Verdammt! Stromausfall mitten im Schreiben. Jetzt kann ich wieder ganz von vorne anfangen.


Ein strahlender, sonniger Tag im Januar, wie gemacht für das Schifahren oder um die ersten Schritte mit dem Fräsen zu wagen.

Es ist gelungen! Die Vorlage sollte bekannt sein. Mein erstes Stück sieht so aus:Also, ich muss sagen, die Ähnlichkeit ist frappierend! Na ja, bis auf die Farbe.

Das Fräsen klappte eigentlich recht gut, bis auf 2-3 Vorkommnisse, bzw. Problemchen. Es wurden Videos gedreht. Aber der Größe wegen kommen die nicht ins Forum, bloß als diverse 'Screen Shots' hier im Beitrag.

Das Fräsen - Vorkommnisse:

• Der 'Druck' wurde von der SD Karte gestartet. Die Achsen ge'homed', das Bett ordentlich nach unten, um Platz für das Rohmaterial und für die Montage des Fräserbits zu schaffen. 'Druck' pausiert, ich platziere das Rohmaterial (ja, doppelseitiges Klebeband war ausreichend! ) und montiere den ersten Fräserbit. Drücke 'WEITER'. Der 'Druck' geht los.
• Es wird der erste Arbeitsgang durchgeführt, das Planfräsen.
• Recht schnell bemerke ich den ersten kleinen Fehler: Ich habe das Rohmaterial etwas zu weit links positioniert. Die äußersten 3-5mm des Bauteils 'hängen in der Luft' da dort kein Rohmaterial existiert. Der Fräser fräst dort folglich nur Luft (das ist für die Werkzeugstandzeit aber echt gut!). Kein ernster Fehler. Hätte ich bloß bei den Trockenläufen mir eine Markierung gemacht. Na, beim nächsten mal.
• Die Verfahr- bzw. Schnittgeschwindigkeiten sind sehr niedrig (vermutlich, weil das Programm von Alu oder sonst ein Metall ausgegangen ist). Ich schraube kurz darauf den Speed-Multiplier auf 300% hoch für das Planfräsen, später auf 200% für das Grobfräsen und immerhin noch 150% für den Schlichtgang. Auch kein ernster Fehler.
• Der Wechsel auf den zweiten Arbeitsgang, das Grobfräsen, läuft völlig plangemäß, bis auf die Reduzierung des Speeds auf 200%.
• Zwischendurch denke ich immer wieder daran, ob der 'Dremel' samt biegsamer Welle, für die Art der Dauerbelastung ausgelegt ist. Der Motor ist schließlich bis jetzt doch schon über eine halbe Stunde im Dauerbetrieb, bei der höchsten Drehzahl.
• Der zweite Arbeitsgang ist fertig. Das Objekt sieht dem Endprodukt schon sehr ähnlich.
• Es kommt zum Fräserbit-Wechsel, 'mitten im Fräsen'. Auch das klappt anstandslos. Es zeigt sich, dass meine Berechnungen (Vorkehrungen) gestimmt haben und die Höhe des zweiten Fräsers passt.
  HeightCorrect!_1.jpg
• Der dritte Arbeitsgang, der Schlichtgang, beginnt. Die Speed wurde auf 150% gesenkt. Es geht auch alles glatt .... bis
• Der Drucker bricht den Fräsvorgang ab und fährt in die Ausgabeposition! Ernster Fehler! Damit ist der mühselig bestimmte Z-Wert dahin!
  Ich kann mir den Abbruch nicht gleich erklären. Dann merke ich: Es steht wieder 'def' bei der Temperatur!. Der Thermistor, den ich gestern in den Stecker 'hineingepfriemelt' habe hat sich gelöst. Hätte ich den doch ordentlich gesichert. Der Drucker, scheinbar, bricht auch mitten im Druck bei Ausfall eines Thermistors den Druck ab und fährt in die Ausgabeposition. Was jetzt tun? Ich kann Z nicht mehr 'homen', solange das Werkstück auf dem Bett liegt.
• Drucker AUS, SD Karte raus, zum PC und den GCode 'tunen'. Dazu musste ich mir bildlich vorstellen, wie das zu machen ist. Gedacht, getan. Zum Drucker, SD Karte rein, Drucker AN. Manuell X und Y 'homen', mit X und Y über eine unversehrte Stelle des Rohteils fahren (denn das war mein Z=0), dann vorsichtig mit dem Bett hochfahren - Scheibe! Der Drucker weigert sich! Also, Drucker AUS, händisch mit den Spindeln das Bett hochfahren, bis der Fräser die Oberfläche gerade küsst. Drucker AN, manuell X und Y 'homen', Druck der SD Karten Datei starten und weiter geht es!
• Das auf diese Weise ermittelte Z war genau genug für meine Zwecke. Der Schlichtgang nimmt ungefähr 0.2-05mm Material weg. Ist man innerhalb des Bereichs, macht es kaum was aus (zumindest bei Hartschaum).

Bevor der Strom ausfiel, war ich sogar etwas weiter als hier und hatte schon einige Fotos hochgeladen. Leider muss ich jetzt weg. Die Fotos werden heute Nacht oder morgen nachgereicht.

Ich bin jedenfalls zufrieden.

mjh11

OK, Abschiedsfeier überstanden.

Hier sind weitere Bilder vom gestrigen Ausflug in das Fräsen. Ich habe auch ein Video umkodiert und auf 10s beschränkt. Damit ist es hoffentlich nicht zu groß zum hochladen.

Der erste Arbeitsgang, das Planfräsen, verlief, wie gesagt, ereignislos. Bloß schraubte ich den Speed-Multiplier schließlich auf 300%.
Bei der Hartschaumplatte besteht kaum Gefahr, dass der Fräserbit oder der Drucker Schaden nimmt. Bei Metall, Plexiglas oder sogar Holz/Sperrholz wäre das anders. Eigentlich erzeugt 'Fusion 360' pro Arbeitsgang eine eigene GCode Datei. Ich habe anfangs alle drei Dateien zu einer einzigen zusammengefügt, mit einer selbst-progammierten Pause, um den Fräserbit tauschen zu können. Später habe ich doch die Datei mit dem neuen Bit getrennt stehen lassen. Es machte den Wechsel sicherer. Das werde ich in Zukunft nicht mehr brauchen.
Die ersten zwei Arbeitsgänge waren somit in einer einzigen GCode Datei. Eine Pause war eingefügt, damit ich bei einem unerwarteten Problem leichter abbrechen könnte, falls notwendig.
Der Fräser fuhr am Ende des ersten Arbeitsschritts an die selbst-definierte X0,Y0,Z0 Position und wartete, bis ich 'Weiter' druckte.

Dann kam Arbeitsschritt 2, das Grobfräsen. Hier wendete 'Fusion 360' die Vorgangsweise 'Adaptive' an, um möglichst viel Material in der kürzesten Zeit zu entfernen. In 'Fusion 360' stehen mehrere Varianten zur Wahl. Zwei Bilder aus dieser Phase: Im Ersten dieser zwei Bilder kann man den Fräser erkennen, wie dieser rechts vom Bauteil 'in der Luft fräst'. Das kam davon, weil ich den Rohteil etwas zu weit links platzierte.
Am Ende des zweiten Arbeitsschritts ist das Bauteil schon sehr gut erkennbar. Natürlich sind bei den schrägen Flächen überall die Treppen erkennbar, die ein scharfkantiger Fräser verursacht.Hier hatte der Fräser nur mehr die Vertiefungen fertig zu machen, bevor es zum Bit-Wechsel kam.

Der Bitwechsel klappte plangemäß, leider kam kurz danach der temporäre 'Thermistor' defekt und der Fräsvorgang wurde vom Drucker abgebrochen.Der Schlichtgang hat primär die Radienübergänge bearbeitet sowie die Außenabmaße des Werkstücks. Da ich den Speed-Multiplier hier auf 150% 'zurückschraubte', war das ein sehr langwieriger Arbeitsschritt. Nach ungefähr 60% der Zeit habe ich den Fräsvorgang abgebrochen. Die Sonne versteckte sich schon hinter Bäume, und kalt wurde mir auch langsam. Ich konnte aber den Fortschritt deutlich sehen und war zufrieden. Und das Video: Als nächsten Beitrag schreibe ich, was ich beim nächsten Mal anders machen werde.

mjh11

Was es am Prozess auszubessern gilt:

• Jetzt, wo ich die genaueren Maße der Bits ermittelt habe, sollte ich diese in 'Fusion 360' einpflegen.
• Recht einfach wird es mit der Größe des Rohmaterials. Beim nächsten mal werde ich das Rohmaterial zuerst zuschneiden und dann erst die tatsächlichen Maße in 'Fusion 360' (oder das benutzte Programm) eintragen.
  Ich könnte genauso gut immer einen übergroßen Rohteil angeben, um sicher zu gehen. Würde funktionieren, aber der Auftrag dauert dann um einiges länger, da der Fräser oft (und recht langsam!) Luft 'fräst'.
• Auch die Platzierung des Rohteils sollte genauer werden. Wenn der Rohteil von der Größe her passt, kann ich eine Markierung am Bett anbringen, auch bevor ich einen 'Trockenlauf' veranstalte. Ich muss den GCode so oder so ein wenig editieren. Da kann ich den Wert der Markierung schon vorab berücksichtigen.
• Wenn der Rohteil, so wie bei mir, versetzt 'montiert' wird, stehen Teile des Rohteils in Bereiche hinein, von dem 'Fusion 360' glaubt, sie wären frei, worauf dann eine Schnellfahrt erlaubt ist und auch gemacht wird. Beim Hartschaum geschieht wenig, aber Holz oder festeres Material dürfte in so einem Fall das Ende des Fräserbits bedeuten. Das ist ebenfalls ein Grund, die Größe des Rohteils genauer anzugeben.
• Ich werde mich langsam an eine höhere 'Fräsgeschwindigkeit' herantasten müssen, ODER vielleicht finde ich was in den Einführungsvideos. Mir fehlt hier die Erfahrung und das Wissen. Auch hätte ich in diesem Fall die Schnitttiefe deutlich erhöhen können. Ich irrte auf der sicheren Seite - vielleicht ein wenig zu sicher. Im Nachhinein weiß man es halt immer besser. Jedenfalls sollte man sich bei festeren Materialien eher auf der sicheren Seite irren.
• Mehrere Video-Stunden der Einführungsvideos werden deutlich mehr nutzen als schaden.
• Ein besseres System für den temporären Thermistor könnte nicht schaden.
• Wenn ich gerade viel Bock habe, zeichne ich in CAD den Halter der flexiblen Welle nach und trage es in 'Fusion 360' ein, der Vollständigkeit halber.

Wie ich vermutete, und AthlonXP vorhergesagt hat, war der Staubanfall nicht ohne. Die Schienen und die Spindel bekommen einiges ab (lässt sich natürlich leicht abwischen, aber immerhin ... ). Die Späne schwirren überall herum, jetzt noch immer (und nach dem Fräsen gestern, auch in Nachbars Garten ! ). Das ist sicher ein Grund, wieso das Fräsen von Metall bei mir am RF1000 vermutlich nie stattfinden wird. Bei Metall ist fast immer Schmierung/Kühlung von Vorteil oder notwendig. Geschieht dies, tropft unweigerlich die Flüssigkeit nach unten, wo schlauerweise die Elektronik untergebracht ist. Das könnte in die Hosen gehen.

Gut dass das Fräsen gestern geklappt hat. Da war Sonnenschein. Heute war es den ganzen Tag nur nebelig und trüb.

Jetzt wird eine längere Pause eingelegt, um die Erfahrungen zu verdauen.

mjh11

rf1k_mjh11 hat geschrieben: Wie ich vermutete, und AthlonXP vorhergesagt hat, war der Staubanfall nicht ohne. Die Schienen und die Spindel bekommen einiges ab (lässt sich natürlich leicht abwischen, aber immerhin ... ). Die Späne schwirren überall herum, jetzt noch immer (und nach dem Fräsen gestern, auch in Nachbars Garten ! ). Das ist sicher ein Grund, wieso das Fräsen von Metall bei mir am RF1000 vermutlich nie stattfinden wird. Bei Metall ist fast immer Schmierung/Kühlung von Vorteil oder notwendig. Geschieht dies, tropft unweigerlich die Flüssigkeit nach unten, wo schlauerweise die Elektronik untergebracht ist. Das könnte in die Hosen gehen.
mjh11

Ich glaube eine Fettspülung wäre jetzt angebracht.
Schon mal was von den Dingern gehört?
http://www.rf1000.de/viewtopic.php?p=15951#p15951

Nach diesem Prozedere hier, scheint mein Chinafräsle wohl das bessere Übel zu sein.
Du hast Estlcam nicht zum Laufen bekommen, da es seine eigene Firmware aufspielen möchte.
Die beste und einfachste Steuerung ist hier tatsächlich die RAMPS 1.4 Steuerung mit dem Arduion MEGA 2560.
Irgendein Russe hatte sogar Mach3 damit zum Laufen gebracht!
https://www.estlcam.de/steuerung_hardware.php

Da unsere Bords (RFX000 Klasse) vom Standard abweichen, ist es nicht zu empfehlen hier die Estlcam Firmware zu flashen.
Mein Chinafräsle ist dort auch etwas widerspenstig mit dem Arduion UNO, ich habe das noch nicht ganz im Griff.

LG AtlonXP

Gestern habe ich (mindestens) einen Punkt anzusprechen vergessen:

Gleich- und Gegenlauf-Fräsen.

Viele werden die Begriffe kennen und verstehen. Diese können sich vermutlich diesen Beitrag ersparen. Wer die Begriffe nicht so gut kennt, kann auf die zwei Links in der Überschrift klicken, um mehr zu erfahren, wie zum Beispiel Vor- und Nachteile.

Früher, jedenfalls vor der CNC-Ära, wurde fast ausschließlich im Gegenlaufverfahren gefräst. Einer der Gründe war die fehlende Spielfreiheit der Spindelantriebe in den Fräsmaschinen. Beim Gleichlauffräsen kann das Material regelrecht 'unters Messer gezogen' werden wenn die Mechanik Spiel aufweist. Dadurch kann es zum Bruch des Fräsers kommen. Im günstigsten Fall hat man 'bloß' zum Teil massive Rattermarken.

Der RFx000 verwendet eine Spindel für die Z Achse. Die X und Y Achse hingegen werden von den Motoren direkt über Zahnriemen bedient. Damit werden alle eingeleiteten Kräfte über die Riemen an die Motore weitergeleitet.
Eingeleitete Kräfte werden auch an den Motor der Z Achse geleitet. Hier ist jedoch die Spindel dazwischen, die die Kraft entsprechend reduziert weiter leitet. Wäre in Z keine leichtgängige Kugelumlaufspindel eingebaut, sondern eine selbsthemmende Spindel, käme gar keine Kraft zum Motor mehr hin. Mögliche einwirkende Kräfte können Reaktionskräfte vom Fräsen, oder sogar Massenträgheitskräfte auf Grund Beschleunigungen sein. Diese Kräfte wirken auf den jeweiligen Motor. Und diese Motoren sind nicht unendlich steif, sondern reagieren etwas elastisch. Man kann das Ergebnis dieser Elastizität in den Vibrationsmustern erkennen, die im 3D Druck gelegentlich vorkommen. Ein Teil dieser Elastizität ist den Zahnriemen geschuldet, aber auch der Motor gibt in Rotationsrichtung etwas nach, wenn Kräfte einwirken.

Diese Elastizität entspricht dem Spiel in den alten Fräsmachinen, dass üblicherweise nach dem Gegenlauffräsen verlangt.
Hat man vor, am RFx000 härtere Kunststoffe (Plexiglas und ähnlich), oder sogar Metalle zu fräsen, rate ich dringend vom Gleichlauffräsen ab. In 'Fusion 360' kann man dem Programm vorschreiben, alles nur auf eine, die andere, oder beide weisen durchzuführen. Ich habe aus Vorsicht alles nur im Gegenlauffräsverfahren durchgeführt. Jetzt weiß ich, bei Hartschaum ist das nicht nötig.

mjh11

Doch Metallfräsen!

Obwohl ich eigentlich weder Aluminium, und schon gar keine härteren Metalle fräsen wollte, hatte ich eine Eingebung, was sich für Aluminium als Beispiel anbieten könnte.

Im fünften Beitrag dieses Threads berichtete ich über einen Ausfall des Hot End Lüfters, der zu einem ‚Verstopfer‘ führte. So ein ‚Verstopfer‘ kommt so alle 2-3 Jahre bei mir vor. Ist trotzdem ärgerlich, da ich das Hot End ganz aufheizen muss um den ‚Verstopfer‘ beseitigen zu können. Der Knackpunkt so einer Verstopfung ist, dass es in so einem Fall nämlich im kalten Teil des Hot Ends zu finden sei. Damit das kalte Ende auch warm wird, muss man den Lüfter ausschalten. Das wäre alles kein Problem, wenn da nicht die aus PETG gedruckte Luftführung wäre, die dann sehr beleidigt auf die erhöhten Temperaturen reagiert. Die Luftführung, hier in Gelbtransparent dargestellt:Ich habe sehr viel Zeit in die Luftführung gesteckt und das gefällt mir nicht sonderlich. Die Luftführung zu demontieren, gefällt mir noch weniger, also bleibt es dran und leidet. Jedes Mal so was vorkommt, wo das Hot End ohne Lüfter erhitzt wird, verzieht sich die Luftführung ein wenig mehr. Eine der ersten Verbesserungen seinerzeit war, dass die thermisch am höchsten belasteten Stellen mit Aluminiumblech unterstützt wurden. Das hilft zwar, vermeidet den Schaden aber nicht gänzlich. Hier ein Blick auf die Details der Aluminiumunterstützung:

---

Also kommt jetzt eine Luftführung, ganz aus Aluminium!

Und genau dafür sollte der RF1000 als Fräse herhalten.

Das Softwarepaket, das ich verwende, kann auch Blechteile (samt Abwicklung, usw.) konstruieren. Schließlich sollte die Luftführung so aussehen: Die Abwicklung von dem Ding sieht so aus: Die blauen Bereiche sind dort, wo Biegungen stattfinden. Alle Biegestellen, bis auf die extrem breite rechts oben, sollen mit einer eingefrästen Nut versehen werden. Die Nuttiefe soll 0.3mm sein und soll das exakte Biegen ermöglichen oder zumindest erleichtern. Mit einer 0.3mm tiefen Nut bleiben immerhin noch 0.7mm Materialstärke.

Man sieht in der Abwicklung einige Freischnitte (sind bei gewissen Biegungen notwendig). Diese sind nur 1mm breit. Daher bin ich mehr oder weniger gezwungen, mit einem sehr kleinen Fräser zu arbeiten. Da kam mir ein Fräserbit von Dremel, mit nur 0.8mm Durchmesser, gerade gelegen. Zum Glück werden in der Verpackung gleich 3 Stück geliefert (ob das ein Hinweis ist...?).

Wenn man sich diesen sehr zierlichen Fräser ansieht, kommen Zweifel an der Machbarkeit meiner Idee auf. Mir ging es zumindest so. Ich fand es mehr als mutig, damit gleich loszulegen. Daher habe ich schnell ein deutlich einfacheres Teil konstruiert, um zu prüfen, ob das Fräsen überhaupt klappen könnte. Das vereinfachte Teil sieht so aus: Rechts läuft von oben nach unten so eine seichte Nut, mit einer Tiefe von 0.3mm. Die Machbarkeit so einer Nut sollte geprüft werden. Die äußere und die inneren Konturen sind ebenfalls zu prüfen, diese gehen durch das gesamte Werkstück durch. (Eigentlich handelt es sich bei der seichten Nut um 2 unterschiedlich breite Nuten.)

Nach einigem Tüfteln in Fusion 360 hatte ich endlich einen fehlerfreien GCode, der mir zusagte. Selbstverständlich machte ich einige ‚Trockenläufe‘, ohne Fräser, um sicherzugehen, dass alles klappen könnte.

Als ‚Opferplatte‘ erstand ich eine 10mm dicke Buchensperrholzplatte aus der Restebox beim nächsten Baumarkt. Um 1 Euro war es ausreichend billig.Später, Zuhause, erkannte ich dass diese Sperrholzplatte verzogen war. Im Baumarkt hatte ich extra deswegen alle vier Kanten ganz genau betrachtet, sie waren gerade. Trotzdem, wenn man die Platte auf eine ebene Fläche stellte, kippte diese über zwei gegenüberliegenden Ecken um mehr als einen Millimeter hin und her, obwohl die vier Kanten weiterhin schön gerade waren.
Nachdem ich Aluminiumblech, dass selbst nur 1mm Dicke besitzt, fräsen möchte (und die seichten Nuten gar nur 0.3mm tief sein sollen), war die Platte dafür unbrauchbar.
Ich suchte Ersatz. Als Alternative fiel mir gleich die Hartschaumplatte vom ersten Fräsversuch ein. Diese ist 50mm dick – doch ein wenig zu viel für meinen Geschmack. Damit entschied ich mich für eine Polystyrolschaumplatte mit 5mm Stärke, wie sie unter Fertigparkett zum Einsatz kommt. Außerdem hatte ich zufällig ein paar passende Stücke herumliegen .
Nach dem Fehler beim ersten Versuch, wo das Rohmaterial etwas versetzt montiert war, und deshalb ein kleiner Teil des fertigen Werkstücks bloß aus Luft bestand, achtete ich genau auf die Ausrichtung des Ausgangsstücks auf dem Druckbett.
Ein passendes Stück Aluminiumblech wurde per doppelseitigem Klebeband auf die Schaumstoffplatte, beides dann ebenfalls mit doppelseitigem Klebeband auf das Druckbett geklebt. Als Klebematerial wurde ein hauchdünnes Material von Tesa verwendet, dass eigentlich für Fotos, und so, gedacht ist.

Ein allerletzter Trockenlauf zur Positionsbestätigung und alles war endlich bereit.

Da hier Metall gefräst werden sollte, hatte ich vorsorglich etwas Schneidöl in der Form von MoS2 bereitgestellt. Und darauf basierend habe ich mehrere Lagen Küchenpapier unter dem Bett platziert, um eventuell heruntertropfendes Öl aufzufangen, bevor es in die Elektronik dringen könnte. Mit einem 0.8mm Fräser und den kurzen Nuten war kein großes Spanvolumen zu erwarten. Damit würde ich vermutlich auch nicht sehr viel Öl einsetzen müssen – aber Vorsicht ist die liebste Schwiegermutter der 3D Druckkiste.

Das Fräsen selbst, war wie befürchtet, etwas ungleichmäßig. Das gesamte System ist einfach nicht sehr steif (X und Y mit Riemenantrieb, die flexible Welle samt Halter auf den Wägemesszellen montiert und selbst recht elastisch). Ich musste recht bald mit der Verfahrgeschwindigkeit runter, mittels Speed Multiplier. Ich hatte schon bei der Erstellung des Werkzeugpfads recht vorsichtige Werte vorgegeben, aber so richtig auf Erfahrung beruhten diese nicht – eben diese Erfahrung fehlte mir völlig. Das letzte Mal, wo ich selbst an einer Fräse stand, ist erbärmlich lange her. Ich glaube damals war Keilschrift noch in Mode und ein anderer Kalender im Einsatz .
Die seichten Nuten wurden als erstes gefräst. Hier gab es kaum was auszusetzen – das leichte Rattern wurde erwartet.
Der Sechskantausschnitt kam als nächstes. Hier ging auch alles OK, na ja, vielleicht ein wenig lauteres Rattern.
Der Außenumriss war dann an der Reihe. Der Einstellung nach wurden die Umrisse im ‚Rampenverfahren‘ gefräst. Im Rampenverfahren ist es ähnlich wie im Vasenmodus beim Drucken. Dabei wird Z kontinuierlich, während der Bewegungen in X und/oder Y, verändert. Das Rattern wurde langsam wirklich unangenehm. Ich schraubte den Speed Multiplier inzwischen schon auf den Mindestwert von 25% herunter, ohne Erfolg. Der Fräser hatte eben den tiefsten Punkt erreicht, fuhr noch 20mm zur rechten, unteren Ecke, bog nach hinten ab, und plötzlich war die Aluplatte locker!
Das Werkstück hatte sich (allmählich?) von der Hartschaumplatte gelöst. Vielleicht war das der Grund, wieso das Rattern immer lauter wurde? Ich habe schnell den Fräser und den Drucker abgestellt. Ich war ein wenig enttäuscht aber trotzdem sehr zufrieden . Die ganze Übung diente ja nur als ein ‚Konzeptbeweis‘ (proof of concept), und diese wurde bestanden. Der Drucker hat es überlebt, der Fräserbit und der Fräser ebenfalls. Und gefräst wurde, eindeutig, Aluminium, ein Weichmetall.

Hier nun einige Bilder:
So war die Platzierung in Repetier Host: Als sich das Teil gelöst hatte war es bereits so weit gediehen: Am Bild noch nicht so gut zu erkennen ist die Fräsqualität. Daher kommen ein paar Bilder von dem USB Mikroskop. Diese Bilder kommen im nächsten Beitrag – wegen dem Limit von 10 Bildern.

Hier einige Bilder zur Fräsqualität (aus dem vorigen Beitrag).

Von der Vorderseite, einmal eine der Ecken, aus dem nicht fertig gefrästen Umriss:Deutlich erkennbar ist die Qualität, die sehr zu wünschen lässt. Dazu komme ich noch später.

Nochmals von der Vorderseite, das gleichseitige Sechseck, die zwei seichten Nuten (horizontal) und ein Teil des unfertigen Umrisses (die senkrechte Nut). Die seichten Nuten sehen qualitativ etwas besser aus. Das Sechseck am schlimmsten. Das Sechseck ist fertig, die volle Tiefe wurde da schon erreicht, die Tabs (Laschen) sind erkennbar.Die senkrechte Umrissnut hat die volle Tiefe noch nicht erreicht und sieht eine Spur besser aus. Es hat den Anschein, als ob das Rattern mit der Tiefe zunimmt.

Interessant sind auch die Bilder der Rückseite.

Hier der Sechskant, von hinten:Der Umriss zeichnet sich sehr deutlich ab. Man kann erkennen, dass die volle Tiefe erreicht wurde, das Material sich regelrecht nach unten wölbt, da es den Kräften beim Fräsen ausweicht. Man erkennt hier die Laschen (Tabs) auch besser als von der Oberseite. Das Material dort, wo die volle Tiefe erreicht wurde, ist hauchdünn, kaum dicker als übliche Alu-Folie. Trotzdem ist auch bei den Laschen ein Durchdrücken erkennbar. Diese Laschen wurden mit einer Dicke von 0.2mm angegeben. Der Wert wird natürlich etwas schwanken, aber zwischen 0.1 und 0.3mm wird es wohl liegen. Trotzdem weicht das Grundmaterial aus. Dazu habe ich eine Theorie.

Fräserqualität

Wenn man sich den 0.8mm Fräser mit freiem Auge ansieht, erscheint es tadellos. Na ja, mit jüngeren Augen würde man es natürlich besser sehen. Aber dafür ließ ich mir ein USB Mikroskop schenken. Unter dem Mikroskop sieht die Sache ein wenig ernüchternder aus.Da sind die Schneiden nicht unbedingt als solche erkennbar. Sie wirken deutlich abgerundet aus, vor allem die Ecken. So eine Schneidengeometrie könnte dazu führen, dass das Material auszuweichen versucht. Die Schneiden an den seitlichen Flanken waren nicht viel besser. Das kann zu einem Grat an den Seiten führen, da das Material teilweise verdrängt statt geschnitten wird. So einen Grat kann man im zweiten Bild, beim Sechskant, recht gut erkennen. Das Rattern kommt hinzu, könnte aber primär in der Elastizität des Gesamtsystems begründet sein.

Trotzdem war ich mit dem Ergebnis ausreichend zufrieden, um den nächsten Schritt zu setzen, das Fräsen meiner neuen Luftführung. Ich hatte nämlich die Fräser schon vor dem Fräsen mit dem Mikroskop betrachtet und wusste um die Schneidengeometrie.

Das Fräsen des einfachen Konzeptbeweises, hier beschrieben, fand am Freitag statt.

Im nächsten Beitrag dann der Bericht über das Fräsen des ersten nützlichen Teils, aus 1mm Aluminiumblech. Das Fräsen dieses Teils fand wieder bei strahlendem Sonnenschein im Freien statt, bei angenehmen 14 Grad (am 1. Februar !).

mjh11

Nachdem der Konzeptbeweis gelang, dass mittels biegsamer Welle das Fräsen von Weichmetallen (mit Einschränkungen) möglich war, sollte einmal ein nützliches Werkstück geschaffen werden.

Ich werde dennoch etwas zurückgreifen und wieder auf die Begriffe 2.5D und 3D kommen. In den anfänglichen Beiträgen legte ich immer Wert auf die Fähigkeit, echtes 3D Fräsen zu können. Aber in dem vorangehenden Beitrag, mit meinem ersten Aluminiumwerkstück, wurde nur 2.5D gefräst. Und auch das Werkstück in diesem Beitrag, um das es letztlich geht, wird nur 2.5D gefräst. Bewiesen habe ich ja, dass echtes 3D Fräsen möglich ist. Jetzt geht es darum, ein nützliches Bauteil herzustellen. Und hier ist zufällig 2.5D Fräsen die bessere Wahl.

Zurück zur eigentlichen Werkstück, zur Luftführung für mein Pico ganz-Metall Hot End.

Einige Erfahrungen aus dem Konzeptbeweis waren:

• Eine bessere Befestigung des Werkstücks (zuverlässigere Verklebung) ist notwendig
• Noch geringere Verfahr-/Schnittgeschwindigkeiten sind einzustellen
• Ein gewisses Maß an Rattern wird unvermeidlich sein
• Schmierung wird kein Problem sein.

Ich habe dann in Fusion 360 die Werkzeugpfade mit noch geringeren Geschwindigkeiten erstellen lassen.
In Repetier-Host wurde in der Vorschau eine ‚Druckdauer‘ von zwei Stunden, fünfundvierzig Minuten errechnet. Zu laaannnggg!

ACHTUNG wieder schummelt sich ein Nebenthema ein!

G0 vs G1

Beim 3D Druck, zumindest aus Sicht der zwei Firmwarevarianten Marlin und Repetier, wird eigentlich nicht zwischen G0 und G1 unterschieden.
Bei CNC Maschinen ist G0 für schnelle Leerfahrten vorgesehen. Je nach Maschine könnten diese G0 Bewegungen sogar unkoordiniert ablaufen, d.h. jede Achse, für sich, fährt so rasch es kann zur eigenen Zielkoordinate, ohne Rücksicht auf andere Achsen. Das kann zu Kollisionen bei CNC Maschinen führen wenn der Ablauf nicht genau bekannt ist. Bei CNC Maschinen gibt es bei G0 auch gar kein Geschwindigkeitsparameter wie es bei G1 möglich ist (z.B. G1 X10 Y12 Z2 F2000). Denn bei G0 ist immer ‚schnellstmöglich‘ gemeint. Beim 3D Drucker ist das hinzufügen eines Geschwindigkeitsparameters bei G0 hingegen erlaubt, z.B. G0 X52 Y64 Z3 F8000, und der Drucker sollte entsprechend reagieren.

Da Fusion 360 von dem Ganzen nichts weiß (da müsste wieder ein eigener Postprozessor her), wird im GCode, Norm-konform, nur ein G0 plus Koordinaten ausgegeben, ohne Geschwindigkeitsparameter. Das hat dann zur Folge, dass Leerfahrten mit der zuletzt verwendeten Geschwindigkeit ausgeführt werden. Die zuletzt ausgeführte Geschwindigkeit ist mit 99%-iger Wahrscheinlichkeit sehr langsam, da normalerweise gefräst wird. Dieses Verhalten, dem G0 Befehl betreffend, verlängert die Ausführungszeit deutlich und völlig unnötig.
Ich habe daher wieder selbst Postprozessor gespielt und sämtliche G0 Befehle am Zeilenende mit ‚ F7000‘ versehen. Das reduzierte die Ausführungszeit um mehr als zehn Minuten.

Zurück zum Thema

Trotz meinem Trick mit dem G0 Befehl war mir die Ausführungszeit noch immer zu lang. Trockenläufe haben ergeben, dass sehr viel Zeit im Rampenmodus verschenkt wurde. Der Fräser beginnt schon 1.5mm über der Werkstückoberfläche mit dem langsamen herunterfahren, das bei Fräsgeschwindigkeit stattfindet (Fräsgeschwindigkeit=F300, das sind 300mm/Minute oder zwei Sekunden für einen Millimeter). Das kann dauern. Per Einstellung gibt man an, um wie viel Z pro ‚Runde‘ nach unten gefahren wird (bei mir waren das 0.15mm pro Runde tiefer). Als ‚Runde‘ gilt der entsprechende, ununterbrochene Pfad. Bei den kleinen Bohrungen mit 3 bzw. 3.5mm Durchmesser ist der Pfad D*Pi, also weniger als 11mm. Damit dauert eine ‚Runde‘ 22 Sekunden und 10 Runden sind nötig, bevor das Blech überhaupt erreicht wird (=10 * 22 = 220 Sekunden). Beim großen Kreis, dem Ausschnitt für den Lüfter selbst, dauert eine Runde 220 Sekunden! Zehn Runden dauern mehr als eine halbe Stunde!

Also nochmals Fusion 360 bemüht und die Höhe, bei der der Rampenmodus zu beginnen hat, auf 0.8mm reduziert. Damit war die prognostizierte Dauer nur mehr eine Stunde und zwanzig Minuten. OK, zufrieden.
Es ist einfach für mich alles noch ein wenig mit Risiko behaftet – ich taste mich langsam heran. Zu knapp ans Blech möchte ich nicht kommen, schließlich kann ich nicht garantieren, dass das Blech absolut eben und parallel zum Druckbett ist.

OK, weiter geht es.
Ein wichtiger Punkt aus dem Erfahrungsschatz des ersten Versuchs harrt noch einer Lösung: Eine bessere Befestigung des Werkstücks.
Beim ersten Blechstück hatte ich das Blech mit dem hauchdünnen doppelseitigem Klebeband an die Polystyrolschaumplatte geklebt, die Platte hingegen mit ‚Spiegelband‘ von Tesa an das Druckbett geklebt. Gelöst hatte sich nur das dünne Zeug, das für Fotos geeignet ist. Und gelöst hatte sich das Klebeband von der Schaumplatte, nicht vom Blech. Das Spiegelband hielt die Schaumplatte noch sehr gut auf das Druckbett (es war eine ordentliche Arbeit, das Zeug wieder abzulösen!). Also entschied ich mich, das Blech mittels Spiegelband direkt auf das Druckbett zu kleben. Das Spiegelband hat eine Stärke von zirka einem Millimeter. Der Konzeptbeweis schien darauf hinzudeuten, dass ich die Z-Höhe ziemlich im Griff hatte, folglich ein Millimeter Luft reichen sollte, und ich das Risiko daher eingehen könnte (wird man später noch sehen).
Ein zwei kurze Trockenläufe, um die Position des Rohmaterials festnageln zu können, ein paar Markierungen auf das Druckbett platziert und schließlich das Material festgeklebt. Es könnte losgehen!

Die Sonne scheint, draußen ist es sehr warm für den Ersten Februar. Ich werde den Drucker ins Freie stellen, um zu fräsen.

Trotzdem noch eine (kurze?) Abschweife, der biegsamen Welle betreffend.

Als ich die biegsame Welle noch vor dem Fräsen des Konzeptbeweises kritischer untersuchte, störte mich ein axiales Spiel von ca. 0.6-0.8mm. Damit wären alle angepeilten Z-Werte Glücksache. Bei einer geforderten Nut Tiefe von nur 0.3mm für die seichten Nuten könnte eine Nut bis zu 0.8mm Tiefe herauskommen, oder sie könnte beinahe fehlen und nur leicht ‚angekratzt‘ sein.
Um dem Spiel etwas entgegen zu wirken habe ich die Seele der biegsamen Welle etwas vorgespannt, falls man mich versteht. Ich habe die Seele deutlich seichter in die Spannzange eingespannt als üblich. Damit stand die Seele weiter heraus als normal. Da die Wellenhülle eine fixe Länge besitzt, hat die längere Seele nicht genug Platz und drückt permanent auf das Wellenende (=Fräserspitze). Damit ist das Spiel eigentlich nicht weg, aber die Fräserspitze schwimmt nicht einfach irgendwo herum, sondern wird mit einer kleinen Kraft beständig unten gehalten. Bei einem 0.8mm Fräserbit reichen ein paar Gramm um verlässlich unten zu bleiben (20-30). So zumindest mein Gedankengang.
Als ich die Hartschaumplatte fräste, war mir das Spiel nicht wichtig genug, da hier Z-Werte über mehrere Millimeter im Spiel waren. Bei dem 1mm Blech, hingegen, macht das Spiel schon 80% der Materialstärke aus.

So jetzt könnte es ENDLICH mit dem Fräsen losgehen. Dummerweise ist der Beitrag wieder elends-lang. Ich werde morgen den eigentlichen Fräsvorgang beschreiben.
(Und Übermorgen vielleicht ein paar Vorschläge zur Bekämpfung des Rattern.)

mjh11

Ich versuche, es heute kürzer zu gestalten. Damit es vorab schon was zu gucken gibt, hier sieht man das Blech am Ende der Fräsarbeit (die Schutzfolie ist noch dran):Alles wurde inzwischen für das Fräsen vorbereitet. Die Sonne scheint, 14 Grad die Temperatur, die Bedingungen gut. Die GCode Datei wurde schon vorher entsprechend editiert und auf der SD Karte gespeichert. Die Karte also eingelegt und den Drucker eingeschaltet.

Als erstes muss man die Z-Höhe bestimmen – also die Höhe der Blechoberseite. Der Vorgang dazu:

• OHNE eingespanntem Fräserbit zuerst X und Y homen, dann Z homen (ich könnte alle 3 Achsen gleichzeitig homen, da die biegsame Welle, ohne Bit, weniger weit nach unten vorsteht als die Düse des Hot Ends, gehe aber einfach auf Nummer sicher)
• Mit den Tasten auf Z > 30mm fahren (oder mehr, je nach Länge des Fräserbits) und spanne den Fräserbit ein
• Mit den Tasten in X und Y über eine Stelle des Blechs fahren, irgendwo in der Mitte
• Mit den Tasten das Bett schrittweise hochfahren – noch ohne Berührung! Je nach eingestellter Z-Schrittweite muss diese ein oder mehrmals reduziert werden, um möglichst knapp bis an das Blech zu kommen.
  Z-Schrittweite

  ---

  Diese kann man von Einzelschritt (=‚single step‘) über Dauerlauf (=‚single move‘), dann 1mm, 10mm und 50mm pro Tastendruck im jeweiligen Positions-Menü einstellen
• Die Z-Schrittweite auf den niedrigsten Wert einstellen (‚single steps‘ – Einzelschritte) und mit dem Bett so lange hochfahren, bis sich bei den F-Digits ein eindeutiger Unterschied zeigt. Damit ist ein Sprung von mehr als nur 2 oder 3 Digits gemeint (der Wert sollte kleiner werden – ist dieser zu Beginn schon negativ, sollte er negativer werden). Den angezeigten Z Wert notieren.
    Hinweis: das Blech, das ich in Verwendung habe, hat eine Schutzfolie montiert, diese Tatsache sollte man im Hinterkopf behalten
• Mit dem Bett wieder etwas nach unten fahren, um ein wenig Abstand zwischen Fräser und Material zu schaffen (=Z+)
• X und Y wieder homen
• Mittels Tasten das Bett wieder auf den vorhin notierten Wert hochfahren – FERTIG! Wir haben unsere Z-Höhe.

Jetzt stimmt Z und der Fräsvorgang kann beginnen. Fräser anschalten, Schneidöl bereitstellen und ‚Druck‘ von der SD Karte starten.

Hintergrund des Aufwands der Z Bestimmung:
In der GCode Datei werden, als einer der ersten Befehle, alle drei Achsen virtuell auf null gestellt (G92 X0.000 Y0.000 Z0.000). Von dort aus gelten also alle weiteren Koordinatenangaben.
Die X und Y Achse stellen kein Problem dar, die können ruhig von ihrem Nullpunkt (=Home) aus gerechnet werden, Z aber nicht, da sich dieses zwangsläufig von der Home-Position unterscheidet (Materialstärke, Dicke der Opferplatte, falls vorhanden, und so weiter). Inzwischen fräst der RF1000 fleißig (eigentlich die ersten Sekunden doch nicht, da per Rampenmodus sich der Fräser nur langsam der Blechoberfläche nähert).

Als erstes sollten die seichten Nuten kommen, dann alle kreisrunden Umrisse, zum Schluss erst die restlichen Umrisse.

Langsam taucht der Fräser in die Oberfläche ein – nicht anders als wie beim Konzeptbeweis. Hier muss ich mit der Geschwindigkeit nicht weiter runter, es sieht (hört sich) recht brauchbar an. Bloß dauert es.

Man kann in Fusion 360 die Reihenfolge der einzelnen Schritte zum größten Teil selbst bestimmen. Daher wollte ich die seichten Nuten als erstes machen lassen. Da müsste das Blech noch bestmöglichen Kontakt zu Bett aufweisen. Dass dann die runden Konturen als nächstes kamen, hat sich nur so ergeben. Die Außenkonturen kamen hingegen etwas abenteuerlich zustande. Wählte ich die gesamte Außenkontur, verweigerte Fusion 360 die Zusammenarbeit. Im Nachhinein vermute ich, dass es an den Biegefreistellungsnuten lag. Diese sind so eng, dass Fusion 360 Probleme damit hat, beide Seiten der Nut als Kontur zu akzeptieren. Schließlich gelang es mir, durch das Auslassen gewisser Bereiche, einen brauchbaren Werkzeugpfad generiert zu bekommen. Im folgenden Bild ist die ausgewählte Kontur als blaue Linie erkennbar. Diese ist nicht durchgehend, gewisse Stellen wurden ausgelassen. (Auch kann man hier die Tabs/Laschen angedeutet sehen.) Der Außenumriss wurde dadurch in mehrere unterbrochene Pfade aufgeteilt. Mir ist nicht gelungen, Fusion 360 hier eine Reihenfolge aufzuzwingen. Damit ‚springt‘ der Fräser von einem Pfad zum nächsten, ohne einer erkennbaren Logik zu folgen. Zum Teil so wie der Infill beim 3D drucken. Hier wird (bei Slic3r zumindest) manchmal irr hin und her gesprungen.

OK. Inzwischen sind die seichten Nuten fertig. Keine Probleme erkennbar. Hier ein Bild aus dem Video (leider unscharf): Als nächstes ist der 36mm Kreis an der Reihe. Auch hier fährt der Fräser bedächtig entlang einer unsichtbaren Rampe nach unten, der Oberfläche entgegen. Langsam taucht der Fräser ein und beginnt gemütlich seine Runden zu drehen. Auch hier scheint es keine Probleme zu geben, daher entspanne ich mich langsam.
Hier ein Ausschnitt aus dem Video, gerade wie der Fräser in die Oberfläche eintaucht. Das Video ist inzwischen auch nicht schärfer geworden, den ganzen Chili habe ich umsonst darüber gestreut . Entschuldigt bitte, dass es so wackelt, ich habe gleichzeitig gerade Schneidöl aufgebracht (man sieht den Tropfen): Auch als der Kreis beinahe fertig war, konnte ich mich über ein ereignisloses Vorankommen freuen.
Kurz danach dann die Ernüchterung: Fräserbruch! Im nächsten Beitrag geht es gleich weiter.

mjh11

Apropos, ist jemand aufgefallen, dass ich mich im vorigen Beitrag bei den Zeiten/Geschwindigkeiten verrechnet habe? Bei 300mm/Minute fährt der Fräser 5mm in der Sekunde, nicht 0.5mm.

Fräserbruch!

---

Wie im vorigen Beitrag berichtet, brach mir mitten im Fräsauftrag die Fräserspitze ab (0.8mm Durchmesser).
Hier geht es also weiter beim 'Abenteuer Fräsen'.

---

OK, Ruhe bewahren! Zuerst den Fräsmotor abschalten. Drucker auf ‚Pause‘. Tieffffff Luft holen, fluchen, usw. Dann gucken.

Die Situation:
Scheinbar am Ende, oder fast am Ende des 36mm Kreises ist der Fräser aus unerfindlichen Gründen abgebrochen. Es muss schon sehr knapp am Ende gewesen sein, da sich der Fräser inzwischen zur nächsten runden Kontur bewegt hat. Wann genau die Spitz ab war, lässt sich nicht mehr eruieren. Die kreisrunde Scheibe in der Mitte sieht völlig losgelöst aus (keine Laschen/Tabs?). Das Werkstück sitzt noch fest auf dem Druckbett – damit ist die Werkstückposition unverändert und damit bekannt, zumindest eine brauchbare Erkenntnis.
Nun egal. Positiv ist, dass es sich ziemlich genau sagen lässt, wo es wieder weitergehen muss.

Drucker AUS, SD Karte raus, und rüber zum PC.

Mithilfe der Vorschau in Repetier-Host konnte ich recht einfach die Stelle finden, wo der große Kreis fertig wurde. Die GCode Datei kam danach in den Editor. Der GCode der bereits gefrästen Stellen wurde gelöscht und die Datei wieder auf die SD Karte gespeichert (unter einem neuen Namen).

Beim Drucker kam die SD Karte wieder hinein, der abgebrochene Fräser wurde ausgespannt und ein neuer Fräser eingespannt. Dabei fiel mir, eher unbewusst, auf, dass die biegsame Welle noch mehr axiales Spiel aufwies als vorher. Da klingelte es bei mir aber nicht richtig. Kurz dachte ich, dass vielleicht die Kugellager der Belastung nicht gewachsen waren und ausgeleiert waren, konnte aber nichts Außergewöhnliches feststellen, außer, dass jetzt eben mehr axiales Spiel vorhanden war als zu Anfang, inzwischen an die 1.3mm.

Die Bestimmung der Z-Höhe wurde wieder wie im vorigen Beitrag durchgeführt. Der Fräsmotor wurde eingeschaltet und der ‚Druck‘ von der SD Karte gestartet, womit der Fräsvorgang weiter lief.

Und der Fräsauftrag lief wirklich ohne katastrophale Vorkommnisse bis zum Schluss durch. Eines kam schon noch vor – ein typisches ‚Kopf-An-Die-Wand-Hämmern‘-Ereignis -- ---- . Es war, nach über 45 Minuten des Fräsens offensichtlich, dass ich WIEDER das Rohmaterial VERSETZT befestigt hatte. Im ersten Bild des vorhergehenden Beitrags kann man es schon erkennen. Ganz rechts, am Bildrand, sieht man wie die Kontur (des Hakens) bis an die Blechkante reicht (und darüber hinausgehen müsste, vermutlich).
Der Fehler war eine Folge des Hin- und Herspringens bei der Abarbeitung des GCodes. Es dauerte beim Trockenlauf eben 45 Minuten, bevor genau diese Kontur, mit dem Minimal-Y-Wert, bearbeitet wurde. So lange habe ich nicht gewartet und die Position wohl falsch eingeschätzt. Na ja, beim nächsten Mal, falls es überhaupt dazu kommt, werde ich den GCode von Hand durchforsten, alle Minimal- und Maximalwerte der X- und Y-Achse heraussuchen und diese am Anfang des GCodes einpflegen, damit man beim Trockenlauf gleich die Maximalausmaße erkennen kann.

Trotzdem, das Werkstück ist brauchbar, bloß nicht perfekt. Die fehlende ‚Nase‘ lässt ein klein wenig mehr Luft nach oben entweichen als sonst. Dabei handelt es sich dort um die kalte Zone, und daher macht es kaum was aus.

Hier ein paar weitere Bilder des Werkstücks:
Nach Entfernung der Schutzfolie (Werkstück ist noch auf dem Druckbett):Beim großen Kreis sind keine Laschen/Tabs erkennbar – komisch.

Hier das Werkstück von der Rückseite, die Reste von einem Stück ‚Spiegelband‘ kleben noch fest:Die gesamte Kontur ist von hinten sichtbar, auch die Laschen – bloß fehlt das völlig beim 36mm Kreis – wieso?

Eines der kleinen Löcher zeichnet sich auf der Rückseite nicht durch: Das wird sich als kein Problem herausstellen.

Hier das Teil, fertig gesäubert und bereit für die Biegevorgänge: Hier zwei Ansichten vom fast fertig gebogenen Teil. Nur mehr 3 Biegestellen fehlen:Die seichten Nuten haben sich als Biegehilfe eindeutig bewährt. Die jeweilige Position wurde dadurch recht exakt eingehalten, ohne Abkantmaschine. Gebogen wurde nur mit den Fingern, unter Zuhilfenahme der Tischplatte. Der Trick geht bei Aluminium vermutlich bis zu 2 oder 3mm Materialstärke. Fragt sich nur, ob da die Finger noch mitmachen.

Hier drei Aufnahmen, wo die Luftführung bereits fertig gebogen, montiert, und im Einsatz ist:
Ich bin doch etwas stolz. Wenn man mir das entschuldigen kann…

Im nächsten Beitrag gehe ich auf meine Vermutungen bezüglich Fräserbruch ein.

mjh11