3D-Druck mit dem German RepRap X400

Das Projekt 3D‐Drucker von German RepRap ist ein Teilprojekt des Praktikum 3-D-Bearbeitungsmaschine (Projekt des Schwerpunkts GPE im Studiengang MTR), welches im siebten Semester im Studienschwerpunkt Global Production Engineering im Studiengang Mechatronik durchgeführt wurde. Es behandelt die Problemlösung eines bereits vorhanden mechatronischen Systems, die fehlerhafte Motoransteuerung des 3D-Druckers von GermanRepRap.

Projektmitglieder:

Betreuer: Prof. Dr. Mirek Göbel
Autor: Benedikt Röper
Autor: Sven Söbbeke

Aufgabenstellung

Ziel des Praktikums ist des Praktikums ist es den 3-D Drucker von German RepRap in einen funktionsfähigen Zustand zuversetzen.

Erwartungen an die Projektlösung

• Bestandsaufnahme des besteheneden Systems.
• Fertigstellung der Montage
• Fehlersuche
• Beschaffung und Einbau neuer Teile.
• Verzahnung mit dem Team des Projektes Computer Aided Manufacturing (CAM)
• Wissenschaftliche Dokumentation der Lösung

Planung

Projektplanung

Abbildung XX: Projektplan

Zu Beginn des Projektes wurde zunächst ein Projektplan erstellt, dieser wurde in sechs Phasen aufgeteilt, diese Aufteilung findet sich auch in Abbildung XX wieder:

• Bestandsaufnahme des bestehendens Systems
• Analyse des Systems
• Überprüfen der Elektronik
• Einbau der neuen Teile und Test
• Erstellung der Projektpräsentation
• Erstellung der Projektdokumentation

Durchführung

Überprüfung der Schrittmotoren

Für das Ansteuern der der NEMA 17 Schrittmotoren über den Arduino Mega 2564 und dem Ramps Shield entstanden einige Probleme. So war ein verfahren der X- und Y- Achse nicht möglich, da die Madenschrauben, die das Ritzel und den Schrittmotor verbindet sich gelöst hatte. Somit konnte die Kraftübertragung auf den Zahnriemen nicht gewährleistet werden. Nachdem dies Behoben wurde, verfuhren die Y- Achse sehr stockend, wie in Abbildung XX dargestellt ist. Um dieses Problem zu heben wurden zuerst die beiden NEMA 17 Schrittmotoren, die die Y- Achse antreiben, mit einem Geckodrive dem G201X Microsteper Drive und einem Arduino Mega 2564 überprüft, dies ist in Abbildung XX abgebildet. Dies geschah ausserdem mit der Hilfe der Arduino Software, die passenden Signale an den Arduino übertrug, das Programm wird am ende dieses Abschnitts dargestellt und die Verkabelung für den Arduino, den Geckodrive und den Schrittmotor ist in Abbildung XX dargestellt. Bei der Überprüfung stellte sich heraus, dass die Schrittmotoren in Ordnung sind. Somit wurde das Problem des unsauberen Verfahrens nicht behoben.

Im Weiteren wurde, dann ein Video mit der oben beschriebenen Problemstellung an den Support von German RepRap zugeschickt. Der Support machte darauf aufmerksam, dass entweder die Achse der Schrittmotoren gebrochen sei oder die Pololus (Schrittmotortreiber) defekt sind.

Nachdem die Pololus durch neue ersetzt wurden, fand ein Testlauf aller Achsen statt, dieser zeigte, dass alle Achsen ohne Probleme verfahren konnten. Allerdings muss nach einiger Zeit der Schrittmotortreiber der Z- Achse nochmal getauscht werden, da diese Achse sich nicht mehr verfahren ließ.

Überprüfung der Verkabelung der Schrittmotoren

Zeit gleich zur Überprüfung der Schrittmotoren wurde auch die Verkabelung der Schrittmotoren überprüft. Hierbei wurden alle Steckverbindungen der Motoren gelöst und nach dem Schaltplan wieder eingesteckt. Des Weiteren wurde der Motor der Y- Achse mit Hilfe des Geckodrive G201X Microsteper Drive an dem Ramps Shield angeschlossen. Dies wurde gemacht um das Ramps Shield zu überprüfen, auch dieser Test war erfolgreich und bestätigte, dass das Ramps Shield, welches auf dem Arduino Mega aufgesteckt ist, in Ordnung ist.

Überprüfung der Verkabelung der Steuerbox

Um wirklicher sicher zu gehen ob die Verkabelung nach dem Schaltplan durch geführt wurde, wurde noch einmal die komplette Verkabelung überprüft. Außerdem wurde auch die Firmware auf dem Arduino neu aufgespielt. Somit wird ausgeschlossen, das die vorherige Firmware/ Verkablung fehlerhaft war. Nachdem die Firmware neu aufgespielt wurde und die Verkabelung der aufgespielten Firmware entsprach wurde ein erneuter Testlauf durchgeführt, auch dieser Testlauf war erfolgreich.

Weiterführende Links

---

→ zurück zum Hauptartikel: 3-D-Bearbeitungsmaschine (Projekt des Schwerpunkts GPE im Studiengang MTR)