DIY – Hexapod als neue Hausspinne

Ein schon langes geplantes Projekt, dass ich aber auch lange mangels Zeit verschieben musste, war ein Hexapod aus eigener Fertigung. Die Dinger sind einfach cool und die Steuerung dazu hat auch einen gewissen Reiz. Da ich derzeit pandemiebedingt deutlich mehr Zeit habe sollte ich endlich mal anfangen und das Teil auf den Weg bringen.

Projekt: Hexapod 12 DOF

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: – eigenes Projekt –

Ziel:
Um sich an das Thema ranzutasten, soll es erst mal ein fertiges Modell aus dem reichen Fundus von Thingiverse.com sein. Da es primär dazu dient etwas Spaß zu haben und was dabei zu lernen, bleibt es kleines Modell mit Mikroservos und einfacher Elektronik. Wenn möglich, sollten Bestandsteile Verwendung finden.

Konzept:
Ein tolles Modell findet sich schnell hier. Das Modell Hexro von Nuttapon Poncharernpong bietet 12 Freiheitsgrade (2 Gelenke pro Bein, 6 Beine) und eine symmetrische Anordnung. Vorgesehen sind SG90-Servos die sehr günstig zu bekommen sind. Die Ansteuerung dazu kann ich mit einem PCA9685 Modul einfach bekommen. Als Controller ist erst mal ein Arduino Uno drin, später dann wahrscheinlich ein ESP32 (wegen dem WLAN-Interface). Stromversorgung soll über ein 18650 Li-Ion Akku mit einem fertigen Halter nebst Ladeelektronik funktionieren. Am Ende wäre das Ding also kabelunabhängig.

3D-Druck:
Das Modell kann gut über meinen Ender-3 gedruckt werden. Die ersten Drucke mache ich mit schwarzen PLA, dass im Ergebnis recht steife Modelle schafft. Leider bekomme ich damit (zumindest bei einem Teil) die Stützstrukturen nicht rausgebrochen (entweder das Teil oder das Werkzeug bricht).
Daher Wechsel auf eine weiße Variante mit der dann am Ende alles recht ordentlich läuft. Ich brauche aber sehr viele Teile (in Summe 50), daher dauert das Drucken doch ein paar Tage. Vom Ergebnis bin ich selber positiv überrascht, bisher ist das sowohl mein größtes Printprojekt als auch mein erstes an dem wirklich eine gewisse Genauigkeit erforderlich ist. Nach dem üblichen Anfangsproblemen (Leveling, Parametrisierung) kommt aber ein Teil nach dem anderen raus, und bis auf einem Filamentbruch im Extruderschlauch auch ohne Probleme.

Aufbau:
Hier kommt die nächste Überraschung, es funktioniert einfach. Die Servos lassen sich gut montieren und die Teile passen ziemlich gut zueinander. Bis auf die eigentlichen Gelenke muss ich praktisch nix nacharbeiten. Die benötigten M3-Schrauben habe ich auf Lager und in den richtigen Längen. Tatsächlich sitzen die auch ohne Muttern gut genug, daher wird erst mal so aufgebaut. Am Ende gibt es nur an einer Stelle (die Servohalterung an der Basis) das Problem, das die dem Servo beigelegten Schrauben zu kurz sind um sicher zu greifen. Da muss ich noch Ersatz beschaffen und nacharbeiten. Auch die Verbindungen zwischen den zentralen Platten sind leider nicht festsitzend genug, auch da wird es nochmal nacharbeiten geben. Die Servoarme brauchen auch noch Schrauben zur Befestigung an die Modellteile, muss ich leider auch bestellen. Bei Kleinstschrauben fehlt mir einfach der Bestand.
Bis auf die meisten Servos und ein Paar Schrauben musste aber sonst nichts nachgekauft werden.

Elektronik:
Der Aufbau ist recht einfach. Der Arduino und die Stromversorgung sind fertige Teile und die Anbindung an den Servocontroller über I2C-Bus auch inzwischen kein Thema mehr. Lediglich die Servoleitungen (12) erfordern Konzentration und Frickelarbeit. Erst mal ist auch nur ein provisorischer Aufbau notwendig, da es ja immer noch offene Punkte beim Modell gibt und ich nicht wieder alles zerlegen will. Und der Umbau auf den ESP ist ja auch noch einzuplanen.

Software:
Auch hier profitiere ich vom Bestand. Meine Softwareumgebung mit meinen Libs hat aber schon lange keinen Arduino Uno mehr gesehen (ich nehme zumeist den ESP32) und zickt blöderweise rum. Also erst mal hier die Bugs raus und weiter im Text. An sich hatte ich früher schon mal die wichtigsten Klassen für ein Hexapod vorbereitet, damit stehen Architektur und einige theoretische Überlegungen und Designentscheidungen. Die Ansteuerung des PCA9685 ist mit den Arduino-Libs trivial und funktioniert auch sofort. In Summe bekomme ich das System schon nach wenigen Stunden dazu das es funktionieren sollte. Testlauf mit nur einem Bein sieht auch gut aus, der Rest wartet erst mal auf das fertige Modell.

Fazit:
Bisher läuft es gut mit der Hausspinne. Bis auf die Zwangspause wegen der Schrauben hat es keinen Showstopper gegeben und die wenigen Probleme konnten mit Geduld, Bier und Zeit gut gelöst werden. Auch die Steuerung scheint gut auszusehen und so freue ich mich darauf das Ganze richtig zusammen zu sehen. Sobald die Schrauben da sind….

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Thor – Open Source Roboterarm

Auf der Suche nach einem Roboterarm als Basis für eigene Experimente hat sich ein Open Source Projekt für einen 6DOF (Degrees of Freedom, Freiheitsgrade) Roboterarm besonders ausgezeichnet. Die Mechanik ist aus Teilen vom 3D-Druck und gedruckten Komponenten aufgebaut, der Antrieb mit Steppermotoren und die Elektronik primär Steppertreiber und Sensoren zur Endlageerkennung. Das ganze ist auch über die Plattformen Thingiverse und Github umfassend dokumentiert.
Das Teil macht schon einen recht guten Eindruck und ist definitiv ein Kandidat zum Nachbau.

Gratulation an den Ersteller, sehr schöne Arbeit!

Projekt: Thor

Kontakt: Ángel Larrañaga Muro

Link: ThingiverseHackaday.ioYoutube

3D-Drucker – Das nun stumme Plastikmonster

In einem anderen Artikel habe ich ja schon meine Erfahrungen mit dem Ender 3 niedergeschrieben. Jetzt hat Creality ein neues Board mit Schrittmotortreibern vom Typ TMC2208 im Angebot (zumindest als Ersatzteil), das die Schrittmotore fast geräuschlos macht.

Projekt: 3D-Drucker

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: – eigenes Projekt –

Die Treiber kannte ich an sich schon länger und deren magische Fähigkeiten einen praktischen geräuschlosen Schrittmotorbetrieb zu ermöglichen.

Um davon im Drucker was zu haben, hätte ich allerdings ein anderes Board reinbasteln müssen das diese Treiber auch mechanisch unterstützt, eine entsprechende Melzi-Firmware parametrisieren und bauen und das alles wieder zu einem funktionierenden System zusammen zu bauen. Ein nettes Board dazu wäre z.B. ein MKS gen L mit einen ATMega 2560 drauf und die Treiber auf Sockel. Insgesamt mal ein Wochenendjob (+- ein Jahr).

Nicht unmöglich, braucht aber Zeit und Motivation. Davon war bei mir eindeutig in beiden Fällen zu wenig vorhanden, zumal der Drucker so absolut ok und nie alleine beim Drucken war.

Jetzt gibt es aber ein neues Board als Drop-In Replacement, also nur durch Austausch zu montieren. Dazu wäre ein Bootloader drauf (am Originalboard hätte der erst mal drauf müssen) und eine aktuellere Melzi-Version die auch ein wichtiges Defizit der alten Firmware beseitigt (fehlende Erkennung eines Ausfalls der Temperatursensoren).

Das Teil wurde eingekauft (eBay, 35€) und Freude, unbeschädigt geliefert und sieht tatsächlich so aus als würde es direkt passen.
Spoiler: Tut es auch. Aber: Das alte Board muss dazu raus.

Also Druckbett runter und Deckel auf. Nach Photodokumentation der alten Anschlüsse erst mal alle Kabel weg (ganz schön eng im Gehäuse). Die Stecker sind mit Heißkleber zusätzlich fixiert, was an sich gar nicht falsch ist aber den Ausbau erschwert. Die hinteren Stecker sind ohne Komplettzerlegen schwer zugänglich, also erst mal Schrauben weg.
Und da geht es los. In Summe 5 Schrauben (glaube ich, bin mir nicht mehr sicher).
Die ersten beiden easy, dann ging gar nix mehr. Die Schrauben sitzen bombenfest und brechen sogar vom Inbus den Kopf ab.
Das nachfolgende Debakel kürze ich mal auf “mehrstündiges Bohren, fluchen und Beten” bis die Dinger endlich raus sind. Da wurde in der Fertigung mit Maschinenhilfe angezogen was ging, lösen ist ja kein Use Case. Nachteil bei Chinaprodukten, muss man mit klarkommen.
Als dann die Schrauben weg waren, konnten auch die restlichen Kabel gut abgeklemmt werden.

Einbau gestaltet sich dann einfach, alles wieder ran (nur kurze Kabel und enger Bauraum sind hier hinderlich, da rächt sich das fehlende zerlegen).

Neustart, Menü ist kaum anders und alles bekannt. Probedruck gestartet und positive Überraschung: Die Motore sind fast geräuschlos, das lauteste Geräusch sind die Lüfter.
Leider ist mit dem Umbau wieder alles mechanisch verstellt und das Druckbett muss neu gelevelt werden. Ist ja nix neues…

Fazit:

Die Nutzung der TMC-Schrittmotortreiber ist unbedingt empfehlenswert. Schrittmotore laufen damit wirklich praktisch geräuschlos, mindestens aber wesentlich leiser als mit regulären Treibern. Ob man ein Austauschboard nimmt oder eine andere Lösung aufbaut, ist dann eine persönliche Entscheidung. Ohne das Schraubendebakel wäre der Umbau recht flott und problemfrei gewesen.

Komponenten:
Drucker: Creality Ender 3
Board: Creality Silent Board TMC2208 v1.1.5

Überlegungen:
Das Board hat 1:1 die gleichen Anschlüsse und Bohrungen, taugt also als Drop-In Replacement.

Schäden:
– Mehrere Stunden Schweiß zum Lösen der Schrauben, sonst alles ok.

3D-Drucker – Das nun stumme Plastikmonster

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Projekt: Gewürzdosenhalter

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: Thingiverse, ffs – Fred Sch

Eigentlich machte man das “früher” ja ganz traditionell mit Holz und diversen Werkzeug, aber ich will da neues Equipment einsetzen und es soll filigran aufgebaut sein.

Bei meiner Suche nach bereits erstellten 3D-Modellen bin ich unter anderem auf ein fertiges Modell auf Thingiverse getroffen. Die Plattform ist wirklich toll und jedem zu empfehlen (gerade als Anfänger).

An der gefundenen Lösung war für mich besonders Interessant, das die Konstruktion mit OpenSCAD erfolgt ist und parametrisierbar ist. Die Konstruktion ist also in einer Programmiersprache beschrieben und aus Einzelelementen aufgebaut. Teile des Codes können über Variablen beeinflusst werden, d.h. ich kann z.B. die Anzahl der Waben anpassen und den Montagehalter “weglassen”. Am Ende habe ich dann eine STL-Datei mit 6 Waben (3×2) die ich 2x ausdrucke. Ok, eher 4x weil ich gleichzeitig noch an den Parametern rumspiele, aber egal.

Am Ende werden die beiden Teile per doppelseitiges Klebeband einfach auf die Rückwand des Kästchens geklebt. Und schon kommt man an die Dosen recht einfach ran, während das schwere Zeugs am Boden gut erreichbar ist.

Fazit:

Wie ich schon mal gesagt hatte, 3D-Druck kann super sein. Von der Idee zur Lösung praktisch kaum Zeit, und eine so filigrane Lösung wäre anders nie drin gewesen.

Danke auch an den Konstrukteur, das Teil ist wirklich toll!

Komponenten:
Drucker: Creality Ender 3
Slicer: Ultimaker Cura
Filament: PLA

Überlegungen:
Die neue Küche leidet an Übersichtlichkeit im Gewürzbereich. Eine Chance einen sinnvollen Beitrag zu leisten!

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Projekt: Batteriespender

Kontakt: Boris Dirnfeldner

Link: Thingiverse, AA, ryanneufeld
Link:Thingiverse, AAA, ryanneufeld

 

Als Anfänger hat man’s oft schwer, und 3D-Druck ist da keine Ausnahmen. Ich bin mit Cura als Slicer-Tool gestartet und fand (das von anderen Benutzern oft kritisierte) Benutzerinterface schnell super. Vor allen, das man auf die Einstellungen wirklich vollen Zugriff hat. Dumm nur wenn man keine Ahnung hat…

Nach anfänglichen Erfolgen mit Minifiguren (Pikachu mit 3cm in PLA hat super funktioniert) geht es an Modelle mit mehr Volumen. Und siehe da, nix klappt. Mit den Ersteinstellungen habe ich massive Probleme mit Underextrusion (ganze Abschnitte sind offen), der Druckkopf knallt bei Bewegungen ans Modell, das Modell verliert Bodenkontakt und Stringing (“Fäden ziehen”) habe ich auch im Programm. Nicht zu vergessen das die Druckzeiten explodieren.

Schritt für Schritt geht es an die Probleme, zuerst das Thema mit den fehlenden Wänden im Modell. Der Ender-3 hat (wie viele andere Drucker dieser Preisklasse) den Extruder vom Druckkopf getrennt. Verbunden sind die beiden Teile über einen Teflonschlauch und einem Schlauchventil zur Befestigung auf beiden Seiten. Leider scheint das Ventil am Extruder nicht in der Lage zu sein die Bewegungen des Filaments auszugleichen. Damit rutscht der Bowdenzug bei jedem zurückziehen ein Stück hin und her und das führt in Teilen zu Problemen bei der Filamentversorgung am Druckkopf und zu den kleineren Löchern. In Foren werden hier zu kleinen Clips geraten, die das Verhalten verbessern sollen. Bei mir leider nicht, aber ein Versuch war’s wert. Hier hilft nur ein Tausch des Ventils, danach ist da endlich Ruhe.

Meist reicht es gerade so, manchmal bekommt der Druckkopf wohl aber trotzdem nicht genug Material gefördert. Dazu kommt das Problem, das der Extruderkopf manchmal durchrutscht, also bei der Förderung entweder Schritte am Motor verliert oder einfach am Material schrappt ohne Vortrieb.
In der Originalkonfiguration zeigt sich beim Ender-3 auch das Problem, das der Rollenhalter bei vollen Rollen schon deutlich Widerstand gegen abrollen leistet. Der Extruder zieht immer erst Filament an ohne das die Rolle sich dreht bis irgendwann genug Kraft wirkt das die Rolle durchrutscht. Wenn dazu die Wicklungen nicht optimal sind, reicht das schon für Filamentmangel.

Lösungen für bessere Führungen gibt es massig. Am Extruder kommt eine Umlenkrolle mit Kugellager rein, am oberen Ende eine Führung mit einfacher Öse. Die Rollenauflage wird selbstgebaut mit 3 Gleitlagern mit auchreichenden Durchmesser und Abstandhaltern. Damit läuft die Zuführung nun Butterweich und braucht sogar etwas Wiederstand an der Rolle damit nicht zuviel Material abrollt.

Nach etwas Recherche verdichtet sich die Vermutung, das die normale Temperatur für mein Filament scheinbar zu niedrig ist. Auch ist der Standardextruderkopf zwar Ok, aber nicht unbedingt gut. Da mir das Plastikteil hier ohnehin nicht besonders gefallen hat, wurde der Kopf kurzerhand gegen eine Veriante aus Alu ersetzt. Durchrutschen gibt es nun nicht mehr , und das Rot macht sich wie bei Sportbremssätteln am Auto recht ordentlich. Lediglich das Einfädeln vom Filament ist bei meiner Version immer noch hakelig. Das wird aber vorerst vertragt.
Bei den Temperaturen taste ich mich in 5° Schritten ran sowohl bei der Druckbetttemperatur als auch am Extruderkopf bis das Ergebnis sowohl in der Haftung als auch am Modell passt.

Nach antitschen von Druckkopf am Modell bei Fahrten lässt sich durch Parameter gut einstellen (Hops heben den Druckkopf vor fahrten nun etwas an). Auch kann man einstellen, das zumindest das Modell umfahren wird.

Bei der Geschwindigkeit ist auch ausprobieren angesagt. Hier gibt es nun mehrere Modies, vom einen sehr flinken Draft für Tests, der aber trotzdem noch ausreichend stabil ist bis zu einem sehr langsamen Schöndruckmodus kann ich nun nach Bedarf wählen.

Am Ende kommen nun recht passable (wenn auch nicht perfekte) Drucke raus, die für mich mit nur wenig Nacharbeit gut genug sind.

Es hat mich hierbei einige Fehldrucke für den Batteriespender gekostet. Zuletzt ist das Teil aber richtig gut rausgekommen und ist auch in reger Nutzung. Oben Batterien rein und unten nach Bedarf rausziehen. Die restlichen Batterien rutschen einfach nach und man sieht auf den ersten Blick wie viele noch auf Lager liegen.

Fazit:
Mit dem Modell konnte ich viel über den Drucker und die richtigen Einstellungen lernen. Und am Ende ist auch noch ein tolles Hilfsmittel rausgekommen um das Chaos wieder etwas mehr zu sortieren.
Danke wieder mal an den Konstrukteur, das Teil ist wirklich toll!

Update Q1/2020:
Der Spender ist immer noch im Einsatz. Dabei ist noch einer für AAA-Batterien dazu gekommen und funktioniert ebenso super. In der Familie wird sich von dort bedient. Über die Weihnachtsferien wurden einige Möbel ausgetauscht, und der Spender ist einwandfrei auf das neue Möbel umgezogen. In der Gallerie das erste Bild sind die beiden Spender am neuen Platz. Also weiterhin unbedingt empfehlenswert.

Komponenten:
Drucker: Creality Ender 3
Slicer: Ultimaker Cura
Filament: PLA

Überlegungen:
Um mit dem 3D-Printer Erfahrungen zu sammeln braucht es Versuchsobjekte. Der Spender ist als Test gut geeignet und bringt auch einen Nutzen.

Schäden:
– Keine. Alles Ok.

3D-Drucker – Das nun stumme Plastikmonster

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Batteriespender – Bürogadget und Druckertuning

Der 3D-Drucker ist ein tolles Ding, aber Erfahrung ist zwingend erforderlich und damit viel Versuch & Irrtum. Auf der Suche nach sinnvoll verwendbare Dingen hat sich in Thingiverse dieser Batteriespender gefunden. Wie sich herausstellt, eine sehr gute Wahl.Projekt: Batteriespender Kontakt: ...
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Mein Interesse am 3D-Druck war der Grundstein (wieder) in die Bastelaktivitäten einzusteigen. Die Generation der aktuellen Drucker ist uneingeschränkt nutzbar auch ohne übermäßige Bastelneigung und liefert ordentliche Ergebnisse. Die Erkenntnisse daraus sind auch beruflich interessant, 3D-Druck etabliert sich in vielen ...
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