3D-Drucker – Professionelles Gehäuse mit Filtersystem bauen

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Im Rahmen unserer DIY-Projekte haben wir in dem Artikel Prusa i3 MK3S Mod: 3D-Drucker selber bauen die Konstruktion und Programmierung eines 3D-Druckers aus qualitativ hochwertigen Komponenten vorgestellt. Um aber optimale Bedingungen für die Verarbeitung von Materialien wie ABS, Polycarbonat, Nylon oder PEEK zu schaffen, ist eine entsprechende Einhausung erforderlich. Dafür gibt es bereits zahlreiche Ansätze, die vom sogenannten IKEA Lack Gehäuse bis hin zu professionellen Einhausungen reichen. Wesentlich flexibler gestaltet sich die Konstruktion einer Einhausung für 3D-Drucker mit Aluminium-Konstruktionsprofilen und Zubehör der Firma MISUMI. In diesem Artikel möchten wir unseren Lesern zeigen, wie schnell und effektiv sich die Konstruktion einer Einhausung mit den qualitativ hochwertigen MISUMI-Produkten umsetzen lässt. Das Basis-Rack wird anschließend um eine Filter- und Belüftungsanlage samt Mikrocontroller-Steuerung und LED-Beleuchtung erweitert.

Mit einem 3D-Drucker können je nach Ausstattung neben PLA und PETG auch Materialien wie ABS, Polycarbonat, Nylon und PEEK verarbeitet werden. In einer aktuellen Studie wurde jedoch festgestellt, dass von 3D-Druckern auch eine gewisse Gesundheitsgefährdung ausgeht. Demzufolge ist die Emissionsrate beim Druck z.B. mit ABS-Filament am höchsten und beim Druck mit PLA am geringsten. Ein gut belüfteter Raum ist zwar das A und O, jedoch können sich auch dann die während dem Schmelzvorgang freigesetzten Partikel überall im Raum verteilen und an Oberflächen absetzen. Zudem gibt es nur sehr wenige Hersteller, die Filtersysteme für offene 3D-Drucker wie dem Prusa i3 MK3S bzw. dem Mod Zaribo MK3S anbieten. Auch gibt es bezüglich der Effektivität solcher Konstruktionen keine aussagekräftige Studie oder gar repräsentative Messwerte. Deshalb haben wir uns im Zuge eines 3D-Drucker-Eigenbaus zusätzlich für die Umsetzung einer 3D-Drucker-Einhausung entschieden, die unter anderem mit einem Filtersystem ausgestattet sein wird. Dabei hat sich die Kombination aus einem einfachen Partikelfilter für Gerüche und einem Kohlefilter für die Giftstoffe stets bewährt. Beim Kauf sollten die entsprechenden Filter-Klassifizierungen berücksichtigt werden. Während unserer Recherche sind wir im Netz immer wieder über Aussagen gestoßen, in denen behauptet wird, dass beispielsweise der Ausstoß an Giftstoffen an viel befahrenen Straßen wesentlich höher sei als die Emissionen von Materialien wie ABS. Ob sich eine Filteranlage lohnt, bleibt daher jedem selbst überlassen.

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Hinweise

Dieser Artikel stellt keine vollständige Anleitung für die Konstruktion einer 3D-Drucker-Einhausung und der Realisierung von elektronischen Schaltungen dar. Der Bericht soll vielmehr als Orientierungshilfe dienen und den Anwender bei der Planung und Umsetzung eines 3D-Drucker-Gehäuses unterstützen. Der Erfolg dieses Projekts ist vom handwerklichen Geschick des jeweiligen Anwenders abhängig. Auch erfordert es zumindest grundlegende Kenntnisse in der Elektronik und Mikrocontrollertechnik. Wir übernehmen keine Haftung für die Korrektheit der durchgeführten Arbeitsschritte und auch keine Haftung für Schäden, die aufgrund der Anwendung der auf unserer Seite genannten Informationen entstehen.

3D-Drucker-Einhausung

Was spricht für MISUMI?

Für die 3D-Drucker-Einhausung verwenden wir qualitativ hochwertige Komponenten der Firma MISUMI. Das Unternehmen hat sich im 3D-Druck-Bereich unter anderem durch Aluminium-Profile, Präzisionswellen und Linearkugellager in höchster Industriequalität einen Namen gemacht. Mittlerweile setzen wir ausschließlich auf die MISUMI-Produkte und fühlen uns als Kunde sehr wertgeschätzt. Das umfassende MISUMI-Portfolio deckt im Bereich der mechanischen Komponenten jeden nur erdenklichen Anwendungsbereich ab. Zusätzlich wird das Produktangebot fortlaufend mit ausgewählten europäischen Fremdmarken erweitert. Die Produkte sind nach Anwendungsbereichen unterteilt und können auf der jeweiligen Unterseite je nach Spezifikationen frei konfiguriert werden. Für MISUMI sprechen ein umfassendes Portfolio, individuell konfigurierbare Produkte, eine hohe Komponentenqualität, kurze Lieferzeiten und vieles mehr. Zudem legt MISUMI großen Wert auf Kundenfeedback.

Konstruktionsplanung

Da eine Konstruktion bestehend aus Aluminium-Profilen relativ teuer ausfallen kann, sollte das Projekt gut geplant werden. Zunächst sollte Klarheit darüber herrschen, welche Verbindungstechnik zum Einsatz kommen soll. Wenn Flächenelemente wie Plexiglas oder Makrolonplatten in die Profilnut eingeführt werden sollen, sind Würfelverbinder sowie Kunststoff-Einfassprofile erforderlich. Darüber hinaus ist bei der Dimensionierung der Flächenelemente das Dehnungsspiel des entsprechenden Materials zu berücksichtigen. Alternativ bieten sich einfache Winkelverbinder an, die bei MISUMI in diversen Ausführungen erhältlich sind.

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MISUMI Serie 8/Extra starke Winkelverbinder

Aluminium-Konstruktionsprofile + Zubehör

Für das Grundgerüst der 3D-Drucker-Einhausung bieten sich passend zugeschnittene MISUMI 40x40mm Aluminium-Konstruktionsprofile schwarz eloxiert an, die sehr schnell und in einer ausgezeichneten Qualität geliefert wurden. Für unsere 3D-Drucker verwenden wir ebenfalls ausschließlich MISUMI Aluminium-Profile. Um die schwere Konstruktion bewegen zu können, bieten sich die MISUMI Ø65/75 (Lenkrollen/Montageplatte) für Nutprofile an. Die Rollen sind ausgezeichnet verarbeitet und sehr leichtgängig.

Misumi_Rack_38
MISUMI 40x40mm Aluminium-Konstruktionsprofile schwarz eloxiert – Zuschnitte

Bei der Verbindungstechnik setzen wir überwiegend auf extra starke MISUMI Winkelverbinder der Serie 8. Die Breite der Winkelverbinder beträgt 30mm, sodass Flächenelemente von bis zu 5mm Stärke verwendet werden können. Da Flächenelemente mit 2-3mm Stärke für unser Vorhaben mehr als ausreichend sind, haben wir uns für die variablen Plattenbefestigungen entschieden, um die Flächenelemente möglichst eben zu den Aluminiumprofilen anzubringen. Alternativ bieten sich die einfachen MISUMI Winkelverbinder der Serie 8 an.

Misumi_Rack_71
MISUMI Plattenbefestigungen -Stahl/Rostfreier Stahl

Einkaufsliste – Aluprofile und Zubehör von MISUMI

Artikel Bezeichnung Beschreibung Menge Preis Shop

Aluprofil 450

HFSB8-4040-450

  12 Im Online-Shop* MISUMI
Aluprofil 550

HFSB8-4040-550

  8 Im Online-Shop* MISUMI
Aluprofil 250

HFSB8-4040-250

  8 Im Online-Shop* MISUMI
Türen 445 HFSB8-4040-445 Etwa 5 – 5,4 mm Spalt 4 Im Online-Shop* MISUMI
Türen 465 HFSB8-4040-465   4 Im Online-Shop* MISUMI
Türen 470-468 HFSB8-4040-468   8 Im Online-Shop* MISUMI
        Im Online-Shop* MISUMI
Türbefestigung SHBLBSL8 Falls Türen aus Aluminiumprofilen eingebaut werden sollen, müssen an den entsprechenden Stellen die Winkelverbinder gegen innenliegende Verbinder getauscht werden. Für die seitliche Türen passen diese nicht. Hierfür z.B. Verbindungswinkel 90° Außen verwendet werden. 8 Im Online-Shop* MISUMI
Türscharnier HHPSJ8-B

 

8 Im Online-Shop* MISUMI
Türscharnier Montage CBS6-12 + HNTT8-8   32 Im Online-Shop* MISUMI #1
MISUMI #2
Winkelverbinder HBLUSB8 Extra starke Winkelverbinder 88 Im Online-Shop* MISUMI
Winkelverbinder CBM8-25 + HNTT8-8 Nutsteine und Schrauben 176 Im Online-Shop* MISUMI #1
MISUMI #2
Plattenbefestigung SHCBV Für die Befestigung von Flächenelementen wie Makrolonplatten oder Plexiglas. Variable Ausführung, um Flächenelemente mit einer Stärke von <=5mm sauber zu montieren. 32 Im Online-Shop* MISUMI
Plattenbefestigung Montage SCB6-15 + HNTTSN8-6

Um eine Scheibe von 2mm Stärke zu montieren, ist eine M5 Schraube mit einer Länge von mindestens 5,2mm notwendig, da die Plattenbefestigung eine Dicke von 3,2mm aufweist.

64 Im Online-Shop* MISUMI #1
MISUMI #2
Lenkrollen HCHJF65-N Sehr stabil und leichtgängig 4 Im Online-Shop* MISUMI
Holzplatte 450x470mm Muss je nach Stärke eventuell angepasst werden. Je nach Ausführung müssen hier wahrscheinlich die Winkelverbinder gegen verstärkte Winkelverbinder getauscht werden 2 Im Online-Shop* Baumarkt
STL-Dateien für Befestigung   Druckobjekte gerne auf Anfrage     PCPointer.de
           
           

* Die Preise für die MISUMI-Komponenten werden auf den jeweiligen Produktdetailseiten angegeben. Für konfigurierbare Produkte erfolgt die Preisangabe nachdem die Auswahl getroffen wurde. 

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13 Gedanken zu „3D-Drucker – Professionelles Gehäuse mit Filtersystem bauen“

  1. Hallo,
    wie wird denn die Dichtigkeit der beweglichen Türen zum restlichen Gehäuse gewährleistet?
    Und gibt es von dem Turm auch eine CAD Zeichnung?

    Antworten
    • Leider gibt es dazu keine CAD Zeichnung. Es ist an sich selbsterklärend. Die Dichtigkeit ist natürlich ein Problem. Man könnte verschiedene Schaumstoffdichtungen probieren oder an die Innenseiten des Gehäuses / Außenseiten der Türen breitere Gummidichtungen aufkleben. Da die Alurohre etwas breiter sind als eine Scheibe, wird man mit Innendichtungen nicht weit kommen, da beim Öffnen und Schließen der Türen die Ecken der Aluprofile aufeinandertreffen.

      Antworten
  2. Hi,

    auf https://www.pcpointer.de/3ddrucker/3d-drucker-einhausung-bauen/7/#Installation_und_Programmierung steht eigentlich alles, was für das Projekt relevant ist. Natürlich ist nicht alles lückenlos, aber bei solchen umfangreichen DIY Projekten bin ich davon ausgegangen, dass man ein bishen Programmcode zusammentragen kann 😀

    In der letzten Tabelle sind eigentlich die Pins hinterlegt. Es gibt Steuer- und Tachosignal sowie die Versorgungsspannung. Die Boards, die gängig sind, sind eigentlich alle recht identisch, was die Pinbelegung angeht. Am besten dazu das Board + GPIO oder Board+Pinout bei google eingeben.So weiß man, welche Pins passen könnten. Ich habe am Ende für mich selbst alles über Potis gelöst. Der Lüfter lief dauerhaft. Macht auch Sinn, da die schädlichen Partikel möglichst effektiv gefiltert werden sollen. Die Frischluft habe ich grundsätzlich nicht verwendet. Außer bei PLA, da hier durch die Hitze innerhalb des geschlossenen Gehäuses entweder der Extruder nicht mehr vernünftig greift, oder aber die Kühlung bei den Schichten etwas nachlässt. Anbsonsten war der stets aus. Daher auch via Potis. Feuchtigkeitsabhängige Steuerung der Lüfter bringt nichts, da es ja keine Entfeuchterfunktion gibt. Temperaturabhängig finde ich auch nicht besonders effektiv, da ABS, ASA, PC und Co. möglichst hohe Innentemperatur benötigt, um nicht zu warpen. VOn daher man eine Regelung keinen Sinn. Und ohne aktive Heizung im Inneren erreicht man meistens sowieso nicht mehr als 40-50°C. Im Sommer etwas mehr, aber das soll auch so sein, da ABS und Co. viel Außenwärme benötigen. Und wie gesagt bei PLA lief der andere Lüfter für Frischluft. Und etwas Frischluft gelangt sowieso durch die Filter hindruch, sobald der Absaugfilter läuft.

    Antworten
  3. Hallo und guten Tag,
    erstmal finde ich diese Projekt einfach toll. Aber ich habe da ein paar fragen zu der Steuerung des Lüfters über Temperatursensor DHT22. Ich wollte euer Projekt so nachbauen, habe auch schon die Komponeten dazu. Ich habe den Mega 2560 mit Display 2,8 TFT LCD von Adafruit. Wie sieht da die Programmierung aus bzw. Pinbelgung Lüfter 4 Polig Nuctua, oder das Löten auf der Rückseite des shilds.
    Bitte ich brauche da euren Rat.

    Antworten
  4. Hi,

    ausgerechnet diese STL-Files habe ich nicht mehr vollständig.

    Hier mal ein Link zu den Armen, die vom Zaribo 3D Drucker stammen und lediglich modifiziert wurden:

    Diese sind kompatibel mit den Zaribo Filamentrollenhaltern. Es wird dsaher noch folgendes benötigt:

    https://github.com/Caribou3d/Caribou-MK2/blob/master/STL/Frame/Spoolholder/Spool-1x-2.0.stl (Die Breite kann dann entsprechend dem Platz im Inneren des Gehäuses angepasst werden)

    https://github.com/Caribou3d/Caribou-MK2/blob/master/STL/Frame/Spoolholder/SpoolMount-2x-2.0.stl

    Antworten
  5. Hallo Dennis,

    zum Projekt gab es mal Handskizzen, die von mir erstellt worden sind. Diese habe ich aber leider nicht mehr, da das Projekt eher als Anregung gedacht war.

    Wenn man sich jedoch an die Einkaufsliste für die Profillängen hält, ist es anhand der Bilder absolut kein Problem, die Profile zusammenzuschrauben. In der Einkaufsliste sind auch Kommentare hinterlegt. An den Stellen, wo die Türen eingesetzt werden, kommen z.B. Innenliegende Winkelverbinder zum Einsatz, da durch den Einsatz der Eckverbinder die Türen nicht geschlossen werden können.

    Die STLs zu den Griffen, etc. kann ich aber gerne zum Download zur Verfügung stellen, wenn es soweit sein sollte.

    Weitere Fragen sind gerne willkommen.

    Antworten
    • Hallo TigerClaw,

      danke für die Antwort. Ich nun schon etwas dabei das Gehäuse ins CAD zu übertragen. Hast du für die Filamentrollen im oberen Bereich zufällig Step/STL Dateien?

      Antworten
  6. Guten Tag,

    ich interessiere mich total für das 3D-Drucker Gehäuse aus den Misumi Profilen. Meine Frage ist, ob es für dieses Projekt so wie es ist eine 3D-Konstruktion gibt?
    Wäre wirklich toll und falls ja, dürfte ich die haben?

    Vielen Dank schon mal 🙂

    Antworten
  7. Als Biologe bin ich ziemlich besorgt, wenn ich mir wissenschaftliche Studien zu Emissionen von FDM 3D Druckern anschaue. Unglaublich, dass dazu noch kein Qualitätsstandard eingehalten werden muss. Erinnert mich daran wie vor 100 Jahren die Leute fröhlich Röntgenfilme gedreht haben, weil ihnen die Gefahren nicht bewusst waren. Es sollte klar sein, dass diese Gehäuse kaum die bedenkliche UFP/Feinstaubbelastung reduzieren.

    Antworten
    • Einen Hochleistungs-Schwebstofffilter, der für den industriellen Zweck ausgelegt sind, wird sich aber auch kaum jemand leisten können, zumindest nicht in Kombination mit einem geschlossenen Belüftungs- und Filtersystem. Es gibt zwar Hersteller, die solide Gehäuse anbieten, aber auch da sind die Filter das billigste Teil am Gerät. Zumal Endverbraucher für private Zwecke kaum an professionelle Filter herankommen.
      Auch ist es so, dass viele Materialien kaum noch Gerüche abgeben, wodurch die Wirksamkeit eines Filters zumindest über die Nase nicht einmal ansatzweise geprüft werden kann.

      Ich habe erst kürzlich eine sehr alte ABS Rolle gedruckt und musste nach 12 Stunden Druckzeit feststellen, dass trotz Filter das Zimmer nach dem Material roch. Die einzige Möglichkeit war nun, das Zimmer mal für 1-2 Stunden zu lüften. Dennoch werden diese giftigen Partikel in der Umgebung freigesetzt und mit der Zeit vom Körper dennoch aufgenommen. Ein Gehäuse mit einem einfachen HEPA Filter und und ausreichendem Lüften des Zimmers ist jedoch ein Anfangt. Ich persönlich merke das von beginn an, dass der Hals beim Drucken stets gereizt ist. Mit Gehäuse ist das aber deutlich besser geworden.

      Aber wir du schon erwähnt hattest, gibt es dafür keine Standards und man weiß nicht wirklich, was die Hersteller da zusammenmischen.

      Antworten
  8. Ich habe fast einen ganzen Tage gebraucht, um den Artikel vollständig durchzulesen.

    Sieht nach einem ganzen Haufen voll Arbeit aus und hat mir bei einigen Ideen weitergeholfen. Leider verkauft Misumi nur an gewerbliche Kunden, schade. Der Elektronik-Teil ist ebenfalls gut gelungen. Weiter so!

    Antworten
  9. Wow, das ist ja mal ein Artikel. Werd mir wohl vor dem Lesen eine Pizza machen müssen.Finde es ebenfalls gut, das sich jemand die Arbeit macht und alle wichtigen Fakten zusammenträgt und zeigt, was mit Aluminium und ein paar gedruckten Teilen alles möglich ist.Ich kannte die Seite hier nicht,finde die Entwicklung in Richtung 3D-Druck super. Immerhin setzen Hersteller wie ASUS bei den ROG Mainboards ebenfalls auf Selfmade Komponenten.3D-Druck sollte daher viel öfters ein Thema sein.Bleibt alle gesund!

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  10. Respekt!Ein sehr umfangreicher Bericht,der endlich mal alles beinhaltet. Normalerweise muss man sich zu vielen Themen wie Elektronik alles im Internet zusammensuchen. Das Gehäuse fantastisch.Misumi kannte ich bisher nicht. Schade, dass es nur für gewerbliche Kunden ist.Die Haben richtig klasse Komponenten.

    Weiter so!

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