Die iModela Kofferfräse, mein Gewinn vom c’t Wettbewerb “Mach flott den Schrott”, ist vor einigen Wochen eingetroffen. Seitdem versuche ich für mein 3D-Drucker Projekt die Steuerungsplatinen mit Hilfe der Fräse herzustellen. Da es noch sehr wenige Erfahrungsberichte zum Thema “Platinen fräsen mit der Roland DG iModela Fräse” gibt, will ich hier in einer zweiteiligen Artikelserie eine mögliche Vorgehensweise beschreiben.

Vorwort
Bisher habe ich nur einen Erfahrungsbericht bzw. eine Anleitung zum Thema gefunden. Im Arduino Blog fand ich einen Beitrag in welchem Enrico Bassi (Fablab Torino) beschreibt wie man mit Hilfe von Fritzing und Inkscape Platinen-Layout’s zum Fräsen mit der iModela vorbereitet. Es werden dabei die erstellten Grafiken in die Roland DG Software geladen und von dort aus anschließend gefräst. Der Beitrag beschreibt das Verfahren Schritt für Schritt und ist auch mit vielen detailreichen Bildern versehen. Da die iModela auch mit G-Code umgehen kann, habe ich nach einer Möglichkeit gesucht um direkt den G-Code mit Eagle zu generieren.

Bei meiner Recherche bin ich auf die Internetseite http://www.einfach-cnc.de/ von Christoph Selig gestoßen. Die Seite von Christoph Selig ist sehr informativ und bietet allerhand Interessantes rund um das Thema CNC Fräsen. Besonders ist mir aber der Bericht zum Thema “Platinen fräsen” aufgefallen. Mit dem Artikel von Christoph Selig konnte ich viele nützliche Informationen zum Thema “Platinen fräsen mit Eagle” in Erfahrung bringen. In diesem Teil werde ich im wesentlichen beschreiben wie man mit Eagle die Fräsdaten für die iModela aus einem Schaltplan generiert. Ich werde dabei nicht auf alle Details eingehen. Wer allgemeinere Informationen zum Thema Platinen fräsen haben möchte, dem empfehle ich die oben erwähnte Internetseite.

Eagle vorbereiten
In der folgenden Beschreibung setze ich eine korrekt installierte Eagle Light Edition Version 6.2.0 (kostenlos erhältlich bei CadSoft) voraus. Als erstes wird eine Erweiterung, ein sogenanntes “ULP” (User Language Programm) zur Erzeugung des G-Codes benötigt. Ein geeignetes ULP für meinen Fall heist pcb-gcode. Es kann kostenlos zum Beispiel unter folgendem Link heruntergeladen werden: http://pcbgcode.org/ Die heruntergeladene Datei muss anschließend in das Verzeichnis C:\Program Files\EAGLE\ulp entpackt werden. Beschreibungen zur Installation auf anderen Systemen findet man in der Datei docs/readme.html
Ich habe für die iModela ein passendes Profil für pcb-gcode erstellt. Dieses kann im Download Bereich des Blogs heruntergeladen werden. Die Datei mit dem Namen imodela.pp muss dann in das Verzeichnis C:\Program Files\EAGLE\ulp\profiles\ kopiert werden.

Da ich diesen Artikel dazu nutzen möchte, Stepper Treiber für mein 3D Durcker Projekt zu fräsen, habe ich im Netz nach einem passenden Board, welches mittels der iModela gefertigt werden kann, gesucht. Ich bin schließlich auf der Seite http://letsmakerobots.com/ fündig geworden. Dort gibt es einen Github Link zu Tinhead’s Motor Treibern. In dem Archiv liegen verschiedene Versionen, ich habe mich für die Version 4 entschieden. Das Layout musste ich jedoch geringfügig abändern, so dass es für die Maße der iModela passend ist. Technische Details zu den verschiedenen Treiber Versionen erläutere ich in Teil 3 der Artikelserie 3D Drucker aus Computerschrott.

Design Rules anpassen
Nachdem alle Vorbereitungen getroffen sind kann es losgehen. Dazu öffnet man zunächst das zu fräsende Board. Um ein gutes Ergebnis zu erhalten müssen die “Design Rules” entsprechend angepasst werden. Hierzu öffnet man den Design Rules Dialog mit dem folgenden Befehl:
drc

G-Code generieren
Nun kann man mit dem folgenden Befehl den Einstellungsdialog von pcb-gcode aufrufen.
run pcb-gcode-setup

Im erschienen Dialog kann man Einstellungen bezüglich der Maschine vornehmen. Die Werte die ich verwendet habe, können den Grafiken entnommen werden. Im folgenden werde ich in wenigen Sätzen die Bedeutung der von mir geänderten Parameter erläutern.

• Generate Bottom:Stellt sicher das die Fräsdaten für die Unterseite der Platine generiert werden.
• Generate Bottom Drills: Stellt sicher dass die Daten für die Bohrlöcher generiert werden.
• Show preview: Mit dieser Einstellung wird nach dem Generieren der Daten eine Fräsvorschau angezeigt. (Kann später sehr nützlich sein)
• Isolation default:Hier sollte ein kleiner Wert gewählt werden.
• Isolation Maximum:Der Wert gibt die maximale Breite der Isolation an.
• Isolation Step size:Der Wert gibt an, um wieviel die Isolation bei jedem Durchgang verbreitert wird.
• Etching tool size:Dieser Wert hängt von der Art des geählten Werkzeugs ab.

Um den richtigen Wert für die “Etching tool size” zu finden muss man zunächst den Winkel des gewählten Gravierstichels wissen. In meinem Fall beträgt der Winkel 60°. Im nächsten Teil dieser Artikelreihe werde ich erläutern warum ich mich für einen Gravierstichel dieser Art entschieden habe. Die Breite des Werkzeugs kann nun mit der folgenden Formel berechnet werden:
Fräsbreite = Tangens(Winkel/2) * Frästiefe * 2 Für den von mir gewählten Stichel ergibt sich bei einer Frästiefe von 0.19 mm ( hier gilt es etwas zu experimentieren ) eine Werkzeugbreite von 0.2 mm.

Als nächstes klickt man auf den Reiter für die Maschinen Einstellungen.

• Units: Hier kann die Maßeinheit eingestellt werden. Achtung, diese Einstellung rechnet die Maßeinheit um. Es kann also sein das vorher eingegebene Werte ebenfalls umgerechnet werden.
• Spin up time:Der Wert gibt an wie lange gewartet werden soll, nachdem die Spindel eingeschaltet wurde.
• Feed rate XY:Der Wert gibt die Geschwindigkeit des Vorschubs für die X und Y Achse an, auch hier kann experimentiert werden.
• Feed rate Z:Der Wert gibt die Geschwindigkeit des Vorschubs für die Z Achse an.
• Z High: Der Wert gibt eine Höhe an, welche Kollisionen mit Spannmitteln vermeidet. Da die Einspannung bei der iModela entfällt weil das Werkstück mit Klebeband am Tisch fixiert wird, kann man hier einen beliebigen Wert wählen.
• Z Up:Der Wert gibt an wie hoch das Werkzeug zwischen jedem Arbeitsschritt angehoben wird. Der Wert sollte eher klein gehalten werden um Zeit zu sparen.
• Z Down:Dieser Wert gibt an wie tief die Isolation sein soll. Auch hier kann mit den Werten experimentiert werden. Mein bisher bestes Ergebnis habe ich mit dem angegebenen Wert erzielt.
• Drill Depth: Dieser Wert gibt an wie tief die Löcher gebohrt werden sollen. Er ist abhängig von der Dicke der Leiterplatte.
• Drill Dwell: Gibt die Verweildauer des Bohrers in der Bohrung an.
• Tool Change hier kann eine Position angegeben werden die zum Wechseln des Werkzeugs angefahren wird. Da bei der iModela höchstens bei jedem Bohr Durchhang der Bohrer getauscht wird, kann dieser Wert beliebig gewählt werden. Es ist von Vorteil hier den Null Punkt zu wählen.

Nun wird der G-Code erzeugt und anschließend die Vorschau geöffnet. Die Dateien mit dem G-Code befinden sich im Eagle Projekt Verzeichnis wo auch Schaltplan und Board Datei liegen. Für das Fräsen mit der iModela sind im wesentlichen die beiden Dateien mit den folgenden Namen interessant.
projekt_name.bot.drill (Bohrdaten Bottom Layer)
projekt_name.bot.etch (Fräsdaten Bottom Layer)


Bohrdaten anpassen
Die Bohrdaten werden für alle Bohrer in einer Datei angelegt. Um den Wekzeugwechsel einfacher vollziehen zu können habe ich für jeden Bohrer eine eigene Datei angelegt. Um nicht ständig die Bohrer wechseln zu müssen ist es ausreichend diverse Bohrergrößen zusammenzufassen. Insgesamt habe ich drei Dateien für jeweils 0.5mm, 0.8mm und 1.0mm angelegt. Hierzu habe ich mir ein Template mit folgendem Inhalt erzeugt.

(Copyright 2005 - 2009 by John Johnson)
(See readme.txt for licensing terms.)
(This file generated from the board:)
(.../driver_schematic/TinHead/v4/V_driver_4.brd)
(Current profile is .../EAGLE-6.2/ulp/profiles/generic.pp )
(This file generated 17.07.2012 00:27:25)
( Tool| Size | Min Sub | Max Sub | Count )
( T01 0.610mm 0.0240in 0.0000in 0.0000in )
( T02 0.813mm 0.0320in 0.0000in 0.0000in )
( T03 0.900mm 0.0354in 0.0000in 0.0000in )
( T04 1.000mm 0.0394in 0.0000in 0.0000in )
( T05 1.016mm 0.0400in 0.0000in 0.0000in )
( T06 1.321mm 0.0520in 0.0000in 0.0000in )
( T07 2.200mm 0.0866in 0.0000in 0.0000in )
G21
(Absolute Coordinates)
G90
.... Bohrdaten hier einfügen ....
T01
G00 Z10.0000
M05
M02

Einen Bohrerwechsel erkennt man in der Datei projekt_name.bot.drill beispielsweise an folgenden Zeilen:

M05
G00 Z10.0000
G00 X0.0000 Y0.0000
M06 T01 ; 0.6096


An einer solchen Stelle folgt ein Block mit den Koordinaten, bis zum nächsten Bohrerwechsel. Einen solchen Block inklusive der oben stehenden Zeilen kopiert man in das Template. Die Datei speichert man anschließend unter einem sinnvollen Namen wie zum Beispiel 5_mm_drill.nc. Der Vorgang wird für alle gewünschten Boherergrößen wiederholt.

Der G-Code ist nun für die iModela vorbereitet. Im nächsten Teil werde ich beschreiben wie man mit diesen Dateien die Platine mit Hilfe der iModela Kofferfräse herstellt.

Im letzten Teil habe ich beschrieben wie man die Fräsdaten für die iModela mit Eagle generiert und für den anschließenden Fräsvorgang vorbereitet. In diesem Teil werde ich beschreiben wie man die iModela einstellt um anschließend die Platine zu fräsen.

iModela vorbereiten
Zuerst sollte man mit doppelseitigem Klebeband eine kleine Schutzplatte auf den Tisch kleben, um den Tisch vor ungewollten Beschädigungen zu schützen. Ich verwende als Schutzplatte einen Schaumartigen Bastelkunststoff aus dem Baumarkt. Auf diese Platte wird wiederum eine Lage doppelseitiges Klebeband geklebt mit dem später die Leiterplatte gehalten wird.

Dann wird eine passend zugeschnittene Leiterplatte mit den Klebestreifen auf den Tisch geklebt.

Fräswerkzeuge
Da die iModela nur Werkzeuge mit einem Schaftdurchmesser von 2,3mm aufnehmen kann ist es nicht so einfach ein passendes Werkzeug zum fräsen von Platinen zu finden. Ich habe verschiedene Werkzeuge ausprobiert. Zuerst habe ich mein Glück mit einem Gravurwerkzeug von Proxxon ( Schneidedurchmesser von 0,8mm) versucht. Das Ergebnis war sehr ernüchternd. Danach habe ich versucht einen Adapter für 1/8″ Gravierstichel zu basteln. Ich habe dazu eine Wellenkupplung aus dem Modellschiffbau verwendet. Die Kupplung erzeugte jedoch eine zu große Unwucht und führte somit zu einem sehr unbrauchbarem Ergebnis. Nach langer Recherche im Internet habe ich dann schließlich bei Ebay einen Gravierstichel mit einem Schaftdurchmesser von 2mm gefunden. Um die fehlenden 0,3mm auszugleichen, habe ich den Schaftdurchmesser mit Krepp Klebeband erweitert. Mit dem Klebeband sitzt der Stichel gut in der Einspannung der iModela und eiert nicht wenn die Spindel eingeschaltet wird. Mit diesem Stichel lassen sich recht gute Ergebnisse erzielen, trotzdem werde ich mir demnächst eine Einspannung für 1/8″ Werkzeuge drehen lassen.

Zum Bohren der Löcher verwende ich Bohrer der Größen 0,5mm, 0,8mm und 1,2mm von Proxxon.

iModela kalibieren
Um die Maschine zu kalibrieren muss die iModela Controller Software gestartet werden.

Nachdem Start muss die Software auf Eingabe von G-Code eingestellt werden. Den Einstellungsdialog erreicht man über den Button “Setup”. Dort müssen die Einstellungen wie auf dem Bild vorgenommen werden.

Dann kann das Werkzeug eingespannt werden. Dazu wird der Gravierstichel zuerst grob in die Einspannung gesteckt. Anschließend fährt man die Z-Achse soweit nach unten, dass der Stichel gerade auf der Leiterplatte aufsetzt. Anschließend wird der Gravierstichel mit dem mitgelieferten Werkzeug angezogen.

In der Controller Software wird nun in der Combobox über den Koordinatenwerten die Einstellung G54 gwählt. Anschließend kann man unter “Set Origin Point” in der Combobox auf der rechten Seite den Punkt G54 wählen. Um die Z-Achse nun zu kalibrieren drückt man unter der Kombobox auf Z. Die Achse ist nun auf den Null Punkt eingestellt und kann etwas angehoben werden.

Um die X und Y Achse zu kalibrieren, fährt man die Achsen zunächst zum Werkstück Nullpunkt. Dieser befindet sich, im Falle das der G-Code mit dem Eagle ULP “pcb-gcode” generiert wurde, vorne Rechts. Wenn die Position erreicht ist drückt man den Button mit der Bezeichnung “X/Y”. Somit sind die X und Y ebenfalls kalibriert.

Fräsen
Die Maschine ist nun vorbereitet und der eigentliche Fräsvorgang kann gestartet werden. Hierzu wird in der iModela Software der Button mit der Beschriftung “Cut” angeklickt. Im erschienen Dialog können die Fräsdateien, welche mit Eagle erzeugt wurden, über den “Add” Button geladen werden. Ein Klick auf den Button mit der Beschriftung “Output” startet den Fräsvorgang.

Bohren
Um die Löcher zu bohren geht man genau wie in den beiden vorherigen Schritten vor. Zuerst wird der Bohrer eingespannt. Hier ist dabei darauf zu achten, dass die X und Y Achse nicht neu kalibriert werden dürfen, da ansonsten die Bohrlöcher nicht mehr mit den gefrästen Daten übereinstimmen. Nur die Z Achse muss nach dem Einspannen des jeweiligen Bohrers wieder neu auf den Nullpunkt gesetzt werden. Um die X und Y Achse an den Nullpunkt zu fahren, klickt man auf den Button mit der Beschriftung “X/Y” im Feld Move. Jetzt kann die Z Achse mit dem Bohrer, wie oben beschrieben, erneut auf Null gestellt werden. Wenn die Maschine eingestellt ist, werden die jeweiligen Bohrdaten, genau wie vorher auch, im Dateidialog geladen und anschließend der Vorgang mit “Output” gestartet. Dieser Arbeitsschritt wird für jede Bohrer Größe durchgeführt.

Nacharbeiten
Leider kommt es ab und zu vor, dass an manchen Stellen nicht tief genug gefräst wurde. Solche Stellen kann man z.B. mit einem Cutter nacharbeiten.

Das folgende Video zeigt die iModela bei allen Arbeitsschritten im Einsatz.

Fazit: Die iModela ist ein super Werkzeug um man mal eben einen einlagigen Platinenprototypen herzustellen. Am Ende des Videos sieht man die fertig bestückte Plateine. Es handelt sich dabei um einen Motortreiber, den ich für mein 3D-Drucker Projekt einsetzen werde.

Im letzten Teil habe ich den mechanischen Aufbau der Z/X Ebene beschrieben. In diesem Teil werde ich die Lücken des mechanischen Aufbaus ergänzen. Unter anderem werde ich beschreiben wie ich den Extruder samt Hotend am X-Träger befestigt habe.

Zuerst habe ich den noch fehlenden Antrieb für die Z-Achse gebastelt. Da ich für die Gewindestangen keine 2 Schrittmotoren verwenden wollte habe ich hier nach einer Lösung gesucht um die Gewindestangen gleichzeitig über einen Zahnriemen anzutreiben. Den Zahnriemen und die dazugehörigen Zahnriemenräder habe ich bei eBay gekauft. Da ich leider keinen passenden Schrittmotor aus alten Druckern zur Hand hatte, wurde hier ein NEMA 17 Schrittmotor verbaut. Der Zahnriemen wird durch eine Konstruktion aus Schrauben, Scheiben und Kugellager umgelenkt um die nötige Spannung zu erhalten (siehe Bild). Durch drei Schlitze im oberen Teil des Rahmens kann der Motorhalter verschoben werden und somit der Zahnriemen jederzeit gelockert oder gespannt werden.

Am alten Patronenträger wurde zuerst überflüssiges Plastik mit einem Dremel entfernt und anschließend über vier M3 Schrauben zwei Metallwinkel angebracht. An die Winkel habe ich die Montageplatte für Hotend und den Extruder geschraubt. Da die beim Hotend mitgelieferte Montageplatte zu klein war musste ich zunächst eine neue Montageplatte herstellen. Die neue Platte ist im Vergleich zur mitgelieferten Platte nur ein Stück breiter, was das verschrauben mit den angebrachten Winkeln vereinfacht.

Das folgende Bild zeigt die neue Montageplatte im Verhältnis zum Patronenträger mit den montierten Winkeln. Für die Platte habe ich 3mm starkes MDF verwendet. Damit das Hotend jedoch genau in den dafür vorgesehenen Ausschnitt passte, musste die Platte noch ein wenig nachgeschliffen werden.

Ich erspare mir an dieser Stelle eine genaue Beschreibung über den Zusammenbau von Hotend und Wade Extruder, da es im Netz bereits genügend Beschreibungen zu diesen Themen gibt. Wer an der Montageanleitung für das Arcol Hotend interessiert ist, kann sich in folgendem Wiki umsehen : http://wiki.arcol.hu/arcol-hu-hot-end-v4-assembly. Einen weiteren kurzen Artikel zum Hotend findet man unter http://repraphd.blogspot.de/2012/05/review-arcolhu-v41.html. Den Bausatz für das Hotend habe ich bei Ebay gekauft, es kann aber auch sofort beim Hersteller bezogen werden. Beim von mir gekauften Hotend war eine 0.35mm Düse dabei, ich habe mir aber zusätzlich noch eine 0.5mm Düse gekauft. Die ersten Druckversuche werde ich voraussichtlich erst einmal mit der 0.5mm Düse vornehmen. Man kann alternativ auch ein anderes und eventuell günstigeres Hotend bei Ebay finden.

Wer mehr über den Zusammenbau des Wade Extruders wissen will, der kann sich auf den RepRap Wiki Seiten informieren. Dort findet man einen sehr detaillierten Artikel mit Videos und Bildern, welche den Aufbau des Wade Extruder erläutern. Meinen Extruder habe ich ebenfalls bei einem Ebay Anbieter gekauft.

Nachdem die einzelnen Teile zusammengesetzt waren wurde alles auf der Montageplatte befestigt. Dabei musste ich immer wieder alles zerlegen um die Bohrungen anzupassen. Das ganze war extrem viel Fummelei, hier war jede Menge Geduld erforderlich. Am Ende ließ sich der ganze Aufbau dann aber ohne Probleme mittels der angebrachten Winkel am Patronenträger der X-Achse anbringen. Das Ergebnis ist auf dem folgenden Bild zu sehen.

Um dem mechanischen Aufbau fertig zu stellen, habe ich noch das Heatbed auf dem Scanner befestigt. Dazu wurde ein Aluminium Profil und eine 3mm MDF Platte verwendet. Die Platte hat die Maße 210mm x 210mm und ist somit genau passend für das Heatbed zugeschnitten. Um das Heatbed zu befestigen wurden die beiden Aluminium U-Profile, aus dem Baumarkt, auf eine Länge von 210mm abgeschnitten und an den entsprechenden Stellen Bohrungen angebracht. Das ganze wurde dann wie auf dem Foto zu sehen miteinander verschraubt und anschließend auf dem Träger des Scanners angebracht.

Der fertige Aufbau sieht dann wie auf dem letzten Bild aus. Im Video verwende ich einen der Motortreiber die ich bereits mit der iModela hergestellt habe. Im nächsten Teil der Artikelreihe beschreibe ich dann den Aufbau der von mir angefertigten Elektronik.

Im letzten Teil habe ich über den Druckkopf und das verwendete Hotend geschrieben. Dieser Artikel fällt diesmal leider etwas kürzer aus, da ich mit dem Aufbau der Elektronik noch nicht ganz fertig (unzufrieden) bin.

Veränderungen an der Mechanik ( Update zu Teil 3 )
Während dem Basteln an der Elektronik ist mir aufgefallen, dass beim Anfahren der Y-Achse (Scanner) eine extreme Ruckbewegung in X-Richtung auftritt. Ich dachte dass der in Teil 3 verwendete Scanner sehr gut geeignet sei, da es sich dort noch um einen alten Scanner mit zwei verbauten Stahlwellen handelte. Aktuelle Scanner haben meist nur eine bis keine Stahlwelle als Führung verbaut. Da ich noch einen Scanner mit nur einer Welle rumstehen hatte habe ich mein Glück mit diesem versucht und das Problem somit beseitigen können. Ein wenig verwundert war ich schon, da ich anfangs dachte das zwei Wellen präziser sind als nur eine. Ich empfehle für den Nachbau beispielsweise einen Canon CanoScan LiDE 25, den man bei Ebay gebraucht für wenig Geld kaufen kann. Die folgenden Bilder zeigen noch einmal beide Varianten.

Das Foto zeigt die Variante aus Teil 3 mit zwei Wellen.

Das Foto zeigt die neue Variante, mit einem Scanner in welchem nur eine Stahlwelle verbaut ist. Auf der linken Seite wird der Schlitten über eine Plastikschine geführt.

Weiterhin habe ich den original Schrittmotor an der X-Achse gegen einen NEMA 17 Schrittmotor ausgetauscht, da der in Teil 3 verbaute Motor doch etwas zu schwach war um den Schlitten mit Extruder und Hotend zu bewegen. Hier plane ich aber bereits an einem Umbau mit Getriebe, so dass der kleinere Schrittmotor verwendet werden kann. Der NEMA 17 Schrittmotor soll an dieser Stelle, bis zur ersten lauffähigen Version, als Übergangslösung verwendet werden.

Grundgedanken zur Steuerung und Elektronik
Die Elektronik möchte ich so einfach wie möglich halten, deswegen möchte ich im wesentlichen auch Komponenten verwenden, die man überall kaufen oder mit wenigen Mitteln selber anfertigen kann. Alle Platinen die ich nicht gekauft, sondern selber angefertigt habe sind Single-Layer Platinen. Somit können diese auch ohne Probleme auf Lochraster Platinen aufgebaut werden. Falls es Nachfrage gibt werde ich die Leiterplatten auch in meinem Shop anbieten.

Die Hauptplatine
Als “Mainboard” habe ich mich für einen Arduino entschieden. In meinem Fall setze ich auf einen Seeeduino (einem Arduino Clone). Der Seeeduino bring einige Vorteile gegenüber dem gewöhnlichen Arduino. Der Seeeduino bietet zum Beispiel die Möglichkeit Pinleisten neben den Stackable Headern anzulöten. Dies hat den Vorteil das man Jumper Kabel mit Buchsen verwenden kann, was meiner Meinung nach den Aufbau einfacher und stabiler macht.

Steuerung von Hotend und Themperaturfühler
Zur Steuerung des Hotends habe ich Teile der Reprap Elektronik aus der zweiten Generatrion verwendet. Diese Elektronik scheint zwar auf den ersten Blick veraltet, erfüllt aber hervorragend ihren Zweck. Erste Tests waren sehr zufriedenstellend.
Für diesen Drucker verwende ich den PWM Driver 1.1 zur Ansteuerung des Hotends und den Temperature Sensor 1.1. Beide Schaltpläne dürften selbst dem ungeübten Elektronik-Bastler keine großen Probleme bereiten. Somit gestaltet sich der Nachbau auf Lochraster sehr einfach. Ich habe die PWM Driver Platine mit meiner iModela Fräse hergestellt. Den Temperature Sensor habe ich selbst auch auf Lochraster gelötet, da die Konfiguration der Fräse länger gedauert hätte als die Platine von Hand zu basteln. Das Temperatur Sensor Board könnte man sogar fliegend verkabeln.

PWM Driver 1.1 – erstellt durch Isolationsfräsen

Das PWM Driver Board soll verwendet werden um das Hotend, das Heatbed und einen Lüfter zu betreiben. Der PWM Driver hat drei Ausgänge an denen eine Spannung bis max. 12 Volt anliegen kann. Die Spannung wird durch PWM Ausgänge des Seeeduinos geregelt. Am unteren Rand des Bildes sind vier Pinne zu erkennen, wobei drei Pinne für das PWM Signal genutzt werden und am vierten Pin GND anliegt. Am unteren Rand in der Mitte befindet sich die Spannungsversorgung (12V). Der PWM Driver verfügt über drei Ausgänge die ich wie oben bereits beschrieben belegen möchte:

Ausgang 1: Hotend

Ausgang 2: Lüfter Hotend

Ausgang 3: Heatbed

Temperature Sensor 1.1 – auf Lochraster gelötet

Der Temperatur Sensor besitzt auf einer Seite einen Anschluss für den im Hotend verbauten Thermistor. Auf der anderen Seite drei Pinne mit je einer Belegung für einen Analogen Eingang am Seeeduino, GND und 5V Spannungsversorgung. Die genaue Belegung kann dem Schaltplan im RepRap Wiki entnommen werden.

Motortreiber
Hier habe ich lange Experimente durchgeführt und zahlreiche Platinen gefräst. Die erste Idee basierte auf einem L298 basierenden I2C Treiber, den ich bei meinen Recherchen im Netz gefunden habe. Nach längerem tüfteln habe ich es geschafft eine lauffähige Version von diesem Treiber nachzubauen. Leider wurde der Treiberbaustein sehr schnell extrem heiß und kam somit für mich nicht mehr in Frage. Mein zweiter Versuch stammte aus dem gleichen Blog. Der dort vorgestellte Motortreiber (Steppter Driver Version 4) verhält sich wie die gängigen Treiber und wird über 3 Pinne Enable/Step/Dir angesteuert. Auch hiervon habe ich eine lauffähige Version gebaut. Am Ende des folgenden Videos kann man den fertigen Treiber kurz im Betrieb sehen.

Dieser Motortreiber ist allerdings schwieriger herzustellen (selbst mit Fräse), deswegen habe ich um einen einfachen und unkomplizierten Nachbau zu ermöglichen, auf den beliebten Easydriver Schrittmotortreiber zurückgegirffen. Insgesamt werden vier EasyDriver benötigt. Der Treiber ist pro Stück bereits zu einem Preis von 7 – 10 € zu haben.

Bei meinen ersten Versuchen habe ich alle oben beschriebenen Komponenten verkabelt. Ein erster Test der Firmware und der Hostsoftware war sehr vielversprechend. Alle Achsen ließen sich ohne Probleme über die Hostsoftware Pronterface ansprechen. Extruder mit Hotend haben Material ausgegeben. Das Hotend wurde konstant auf Temperatur gehalten. Im allgemeinen funktioniert also alles wie geplant.

Leider ist mir bei den Versuchen auch einer der Motortreiber durch einen Kurzschluss abgeraucht (auf dem Bild oben der zweite von rechts). Scheinbar durch zu schlampige Verkabelung. Zur Zeit entwerfe ich ein Shield für den Seeeduino, auf welches die Motortreiber aufgesteckt werden können. Somit entfällt ein großer Teil der Verkabelung und das ganze wird übersichtlicher und hoffentlich auch “Kurzschlußsicher”.

Im nächsten Teil werde ich über die neue Verkabelung und über die verwendetet Firmware mit zugehöriger Konfiguration und Hostsoftware schreiben. Unter anderem werde ich dort auch beschreiben wie ich eine erste Kalibrierung der Motoren durchgeführt habe. Dann wird es auch wieder ein Video mit den ersten Testergebnissen geben.

Wie ich in meinen Artikeln über das herstellen von Platinen mit der iModela schon angekündigt hatte, habe ich nun die Fräse umgebaut. Meine iModela kann jetzt auch Werkzeuge mit einem Schaftdurchmesser von 1/8″ aufnehmen.

Zeichnung
Zunächst habe ich die Spindel ausgebaut. Hierzu gibt es ein interessantes Video von Roland bei Youtube:

Nachdem Ausbau wurde die Spindel vermessen. Hierzu habe ich einen Digitalen Messschieber verwendet. Anschließend wurde die Zeichnung angefertigt. Auf dem folgenden Bild ist die Zeichnung der Spindel mit allen Maßen zu sehen. Für das Anfertigen der Zeichnung möchte ich mich an dieser Stelle bei Tilman bedanken. Die Zeichnung kann unter folgendem Link als PDF heruntergeladen werden.

Die Bohrung mit der Einkerbung in der Mitte der Spindel ist nicht bemaßt. Es handelt sich bei dieser Bohrung scheinbar um einen Teil des Mechanismus der für das Messen der Spindeldrehzal zuständig ist. Ich vermute dass die Spindeldrehzahl optisch gemessen wird. Die Einkerbung kann später noch vergrößert werden falls die Drehzahl beim ersten Fräsversuch nicht hundertprozentig stimmen sollte. Da ich selbst nicht über eine Drehbank verfüge, wurde sie Spindel von einem Freund angefertigt. Auch dafür möchte ich mich noch einmal bedanken. Auf dem folgenden Bild sind beide Spindeln zu sehen. Im Vordergrund die original Spindel von Roland und im Hintergrund die neue Spindel mit einer 1/8 Zoll Bohrung.

Der erste Fräsversuch mit der neuen Spindel brachte folgendes Ergebnis unter Verwendung von Graviersticheln mit 40° Winkel und den Einstellungen aus einem der letzten Artikel zum Thema Platinen fräsen mit Eagle.

Vor einiger Zeit bin ich, auf der Suche nach einem günstigen Arduino, auf das Nanino Projekt von Johan von Konov aufmerksam geworden.

Es handelt sich dabei um einen Single-Layer minimal bestückten Arduino Clone. Diese kleine Platine hat den Vorteil das sie sich leicht ätzen bzw. fräsen lässt. Da ich vorzugsweise meine Platinen fräse, verwende ich zum erzeugen des G-Codes immer das Eagle ULP pcb-gcode. Bisher habe ich leider keine Nanino Eagle Files finden können. Deshalb habe ich kurzerhand ein Eagle Design erstellt. Da ich noch keine Zeit hatte das Board zu fräsen und zu bestücken, ist das ganze noch nicht getestet. Zum erstellen von Schaltplan und Layout habe ich die Eagle Bibliothek von Adafruit verwendet.

Zum Programmieren wird ein FTDI Breakout Board benötigt.

Den Download der Files gibt es bei GitHub : https://github.com/mariolukas/nanino-eagle

Lizenz:

Im letzten Teil bin ich kurz auf die verwendete Elektronik eingegangen. In diesem Teil werde ich weitere Details zur Elektronik erläutern und erste Druckergebnisse präsentieren. Wie man am Titelbild dieses Artikels schon erkennen kann nähert sich das Projekt der “Fertigstellung”.

Änderungen am Aufbau
Wie im letzten Drucker Artikel gibt es auch diesmal am Anfang die wichtigsten Umbauten. Sehr viele Veränderungen gab es am Druckkopf. Ich habe zunächst den Wade Extruder durch Greg’s Wade Extruder ersetzt. Greg’s Extruder bringt im Vergleich zum Wade Extruder einige Design Verbesserungen mit. Zum Beispiel kann Greg’s Extruder ganz einfach durch das Lösen von nur zwei schrauben seitlich geöffnet werden. Dieser Mechanismus erleichtert das Reinigen des Extruders ungemein, da es hin un wieder doch vorkommt das Filament Abrieb in der Vortrieb Schraube (hobbed bold) zurück bleibt. Dieser Abrieb kann zu schlechten Druckergebissen führen.

Das linke Bild zeigt den Wade Extruder und das rechte Bild den viel schlankeren Greg’s Wade Extruder.

Die nächste Veränderung am Druckkopf ist das Hotend. Leider kam ich mit dem arcol Hotend nicht wirklich klar. Das größte Problem war die nicht gleichmäßige Fördermenge von Filament. Es kam immer wieder vor dass der Extruder fest hing. Möglicherweise habe ich das Hotend auch beschädigt beim Versuch eine neue Düse dran zu schrauben. Am Ende habe ich mich dann für das günstigere J-Head MK-IV Hotend mit 0.3 mm Düse entschieden. Bisher funktioniert das Hotend einwandfrei. Ein riesiger Vorteil dieses Hotends ist das man es schon für unter 40 Euro bei eBay oder in diversen Online Shops fertig aufgebaut kaufen kann. Dadurch erspart man sich teilweise viel Fummelei an empfindlichen Teilen.

Hier ist auf der linken Seite das aktuelle J-Head Hotend zu sehen und rechts das vorher verwendete arcol Hotend. Das J-Head sieht in seiner Verarbeitung auch etwas sauberer aus, da man Heizung und Temperatursensor nicht mit hitzebeständigem Zement (schwarzer Klumpen am arcol Hotend) anbringt, sondern über Klemmschrauben befestigen kann, was die Funktion scheinbar jedoch nicht beeinträchtigt.

Eine weitere Änderung wurde am Riemenantrieb der Z-Achse vorgenommen. Da es beim Betrieb öfter zu Schrittverlusten in Z-Richtung kam war klar das es nur zwei Gründe haben konnte. Entweder die Konstruktion läuft nicht leicht genug oder der Motor ist zu schwach. Um mir den Aufwand einer neuen Z-Achsen Konstruktion zu ersparen habe ich versucht dem Antrieb etwas mehr Kraft zu verleihen. Hierzu habe ich eine Zahnradübersetzung zwischen Motor und Antriebsriemen gebastelt. Das folgende Bild zeigt die neue und funktionierende Konstruktion. Seither gab es keine Probleme mit Schirttverlusten bei der Z-Achse. Das ganze ist natürlich auch von der Motorgeschwindigkeit abhängig. Die maximale Geschwindigkeit kann aber in der Firmware eingestellt werden. Es kann hilfreich sein, wenn man mit verschiedenen Geschwindigkeiten einfach rumspielt um die perfekte Einstellung zu finden.

Neuerungen in diesem Teil
Die bisher Größte Neuerung ist die Verkabelung der Elektronik. Im letzten Teil habe ich bereits die verwendeten Komponenten beschrieben. Es hat sich nichts daran verändert. Lediglich die Easy Driver wurden auf eine Lochraster Platine gelötet und mit Pinheadern versehen, somit ist die Verkabelung sauberer und einfacher. Das Problem mit dem durchbrennen der Treiber wurde auch gelöst. Der Schaden wurde durch eine fehlerhafte Verkabelung verursacht. Hinzugekommen sind noch 3 Enschalter für X-Achsen Minimum Position, Y-Achsen Minimum Position und Z-Achsen Minimum Position. Alle Endschalter sind dabei alten Druckern entnommen. Die Endschalter für X- und Y-Achse sind mechanisch, für die Z-Achse wurde ein Optischer Endschalter verwendet. Die Verkabelung und Elektronik für Endschalter sind im RepRap Wiki sehr gut beschrieben.

Mit den 4 Motortreibern, den Endschaltern, Anschlüsse für Hotend und Heizbett und den Temperatursensoren ist der Arduino bis zum letzten Pin belegt. Auf dem folgenden Bild ist die Verkabelung der ersten Versuche zu sehen. Nachdem ich sicher war das alles gut funktionierte wurde ordentlich neu verkabelt.
Ich plane an zwei Arduino Shield Erweiterungen für den einfachen Nachbau dieses oder eines ähnlichen Druckers. Das eine Shield soll vier Pololu Motortreiber aufnehmen können und ist somit auch für andere CNC Projekte geeignet. Ich setze bei dem Shield absichtlich auf die Pololu Treiber, da diese kleiner sind und somit besser auf ein Shield passen. An der Funktion, Vekableung und am Preis wird sich dadurch nichts verändern. Das zweite Shield ist dann der PWM Treiber für die Heizung und bekommt zusätzlich Aschnlussklemmen für die Sensoren und Endschalter. Wenn interesse besteht, bitte in die Kommentare schreiben damit ich abschätzen kann wie viele Platinen ich herstellen lasse.

Da ich einen kleinen Arduino (Clone) verwende und nicht den Arduino Mega, kam für mich eigentlich nur eine Firmware in Frage. Ich verwende für meinen Drucker die Teacup Firmware. Teacup ist sehr schlank und passt auch noch ohne Probleme auf einen Atmega 328. Also genau das richtige für einen Arduino
UNO, Duemilanove oder einen kompatiblen Arduino Clone (wie in meinem Fall der Seeeduino). Die Firmware bringt eine Datei namens config.h mit. Dort müssen nur die Hardwarerelevanten Einstellungen getroffen und anschließend mit der Arduino IDE auf den Controller geladen werden. Im Download Bereich meines Blogs kann die config.h für meinen Drucker heruntergeladen werden. Als Hostsoftware verwende ich Pronterface. Mit Pronterface können die Achse manuell verfahren oder der Drucker mit g-code gefüttert werden. Eine genaue Beschreibung der Software würde diesen Artikel sprengen. Ich werde zur Software einen anderen Artikel schreiben.

Um das Druckbett besser kalibrieren zu können habe ich die Konstruktion des Druckbetts ebenfalls leicht modifiziert. Das Druckbett ist jetzt auf Federn gelagert. Somit ist es möglich das Druckbett in seiner Höhe zu verstellen um eine gleichmäßige Ausrichtung hinzubekommen. Die richtige Kalibrierung des Druckbetts ist sehr wichtig, da es sonst passieren kann das die einzelnen Schichten nicht gleichmäßig gedruckt werden. Dies kann zum Beispiel dazu führen dass sich der Druck während des Druckens vom Druckbett löst (warping Effekt).

Da das Heatbed nicht hundert prozentig gerade ist und sich beim erhitzen manchmal leicht wölbt, ist es nicht ratsam direkt auf das Heatbed zu drucken. Besser eignen sich Glas- oder Metallplatten. Da beides nicht unbedingt günstig ist gibt es auch hier die Sparlösung, nämlich die gute alte IKEA Spiegelfliese. Die Spiegelfliese von IKEA hat bereits die korrekten Maße und passt genau auf das Heizbett. Das ganze wird mit Klammern aus dem Bürobedarf am Heizbett festgeklemmt. Bisher haben die Fliesen den Temperaturen gut standgehalten. Um die Haftung des Drucks zu verbessern habe ich die Fliese noch mit Kapton Band beklebt. BeimKapton Band scheint es sich aber um eine Glaubensfrage zu handeln. Meine Erfahrung besagt jedenfalls das der Druck mit Kapton Band wesentlich besser auf der Druckplatte hält.

Als Stromversorgung kommt ein altes ATX Netzteil zum Einsatz. Das Netzteil liefert 12 Volt Spannung für die Motoren, das Hotend und das Druckbett. Sowie 5 Volt Betriebsspannung für Sensorik und Elektronik. Hier ist vielleicht noch anzumerken, dass PC Netzteile nicht für den 3D Drucker Bau gemacht wurden! Es könnte also passieren das euch das Ding abraucht. Vorsicht!

Die folgenden Bilder geben eine kleine Vorschau auf den nächsten Artikel. Dort werde ich meine derzeitigen Basteleien an dem Gerät beschreiben. Der nächste Artikel behandelt die Kalibrierung des Druckers, die genaue Einstellung der Firmware und Hostsoftware. Auf den Bildern sind die ersten Druckversuche zu sehen.

Hier wurde eine Thin Wall Test Datei gedruckt. Von links nach rechts sind die Ergebnisse vom ersten bis zu einem der letzten Drucke dargestellt. Bei dem Stück auf der linken Seite stimmten die Einstellungen der Achsen noch nicht, es ist deswegen sehr viel kleiner als die anderen. Ungefähr bei dem mittleren Versuch ist zu sehen dass die Schichten deutlich dünner werden, dort bin ich zum J-Head mit kleinerer Düse gewechselt.

Auf dem folgenden Bild ist der 20×20 mm Box Druck zu sehen. Auch hier habe ich noch kleine Probleme. Wieder von links nach rechts vom ersten Versuch bis zu einem der letzten Versuche. Man sieht deutlich dass sich die Schichten noch verschieben. Erst dachte ich das es ein Mechanisches Problem sei. Da die Thin Wall Drucke keine Verschiebung aufweisen gehe ich davon aus das die Motoren Schritte verlieren. Ein möglicher Grund dafür könnten zu heiße Motortreiber sein. Alternativ wollte ich noch an den Potis der Treiber drehen. Bis zum nächsten Artikel habe ich das Problem hoffentlich im Griff. Ein Video ist überfällig.

Zum guten Schluß noch mal ein komplettes Foto der aktuellen Verion. Ich werde versuchen den nächsten Artikel schneller zu schreiben, denn dann wird es wirkklich interessant. Bleibt nur zu sagen : Keep on reading!

Im letzten Teil habe ich über einige Änderungen am Aufbau und ein wenig über die von mir verbaute Elektronik geschrieben. Dieser Teil soll vorerst der letzte Teil dieser Artikelreihe werden, da der Drucker mittlerweile recht gut funktioniert. Ich werde aber natürlich auch weiterhin über kleine Umbauten und Feintuning berichten. In diesem Teil werde ich ein wenig über die Verwendete Software schreiben.

Firmware
Im vorangegangen Teil habe ich bereits erwähnt das ich als Firmware für den Arduino auf die Teacup Firmware gesetzt habe. In erster Linie habe ich mich für diese Firmware entschieden da sie noch gerade so auf einen Arduino UNO ( oder kompatibel) passt. Darüber hinaus ist sie komplett in c geschrieben und kommt ohne Arduino Libraries aus, lässt sich jedoch trotzdem über die Arduino IDE problemlos auf dem Arduino installieren. Es ist somit also möglich einen kleinen Arduino zu verwenden und nicht den Arduino MEGA, was einige Euros erspart. Eine gelungene Seite zum Einstellen der wichtigsten Firmware Werte ist der RepRap Calculator von Josef Pursa.

Steuerungs Software
Als Software zum Steuern des 3D Druckers verwende ich Printrun. Printrun bringt einige Tools mit, die das handling mit G-Code vereinfachen. Ich verwende zum steuern meines Druckers das Programm Pronterface, welches im Printrun Paket enthalten ist. Nach dem Starten der Software erscheint ein einfach gestaltetes Interface mit dem sich jeder 3D Drucker leicht bedienen lässt. Pronterface läuft unter Windows, Linux und MAC.

Pronterface ist im wesentlichen selbsterklärend und bedarf nur weniger Worte. Die software kann verwendet werden um die Achsen einzeln anzusteuern oder um den Drucker mit G-Code zu füttern. Die manuelle Achssteuerung kann über die Pfeilicons auf der Linken Seite vorgenommen werden. Auf der rechten Seite befindet sich eine Textbox in der Statusmeldungen angezeigt werden. In der Zeile darunter kann man direkt G-Code Befehle Zeilenweise an den Drucker senden. Über den Button Load File können Dateien geladen werden. Pronterface kann G-Code Dateien laden. Falls ein Slicer wie beispielsweise Skeinforge oder Slic3r in Pronterface konfiguriert sind, können auch STL Dateien geladen werden. Das Slicing erfolgt dann automatisch. Als Slicer verwende ich Slic3r.

Slicer
Ein Slicer wird verwendet um aus den 3D Objekt Dateien (bspw. STL) G-Code zu erzeugen. Wie oben beschrieben habe ich mich für Sli3er entschieden. Da das ebenfalls viel verwendete Skeinforge mir für den Anfang zu komplex erschien. Slic3r bietet gerade für den Anfänger einen leichten Einstieg, da sich viele der Gesamteinstellungen von Sli3r schon aus der Grundeinstellung berechnet werden. Im Download Bereich habe ich einen Export meiner Konfiguration bereitgestellt. Es empfiehlt sich trotzdem den Konfigurations Assistent von Sli3r zu benutzen. Dieser wird beim ersten Start ausgeführt und fragt nach einigen Grundlegenden Parametern des Druckers (bspw. Düsendurchmesser).
Nach der Erstkonfiguration mit Hilfe des Assistenten konnte ich bereits brauchbare Druckergebnisse erzielen.

In Verbindung mit Teacup sollte jedoch beim G-Code Typ RepRap gewählt werden. Ich habe mehrfach versucht Teacup zu wählen was allerdings nicht zum Erfolg führte. Um das Druckergebnis zu verbessern muss mit den Sli3r Werten rumgespielt werden. Es lohnt sich auch einen Blick auf das Tutorial zum Einstellen von Sli3r zu werfen.

Zusammenspiel der Software
Um nun einen Druck zu starten lade ich die gewünschte STL Datei in Slic3er, anschließend klicke ich dort auf Export G-Code. Nach einiger Zeit wurde eine G-Code Datei erzeugt. Nun starte ich Pronterface und verbinde mit mit dem Drucker über den Connect Button. Anschlißend lade ich die erzeugte G-Code Datei. Danach schalte ich Hotend und Heatbed ein. Wenn die gewünschte Temperatur (Heatbed:60°C, Hotend:180°C) erreicht ist, starte ich den Druckvorgang über den Print Button.

Zusammenfassung

Hier noch mal alle Teile im Überblick:

Teil 1 – Der Anfang
Teil 2 – Mechnischer Aufbau Teil 1
Teil 3 – Mechnischer Aufbau Teil 2
Teil 4 – Die Elektronik
Teil 5 – Erste Druckergebnisse

Verwendete Teile:

• 1x Arduino
• 4x EasyDriver Schrittmotortreiber
• 1x Heatbed
• 1x J-Head Hotend (0.4mm)
• 1x Wade Extruder
• 1x alter Scanner
• 1x alter Tintenstrahldrucker
• 3x Endschalter aus alten Druckern
• 1x altes PC Netzteil
• 1x Zahnriemen
• diverse Kugellager
• Holzreste aus dem Baumarkt
• diverse Schrauben und Winkel aus dem Baumarkt

Das folgende Video zeigt den Drucker beim Drucken.

Da die Fabscan Software zur Zeit nur unter Mac OSX – 10.8.3 Mountain Lion läuft, habe ich mich ein wenig mit der Portierung beschäftigt.
Herausgekommen ist dabei eine auf Ubuntu 12.04 (32 bit) basierende Live CD. Mit dieser CD kann die Fabscan Software gestartet werden und eine Punktwolke erzeugt werden. Diese erste Version ist noch nicht sehr stabil. In der kommenden Zeit werde ich versuchen das Image aktuell zu halten.

Hier der Link: Dropbox
Alternativ : uploaded.to

Die Arbeiten an ein einer neuen FabScan Ubuntu Live DVD sind abgeschlossen. Aus der CD ist eine DVD geworden, da noch eine ganze Menge Tools hinzugekommen sind. Es ist nun zum Beispiel möglich die gescannten Objekte nachzubearbeiten. Außerdem bringt die neue DVD noch andere nützliche “Maker” Tools mit.

Die neue DVD liefert unter anderem folgende Tools mit aus:

• FabScan Software in (Version 100.8)
• Powercrust
• VisiCut (Version 1.7-53)
• Slic3r (Version 0.9.10b)
• Pronterface
• OpenScad
• MeshLab
• Arduino IDE

Starten der FabScan Software
Die FabScan Software befindet sich im Verzeichnis “/home/ubuntu/FabScan” und kann von dort aus gestartet werden. Um die Software zu Starten gibt es zwei Möglichkeiten.

Möglichkeit 1: Terminal
Zuerset öffnet man ein Terminal durch Klicken auf das Ubuntu Symbol im Launcher oben links. Anschließend tippt man das Wort Terminal in die Suchbar ein. Das Terminal Symbol erscheint. Durch klicken öffnet man das Terminal.

Im Terminal startet man anschließend die FabScan Software durch eingabe folgender Befehle:
Wechseln in das FabScan Verzeichnis

cd FabScan


Starten der FabScan Software

./FabScan100


Diese Methode hat den Vorteil das man im Terminal Programm Ausgaben sehen kann. Man weiss also ob die FabScan Software noch arbeitet auch wenn das Programm Fenster nicht den Eindruck verleiht.

Möglichkeit 2: File Dialog
Hierzu klickt man im Ubuntu Launcher auf das zweite Symbol oben links (Files). Im erscheinenden Fenster öffnet man das Verzeichnis FabScan. Im Verzeichnis FabScan startet man die FabScan Software durch anklicken der Datei FabScan100

Download
Die Downloads sind zu finden unter:
Mirror 1 (mariolukas.de 1,2 GB)
Mirror 2 (uploaded.to Size: 1,2 GB )

Und wieder einmal ist es mir gelungen eine Modifikation bzw. einen netten Umbau für das Spiel Looping Louie herzustellen. Da mein neuer Prusa i3 3D Drucker endlich fertig aufgebaut und einsatzbereit ist, konnte ich eine alte Idee wieder aufgreifen.

Bisher war es immer sehr mühsam ein Looping Louie Spiel auf acht Spieler umzurüsten. Die meisten umbauten basieren auf einer Grundplatte auf der anschließen weitere vier Arme verschraubt werden. Das ganze wird dann sehr schwer zu transportieren und sehr unhandlich. Deshalb habe ich schon seit längerer Zeit nach einer einfachen Lösung für dieses Problem gesucht.

Also habe ich kurzerhand mit OpenSCAD ein Verbindungsstück entworfen. Der erste Entwurf (auf dem Foto links) passte leider nicht genau. Also habe ich das Design noch einmal überarbeitet. Herausgekommen ist ein kurzes Verbindungsstück welches an die Basis des Spiels geklebt werden kann. Sekundenkleber oder Heißkleber haben sich als geeignet herausgestellt.

Diese Version werde ich versuchen in meinem Shop anzubieten. Eine weitere Idee ist/war das ganz ohne Kleber benutzbar zu machen. Das habe ich, wie im Artikel Bild (oben) und auf den folgenden Bildern zu sehen ist, auch versucht. Dabei herausgekommen ist ein Adapter zum Aufstecken an den anderen Armen, welcher einen Ausleger für jeweils einen weiteren Arm zur Verfügung stellt.

Aufgrund der langen Druckzeiten werde ich diese Version wohl vorerst nicht in meinem Shop zum Verkauf anbieten.

Bald kommt eine neue Version meines Looping Louie Tuning Bausatz. Die neue Version bring viele neue Möglichkeiten mit, die es bisher so bei keinem Umbau gab.

Jeder der bereits die erste Version des Kamikaze Louie Bausatzes besitzt kann beruhigt sein, denn es wird ein Upgrade Kit geben.

Jeder der über einen 3D Drucker verfügt oder Zugang zu einem 3D Drucker hat kann diesen Adapter selber ausdrucken. Die Dateien findet man unter http://www.thingiverse.com/thing:118022

Damit ich ungefähr abschätzen kann wieviel Interesse an dieser 8 Spieler Looping Louie Modifikation besteht schreibt ein Kommentar. Sollte euch der Beitrag gefallen haben dann wäre ich euch sehr Dankbar wenn ihr ihn teilt.

Am 7. und 8. September fand in Kerkrade an der Niederländischen Grenze, in der nähe von Aachen, eine Mini Makerfaire statt.

Das Museum “Discovery Center Continium“ bot die beste Atmosphäre die man sich für eine Makerfaire vorstellen kann. Neben Fablabs und sehr vielen anderen Ausstellern war auch ich mit einem Stand dort vertreten.

Ich präsentierte dort meine aus Schrott gebauten Projekte, wie bspw. den Toilettenpapier Drucker und den 3D Drucker, aber auch einige Neuheiten. Unter anderem den Prototypen des Looping Louie “Autopilot” und Looping Louie Mind Flex Hack.

An dieser Stelle sollen diese beiden genannten Projekte vorerst nur als Vorschau auf die nächsten beiden Artikel dienen. In den folgenden Artikel werde ich detailiert schildern worum es bei diesen beiden Looping Louie Erweiterungen geht.

Aber auch der 8er Looping Louie Adapter und mein Kamikaze Louie Tuning Bausatz zum verändern der Spielgeschwindigkeit weckten wieder einmal reges Interesse.

Vor allem Kindern bereitete der neue Looping Louie Hack eine Menge Spaß.

Aufgrund des hohen Besucheraufkommens an meinem Stand hatte ich leider nicht genügend Zeit Bilder anderer Aussteller zu machen. Deshalb verweise ich an dieser Stelle auf die detaillierteren Berichte auf anderen Blogs:

• oreillyblog
• tinkerthon

Alles in Einem war die Mini Makerfaire Kerkrade sehr gelungen und man kann nur auf eine Neuauflage im nächsten Jahr hoffen. Einige neue Ideen für mögliche Makerfaire Projekte 2014 habe ich bereits.

Am Ende gibt’s noch ein Video von René Bohne, welches auch auf seinem Youtube Channel zu finden ist. Dort findet man im übrigen auch einige Videos der vergangenen Dorkbot Treffen aus Aachen, wo ich hin und wieder mit meinen Projekten anzutreffen bin.

Im Rahmen des Make Light 2013 Wettbewerb habe ich in der letzten Woche einen “intelligenten” Getränkeuntersetzer gebaut. Das Motto des Wettbewerbs lautet: “Wer (er)schafft das beste DIY-Projekt zum Thema ‘Intelligentes Licht’”.

Meine Idee zu diesem Thema besteht aus einem Getränke Untersetzer der erkennen kann welches Getränk oder Gefäß darauf steht. Um dies zu erreichen, wurden von mir 2 Sensoren verbaut. Zum einen ein Drucksensor und zum anderen ein Temperatursensor.

Der Drucksensor wurde dabei aus Velostat hergestellt und befindet sich im unteren Teil des Untersetzers.
Bei dem Temperatur Sensor handelt es sich um einen TMP006 von Texas Instruments. Da der Baustein sehr klein ist und die Zeit fehlte eine geeignete Platine herzustellen habe ich kurzerhand auf das TMP006 Breakout Board von Adafruit zurückgegriffen.

Das besondere an diesem Sensor besteht darin dass die Temperatur nicht durch Kontakt des Sensors mit der Oberfläche des Objekts gemessen wird, sondern der TMP006 verwendet eine Thermosäule zum Absorbieren der von der zu messenden Oberfläche ausgesendeten Infrarotstrahlung und ermittelt anhand des auf diese Weise an der Thermosäule entstehenden Spannungsunterschiedes die Temperatur der Objektoberfläche. Der Sensor kann über I2C angesprochen werden und liefert direkt die Temperatur in °C.

Zum Steuern des Untersetzers kommt ein Wattuino von Watterott zum Einsatz. Der Wattuino ist kleines Arduino Board welches kompatibel zum Arduino Mini ist. Das Board ist sehr klein und eignet sich somit hervorragend für dieses Projekt.

Das Gehäuse ist natürlich auf einem 3D Drucker ausgedruckt. Ich habe in der Vergangenen Woche sehr viel mit verschiedenen Materialien experimentiert. Angefangen mit Plexiglas Scheiben welche nur durch den LED Strip (WS2812) aussen gehalten wurden. Leider erwies sich bei diesen Versuchen die geringe Bauhöhe als ungeeignet. Der 3D Druck rettete das Projekt anschließend dadurch, dass ich den Coaster erhöhen konnte. Somit fand dann auch der kleine 3.7v LiPo Akku darin seinen Platz. Das gedruckte Gehäuse hat darüber hinaus den Vorteil das das Licht der LED’s sehr diffus wirkt. Hier unterscheidet sich der Smart Coaster auch von anderen blinkenden LED Untersetzern. Die meisten Untersetzer die ich bisher gesehen habe leuchten in kalten grellen Farben, so das man teilweise geblendet wird.

Durch Profile die aus den beiden Sensorendaten erzeugt wurden kann der Smart Coaster zwischen verschiedenen Gläsern und deren Inhalten unterscheiden. So wird zum Beispiel bei kalten Getränken oder leeren Gefäßen die Farbe blau angezeigt. Bei Heißen Getränken leuchtet der Untersetzer in der Farbe rot. Bei Cocktails wird ein wechselndes Farbspiel angezeigt.

Um das Sketch auf den Wattuino zu bringen benötigt man noch ein FTDI Breakout Board, dieses ist ebenfalls bei Watterott erhältlich.
Das Arduino Sketch gibt es hier im Download Bereich. Die Vorlage für den 3D Druck findet man bei Thingiverse. Und ein PDF mit der Bauanleitung findet man unter diesem Link, wo man eben auch über einen Klick auf “Gefällt mir” für mich abstimmen kann.

Es gibt bereits Ideen den Smart Coaster auch zum Party Spiel umzurüsten. Dazu werde ich allerdings einen eigenen Artikel verfassen.

Eine komplette Aufbauanleitung gibt es hier!

Vor einigen Wochen habe ich in Kerkrade mein Makerfaire Projekt vorgestellt. Dabei handelte es sich um einen neuen Looping Louie Hack.

Dieses Projekt besteht eigentlich aus zwei Teilprojekten, zum einen aus dem Looping Louie Mind Controller und zum anderen aus meinem Looping Louie Autopilot. In diesem Artikel werde ich mich auf den Mind Controller beziehen. Dem Autopilot widme ich einen eigenen Artikel, da ich diesen als Bausatz in meinem Shop anbieten möchte. Allen die bereits auf den achter Louie Adapter warten, sei gesagt auch dieser wird spätestens um die Weihnachtszeit im Shop erscheinen.

Die Basis für den Mind Flex gesteuerten Looping Louie besteht wie oben schon erwähnt aus meiner Autopilot Mechanik. Dabei handelt es sich um einen kleinen Modellbau Servo welcher über einen Ultraschallsensor und eine kleine Steuerplatine den Wippenarm betätigt. Der Arm wird dabei über ein Gummiband vorgespannt. Das Servo löst den Arm aus und spannt anschließend wieder das Gummiband. Alle Halterungen stammen aus dem 3D Drucker.

Die Idee besteht nun darin, das Servo über Gedanken auszulösen. Inspiriert wurde ich durch ein Werbevideo welches ich vor einiger Zeit bei Youtube gesehen habe.

Nach kurzer Recherche im Netz habe ich dann schließlich das Spiel Mind Flex gefunden. Dieses ist bei eBay für wenige Euro zu finden. Außerdem gab es bereits einen Hack und die passenden Arduino Bibliotheken. Auf dem Frontier Nerds Blog findet man eine Anleitung wie man an die Daten des Headsets gelangen kann.

Vom Mind Flex wird also nur das Headset benötigt. Laut der Anleitung im oben genannten Blog findet man wie beschrieben den RX Pin, welcher die Daten vom Neurochip an einen Arduino liefern kann. Im Prinzip genügt es dort eine Litze anzulöten welche anschließend mit dem TX Pin des Arduinos verbunden wird. Nach installieren der Brain Library und entsprechendem Beispiel Sketsch empfängt der Arduino Daten vom Headset.

Die Kabelanbindung reichte zunächst für erste Experimente. Allerdings sollte das Headset über Funk mit dem Arduino verbunden sein. Als einfachste Lösung sollte sich dann eine Serielle Bluetooth Brücke erweisen. Diese Brücke kann mit dem Bluetooth Modul BTM400_6B HC-05 umgesetzt werden. Das Modul ist relativ kostengünstig. Man benötigt 2 Module. Das erste wird im Slave Modus betrieben und das andere im Master Modus. Eine genaue Beschreibung zur Konfiguration des Slave Modus findet man hier. Außerdem benötigt man noch die Hardware Adresse des Slave Moduls. Zum Konfigurieren werden AT Befehle verwendet. Entsprechende Befehle können dem Datenblatt entnommen werden.

In der Konfiguration des Master Moduls muss mittels AT-BIND die ermittelte Hardwareadresse des Slave Moduls gesetzt werden. Anschließend können die Module mit Spannung versorgt werden. Die Module verbinden sich dann automatisch und die Brücke steht. Den RX Pin des Headsets verbindet man mit TX des Slave moduls und den TX Pin des Master Moduls mit RX des Arduinos. Nach dem Upload des Beispiel Programms aus der Brain Library ist der Arduino mit dem Headset verbunden. Zum Visualisieren kann man Processing und Brain Graph verwenden.

Links das Arduino Shield mit dem Master Modul. Rechts der Prototyp für den Autopilot.

Ich habe das Master Modul auf einer selbst geäzten Platine montiert und zusätzlich noch Status LED’s angebracht welche den “Konzentrationswert” anzeigen. Mit ein paar zusätzlichen Code Zeilen und der Arduino Servo Library konnte ich dann das Servo über Gedanken auslösen.

Das Projekt war auf der Mini Makerfaire in Kerkrade ein richtiger Erfolg. Gerade bei Kindern kam dieser Hack sehr gut an.