3D-Drucker – Professionelles Gehäuse mit Filtersystem bauen

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Installation und Programmierung

Die Inbetriebnahme des METRO 328 mit der ArduinoIDE ist einfach und bereits in zahlreichen Online-Tutorials beschrieben. Erste Beispiele mit dem TFT 2,8 sind auf der Adafruit-Webseite beschrieben. Für unsere Anzeige haben wir außerdem nach einer Bibliothek gesucht, die sogenannte Gauges anzeigen kann, um uns die Arbeit zu erleichtern. Dabei sind wir auf folgende Bibliothek gestoßen. Leider ist die Bibliothek dann aber nicht mit der ursprünglichen Adafruit-Lib kompatibel. Demnach funktionieren Funktionen wie Instanz.println(„“) auch nicht mehr. Eine gute Alternative ist die erweiterte ILI9341 Bibliothek hier. Wichtig dabei ist, dass die Bibliotheken stets vor der Verwendung überprüft werden sollten, da oftmals die LCD-PINs wie DC für Pin 7 am Arduino vorkonfiguriert sind, dieser aber in dem Fall an Pin 9 sitzt. Auch geht jede Bibliothek auf Kosten des Speichers. Beim METRO 328 ist dieser bereits mit einer Uhr und einigen Gauges-Anzeigen vollständig ausgeschöpft. Alternativ bietet sich eine einfache textbasierte Anzeige an, die dann auch wesentlich schneller abgearbeitet wird.

Man beachte bei den Bibliotheken wie der ILI9341_AS, dass diese Beispiele für den METRO 328/Arduino Uno R3 und den Arduino Nano ausgelegt sind. Wer das Ganze auf einem Arduino Mega 2560 laufen lassen möchte, muss dazu in der Bibliothek Adafruit_ILI9341_AS die Datei „Adafruit_ILI9341_FAST.h“ öffnen und folgende Zeile auskommentieren: #define F_AS_T. Die Display-Darstellung wird um ca. 50% verlangsamt, da der für den Arduino 328 Chip optimierte Programmcode nicht mehr verwendet wird. Daher vor dem Flashen stets prüfen, welche Hardware verwendet wird, um die Änderung ggf. rückgängig machen zu können.

Adafruit 2,8″ TFT Touch Shield-Ansteuerung

Die Ansteuerung des 2.8″ TFT Touch Shield for Arduino w/Capacitive Touch ist einfach, da das TFT Shield lediglich auf das Adafruit METRO 328 aufgesteckt wird. Auf der Rückseite können dann nach Belieben an den freien Pins eigene Litzen für die Anschlüsse gelötet werden. Adafruit hat für das TFT Shield eigene Bibliotheken und Tutorials, die viele Beispiele enthalten. Wer das Beispiel mit dem Touch Button nutzen möchte, sollte aber bedenken, dass sich die Koordinaten im Programmcode auf den Rotationsmodus 1 beziehen. Wenn das Display um 90° gedreht wird, verändern sich auch die Koordinaten der Touch-Funktionalität.

Arduino Nano/UNO mit Standard 2,8 Zoll ILI9341 SPI TFT

Wer sich für ein Standard-Display entscheidet, kann folgende Tabelle für die Anschlussbelegung nutzen.

TFT Screen Pins Funktion Pin Spannung Beschreibung
Reset Reset 7/8 3.3V Pegelwandler oder Spannungsteiler

SCK (SCLK)

SPI clock pin 13 3.3V Pegelwandler oder Spannungsteiler
SDO (MISO) SPI master-in-slave-out pin 12
SDI(MOSI) SPI master-out-slave-in pin. ~11 3.3V Pegelwandler oder Spannungsteiler
CS Der TFT CS (chip select pin) wird vom Arduino verwendet, um dem TFT mitzuteilen, dass es TFT Daten senden und empfangen möchte. ~10 3.3V Pegelwandler oder Spannungsteiler
D/C
Das TFT DC (data/command select) wird vom Arduino verwendet, um dem TFT mitzuteilen, ob es Daten oder Befehle senden möchte. ~9 3.3V Pegelwandler oder Spannungsteiler
GND   GND    
VCC   3.3V 3.3V Pegelwandler oder Spannungsteiler
LED   3.3V 3.3V Pegelwandler oder Spannungsteiler

Lüfter und Temperatur-/Feuchtigkeitsmesser anschließen

Für das Tachosignal (Interrupt) der beiden Lüfter hatten wir zunächst Pin 2 und Pin 3 vorgesehen und für die Steuerung (PWM) Pin 5 und Pin 6 (PWM). Aufgrund von oben genannten Konfigurationseinschränkungen haben wir uns am Ende jedoch dazu entschlossen, für die PWM-Ansteuerung der Filterlüfter einen kleinen Arduino Nano zu verwenden und die Lüfter an den PWM-Pins P9 und P10 anzuschließen. Für die beiden Temperatur und Luftfeuchtigkeitsmesser können Pin 4 und Pin 5 genutzt werden. Die Verkabelung an sich ist selbsterklärend.

Zu beachten ist, dass bei externer Spannungsversorgung der Lüfter mit 24V die Masseanschlüsse vom Arduino und von der externen Spannungsversorgung zusammengeführt werden müssen. Die Spannung von 24V kann unter anderem von den 3D-Druckern selbst bezogen werden, wenn vorhanden.

Adafruit Metro 328 Funktion Pin Beschreibung
  Tachosignal 1 2 Tachosignal für 3-Pin-Lüfter der Filteranlage
  Tachosignal 2 3 Tachosignal für 4-Pin-Lüfter der Kühlanlage
  Temperatursensor 1 4 Temperatursignal für Temperatur- und Feuchtigkeitsmesser
  Temperatursensor 2 5 Temperatursignal für Temperatur- und Feuchtigkeitsmesser
  Controlsignal Lüfter 6 Steuersignal für 4-Pin-Lüfter der Kühlanlage (PWM)
  Analogsignal 1 A1 Potentiometer für Drehzahlregelung des 4-Pin-Lüfter der Kühlanlage
  5V VCC Versorgungsspannung 5V
  Ground GND Masse (5V/24V)
Arduino Nano Funktion Pin Beschreibung
  Analogsignal 1 A1 Potentiometer für Drehzahlregelung des 3-Pin-Lüfters der Filteranlage
  Analogsignal 2 A2 Potentiometer für Drehzahlregelung eines weiteren 3-Pin-Lüfters der Filteranlage, falls Doppelrack vorhanden
  PWM-Steuerung 9 PWM-Drehzahlregelung des 3-Pin-Lüfters der Filteranlage
  PWM-Steuerung 10 PWM-Drehzahlregelung eines weiteren 3-Pin-Lüfters der Filteranlage, falls Doppelrack vorhanden

Arduino-IDE Konfigurieren

Je nach Softwareversion ist es unter Umständen erforderlich über den Boardverwalter die Arduino AVR Boards zu aktualisieren. Den Arduino Nano gibt es derzeit nämlich mit einem neuen Bootloader, während die Software noch die Konfiguration für den veralteten Bootloader enthält. Ein Update ist daher unumgänglich. Eine gute Anleitung dazu gibt es hier.

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

  1. 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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  2. 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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  3. 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
  4. 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.

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    • 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.

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  5. 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 🙂

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  6. 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
  7. 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

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