kg Materialverbrauch) Die Druckqualität und die Maßhaltigkeit müssen gut sein. Der Drucker muss gut ausgerichtet sein und die Achsen müssen rechtwinklig zueinander sein. Die Z-Naht muss gute Qualität haben und darf keine Löcher oder Pickel auf der Oberfläche der Teile erzeugen, sonst kann die Funktion der Teile beeinträchtigt werden und macht eine aufwändige Nachbearbeitung nötig.
  • Das Nacharbeiten von 3D Druck-Teilen (ggf. stringing entfernen, Elefantenfuß entfernen, etc.)
  • Verkabelung der Elektronik nach Anleitung.
  • Ähnlich wie bei einem 3D Drucker müssen Sie ein paar Grundlagen lernen, um erfolgreich Filament zu produzieren. Beim 3D Drucken sind die wichtigsten Dinge z.B. das Bett-Leveling, die Haftung der ersten Schicht, die Druckeinstellungen und die Bauteilausrichtung. Ohne diese Grundlagen, wird es kaum möglich sein, nachhaltig gute 3D Drucke hin zu bekommen. Daher lesen Sie bitte die Bedienungsanleitung in der Dokumentation.

Arbeitsaufwand:

Je nach Ihrer Erfahrung im Aufbau solcher Bausätze müssen Sie zwischen 7 und 16 Stunden Zeit für den Aufbau einplanen.


Wenn Sie den Bausatz bestellen möchten, finden Sie hier meinen Onlineshop.

Lieferumfang:

Siehe Stückliste.