Der Prusa i3 MK2 gehört bis heute zu den erfolgreichsten DIY-3D-Druckern. Nach zahlreichen Neuerungen und Upgrades versucht das aktuelle Flaggschiff Prusa i3 MK3s an den Erfolg des Vorgängermodells anzuknüpfen. Dennoch erfreuen sich Modifikationen wie der Caribou 320 MK3s (ehemals Zaribo)großer Beliebtheit. Die modifizierten 3D-Drucker setzten auf mechanische Komponenten aus dem Hause MISUMI, sind deutlich Robuster als das Original und bieten unterschiedlich große Bauvolumen in z-Richtung an. Für die 3D-Drucker von Caribou3d wird aktuell ein Achsen-Upgrade angeboten, bei dem die 8mm-Komponenten von 10mm-Komponenten abgelöst werden. Dadurch wird eine wesentlich höhere Stabilität gewähleistet, was sich auch im Druckbild wiederspiegelt. Wir haben uns dazu das Modell Caribou3d 320 vorgenommen und stellen die einzelnen Verbesserungen näher vor.

Mechanische Komponenten von MISUMI

MISUMI bietet ein breites Portfolio an mechanischen Komponenten, die natürlich auch zu neuen Produktideen im Bereich des 3D-Drucks animieren. Eine Anlaufstelle für Privatanwender ist der Caribou3d Shop, der alle für die Prusa i3 MK3(S) Modifikationen benötigten Komponenten von MISUMI vertreibt. Caribou3d bietet für seine drei modifizierten Prusa i3 MK3s Mods in regelmäßigen Abständen neue Upgrades an. Das Unternehmen liefert dazu auch stets passende STL-Dateien zum selberdrucken sowie die entsprechende Firmware. Aktuelle wird ein Upgrade für die Achsen x, y und z von 8mm auf 10mm angeboten. Dafür werden wie bei allen anderen Projekten auch ausschließlich mechanische Komponenten von MISUMI verwendet.

Für das Upgrade werden zunächst 3x schwarz eloxierte Konstruktionsprofile 3030 für die x-Achse benötigt, die 5mm länger sind. Die Aluprofile von MISUMI sind im Vergleich zu Aluminiumzuschnitte von anderen Herstellern mit der entsprechenden Kennzeichnung bereits an den entsprechenden Punkten vorgebohrt. Darüber hinaus werden 2x Präzisionswellen (PSFU10-380) und 2x Gleitlager (LMU10 und LMUW10) benötigt. Für die Montage sind außerdem Zylinderkopfschrauben in der Ausführung M3 erforderlich. 

Für die y-Achse stehen zwei Optionen zur Verfügung. Entweder wird das Bed Carriage MK52 weiterhin genutzt und um 3x Gleitlager (LMU10) erweitert, oder aber man greift zur Caribou3d-Bed-Carriage Version, die für die Linearkugellager (LHBBF10) von MISUMI entwickelt wurde. Die Aluminium-Linearkugellager in breiter stabiler Blockform sind für Umgebungstemperaturen von etwa -20-110°C spezifiziert und eignen sich damit auch für die Verarbeitung von Hochleistungspolymeren, bei denen hohe Drucktemperaturen herrschen.

Für die z-Achse werden 2x Präzisionswellen (PSFU10–xxx) von MISUMI benötigt, wobei die Länge von der Caribou3d-3D-Druckerversion abhängig ist. Für das Modell Caribou 320 MK3s passen die PSFU10-422 und für das Caribou3d 420 Mk3s die PSFU10-522.

Ein Nachteil ist, das MISUMI nicht im Endkundenbereich tätig ist und somit keine Privatkunden beliefern kann. Eine gute und verlässliche Quelle für Privatkunden ist und bleibt der Caribou3d-Shop.

Einkaufliste

Einkaufsliste – Caribou 320 MK3s – 8mm auf 10mm Upgrade Kit

Umbauanleitung

Für den Umbau eignet sich die Caribou3d-Anleitung hervorragend. Zu beachten ist, dass die Linearlager alle vor dem Einbau vorbereitet werden müssen. Die Lager werden alle zunächst in einem Behälter mit IPA für etwa 15 Minuten eingetaucht. Anschließend werden die Präzisionslager aus dem Behälter herausgenommen und auf einem Papiertuch getrocknet. Caribou3d bietet für seine angebotene Schmierstofftube einen Injektor als STL-Datei an, der gedruckt werden kann. Damit lässt sich das Schmiermittel auf einfache Weise in die Gleitlager verteilen.

Im Rahmen des Upgrades von 8mm auf 10mm wurde auch das HotEnd von E3D gegen das Mosquito Magnum Hotend von Slice Engineering getauscht. Dies erfordert aber einige Modifikationen, denn für das 10mm-x-Carriage von Caribou3d passt lediglich der Original Bondtech Extruder. Theoretisch lässt sich das Bondtech Extruder-Gehäuse für den Mosquito Hotend auch drucken. Jedoch eignen sich dafür die frei verfügbaren Dateien von Bondtech nur bedingt. Erfreulicherweise gibt auch für den FDM-Druck optimierte Dateien, die nur noch verarbeitet werden müssen. Wir haben uns für folgende Variante entschieden, wobei der Sensordeckel etwas angepasst werden muss: MK3s Bondtech Mosquito

Zusätzlich zu den gedruckten Extruder-Komponenten wird ein Mosquito Standard Hotend oder alternativ die Magnum-Variante sowie einige Kleinteile von Bondtech (1x Shaft Assembly, 2x Ball Bearing 5x8x2.5, 1x Motor Gear, 1x 3x32mm Shaft, 1x Thumbscrew Assembly, 1x Pancake Motor mit mindestens 16N.cm 1.8° oder 0.9°) benötigt, die alle über den Caribou3d-Shop bezogen werden können. Wer bereits im Besitz eines Prusa i3 MK3s oder einem Caribou X20 ist, benötigt das 1.75/5.0 Bondtech Drivegear Kit nicht mehr. 

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Die Nutzung einer Borosilikat-Glas-Druckplatte erfordert je nach 3D-Drucker die Manipulation des Start-Gcode-Skripts über die Slicer-Software. Denn 3D-Drucker wie der Prusa i3 MK3(S) verwenden für den Nivellierungsvorgang (Mesh Bed Leveling) einen PINDA-Sensor, der auf metallische Objekte reagiert. Darüber hinaus ist je nach Material ein Klebestift wie der Dimafix notwendig, um eine optimale Haftung zu gewährleisten. Noch besser ist das Nano Adhesive Polymer von VisionMiner, das sowohl mit den Standardmaterialen wie PLA, PETG und ABS funktioniert als auch mit Hochtemperaturkunststoffen wie PEEK und PEI ULTEM. Darüber hinaus lässt es sich ruckstandslos entfernen und hinterlässt keine unschönen Klebeflecken auf der Oberfläche der ersten Schicht.

Um eine Borosilikat-Glas-Druckplatte nutzen zu können, sollte wie folgt vorgegangen werden:

1. Druckplattenfrofil anlegen

Ab der Firmware-Version 3.8.0 ist es möglich, über das Druckermenü des Prusa i3 MK3S mehrere Druckplattenprofile anzulegen. Deshalb legen wir uns zunächst einmal ein neues Profil an, wählen jedoch denselben Wert für das „Live adjust Z“ wie für die standardmäßig genutzte Dauerdruckplatte. Denn die Federstahldruckplatte wird nach dem Mesh Bed Leveling gegen die Borosilikat-Glas-Druckplatte getauscht und die Höhendifferenz der Druckplatten im Start-Gcode-Script berücksichtig. 

2. Mesh Bed Leveling [7×7]

Prusa3D bietet mit seiner neuesten Firmware die Option Mesh Bed Leveling [7×7] an. Die Nivellierung nimmt zwar etwas mehr Zeit in Anspruch, ist aber auch deutlich genauer und weniger fehleranfällig.

3. Druckplatten – Höhe messen

Bevor es an die Slicer-Einstellungen geht, muss die Höhe bzw. Dicke der Borosilikat-Glas-Druckplatte mit einem Messschieber gemessen werden. In unserem Fall beträgt die Dicke exakt 3mm. Danach wird die Dicke der flexiblen Dauerdruckplatte gemessen, die bei uns 1,19mm beträgt. Die Differenzhöhe von 3-1.19=1.81mm ist die Höhe, auf die die Druckdüse gefahren wird.

4. Start-Gcode-Script manipulieren

In der Slicer-Software gibt es unter Druckereinstellungen->Benutzerdefinierter G-Code im Feld Start G-Code die Möglichkeit, benutzerdefinierten G-Code einzufügen. Hier implementieren wir nach dem Nivellierungsvorgang folgende Zeilen:

G1 Z50 F1000; raise nozzle 50mm
G1 Y200 F6000; bring the bed to the front
G4 S300; wait 300 seconds for glass to be placed on the print bed;
G1 Y0 F6000; move bed back
G1 Z#.## F800; lower nozzle back down over glass
; Replace the hashes with the thickness of your glass
G92 Z0; set as zero position for z axis

Der gesamte G-Code sieht wie folgt aus:

M115 U3.4.1 ; tell printer latest fw version
M83 ; extruder relative mode
M104 S[first_layer_temperature] ; set extruder temp
M140 S[first_layer_bed_temperature] ; set bed temp
M190 S[first_layer_bed_temperature] ; wait for bed temp
M109 S[first_layer_temperature] ; wait for extruder temp
G28 W ; home all without mesh bed level
G80 ; mesh bed leveling
G1 Y-3.0 F1000.0 ; go outside print area
G1 Z50 F1000; raise nozzle 50mm
G1 Y200 F6000; bring the bed to the front
G4 S300; wait 300 seconds for glass to be placed on the print bed;
G1 Y0 F6000; move bed back
G1 Z1.81 F800; lower nozzle back down over glass
; Replace the hashes with the thickness of your glass
G92 Z0; set as zero position for z axis
G92 E0.0
G1 X60.0 E9.0 F1000.0 ; intro line
G1 X100.0 E12.5 F1000.0 ; intro line
G92 E0.0
M221 S{if layer_height==0.05}100{else}95{endif}

Experten-Tipp: Als Pause haben wir 300 Sekunden gewählt, um der Borosilikat-Glas-Platte ausreichend Zeit zum Aufheizen zu geben. Für Hochtemperaturmaterialien mit einer Druckbetttemperatur von mindestens 130°C empfehlen wir, nach dem Start des 3D-Drucks die Glasplatte auf die Federstahlplatte zu legen, bis die Endtemperatur erreicht ist. Sobald das Mesh Bed Leveling startet, kann die Glasplatte entfernt werden. Nach dem Nivelierungsvorgang wird die Federstahldruckplatte entfernt und die bereits vorgeheizte Glasdruckplatte aufgelegt und mit Klammern (25-32mm Dicke) fixiert. Beim Fixieren ist Vorsicht geboten, damit die Nozzle nicht mit den Klammern kollidiert. Durch die bereits vorgeheizte Glasplatte wird zum einen ein Thermial Runaway verhindert und zum andern die Druckbetttemperatur vor Ablauf der 300 Sekunden erreicht.

5. Druckdüsenhöhe anpassen

Vor dem ersten Start sollte die Druckdüsenhöhe nochmals nachjustiert werden, um einen perfekten ersten Layer zu gewährleisten. Die errechnete Höhendifferenz der beiden Druckplatten, die im G-Code implementiert wurde, ist dafür nicht ausreichend. Deshalb sollte der erste Druck aus einer einzigen Schicht bestehen. Beim Prusa i3 MK3S legt man sich am besten Profile für PLA, PETG und ABS für PEI-Dauerdruckplatten an und anschließend dieselben Profile für die Borosilikat-Glas-Druckplatte.

Für neue Materialien gehen wir wie folgt vor (z.B. ABS):

• 100mm fördern und prüfen, ob tatsächlich 100m extrudiert wurden. Falls nicht, in Firmware anpassen
• ein einschichtiges Viereck in der Mitte der PEI-Dauerdruckplatte drucken und den optimalen Wert für das Live adjust Z ermitteln
• 9 Vierecke verteilt drucken, um gegebenenfalls Mesh Bed correction durchzuführen.
• Wenn alles passt, dann neues Profil für die Borosilikat-Glas-Druckplatte anlegen und zunächst den Wert für das Live adjust Z übernehmen
  
• neues Profil aktivieren
• ein einschichtiges Viereck in der Mitte der Druckplatte drucken, wobei vorher der Gcode entsprechend der Beschreibung manipuliert werden sollte
• während dem Druck das Live adjust Z anpassen. Theoretisch könnte diese Differenz auch ermittelt werden und im Gcode berücksichtigt werden. Das würde bedeuten, dass sowohl für PEI als auch für Borosilikat-Glas der selbe Live adjust Z-Wert gilt.
  
• Vor dem ersten 3D-Druck stets prüfen, welches Profil aktiviert ist. Auch der Gcode sollte je nach Druckplatte angepasst werden.

Für Hochtemperaturmaterialien sollte der optimale Abstand zwischen der Druckdüse und dem Druckbett ohne Filament ermittelt werden. Der Abstand zwischen Druckdüse und Druckbett kann bei höheren Temperaturen wesentlich größer sein als bei PLA, PETG und ABS. In unserem Test betrug der Wert für das Live adjust Z -0.858 (PLA auf einer Borosilikat-Glasplatte). Bei einer Hotend-Temperatur von 410°C und einer Heiztbetttemperatur von 135°C betrug der Live adjust Z-Wert -1.255. Um den exakten Wert ermitteln zu können, sollte ein Schicht testweise ohne Filament gedruckt werden und während dem Druckprozess ein etwas dickeres Blatt Papier (z.B. ein Werbeflyer) zwischen die Druckdüse und dem Druckbett geschoben werden. Nun wird solange am Live adjust Z-Parameter gedreht, bis ein gewisser Widerstand am Papier wahrgenommen wird.

6.

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Zu den erfolgreichsten DIY-3D-Druckern gehört der Prusa i3 MK2, der Open-Source ist und genau aus diesem Grund immer wieder kopiert wird. Mit dem neuen Flaggschiff Prusa i3 MK3s bringt das Unternehmen zwar kein echtes Highlight auf dem Markt, kann aber durch zahlreiche neue Features überzeugen. Jedoch bleibt auch dieses Modell nicht von Wartungs- und Umbaumaßnahme verschont. Viele Nutzer entscheiden sich deshalb für neue Modifikationen oder Umbauten. Wer etwas mehr Zeit investiert, der kann sich sogar einen eigenen 3D-Drucker für wenige hundert Euro bauen. Dazu gibt es bereits sehr viele ausführliche Anleitungen im Netz. Diese behandeln üblicherweise zwei Themen: „Günstiger 3D-Drucker Eigenbau“ oder „3D-Drucker-Upgrades“. Bevor man sich jedoch einen eigenen 3D-Drucker aus China zulegt, kann man sich genauso gut einen DIY-3D-Drucker mit hochwertigen Komponenten komplett selbst konstruieren und somit auch die Qualität der einzelnen Komponenten bestimmen. Der Kauf eines Prusa i3 MK2(S)/MK3(S) würde genauso wenig Sinn machen, wenn man das Ziel einer Modifikation verfolgt. Unser Ziel ist der Bau einer Prusa i3 MK3(S) Modifikation ohne den Original 3D-Drucker von Prusa3D.

Vom Anycubic I3 Mega zum eigenen 3D-Drucker

Die Geschichte des 3D-Drucker-Eigenbaus begann mit der Anschaffung eines Anycubic I3 Mega aus Fernost, an dem mittlerweile nur noch sehr wenig Originalteile verbaut sind. Zunächst wurden alle Leitungen durch neue hitzebeständige Silikonlitzen getauscht und vollständig gecrimpt. Um die Brandgefahr weiter zu minimieren, wurde außerdem ein Meanwell Netzteil verbaut und die Elektronik um eine MOSFET-Platine erweitert. Neuere Mainboards von Herstellern wie Ultimachine haben diese MOSFETs bereits integriert. 

Um die durch den Heatbreak-Lüfter verursachte Geräuschentwicklung zu reduzieren, wurde ein qualitativ hochwertiger Noctua NF-A4x10 FLX 40mm Lüfter nachgerüstet. Das Modell erfreut sich auch im 3D-Druck-Bereich wachsender Beliebtheit. Die Lieferung erfolgt mit reichlich Zubehör in gewohnt guter Noctua-Qualität. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lüftern hat der NF-A4x10 FLX 40mm eine unglaubliche Laufruhe bei gleichzeitig hohem Luftdurchsatz. Der Hersteller hat auch auf die steigende Nachfrage für 5V-Lüfter reagiert und bietet unter anderem seinen Industriekunden und der 3D-Drucker-Community neue Varianten mit einer Betriebsspannung von 5 V an. Damit eröffnen sich unzählige Einsatzmöglichkeiten. 

Des Weiteren wurden am Anycubic i3 Mega 3D-Drucker die Motortreiber gegen neue TMC2100 getauscht und mit einem neuen Lüfter versehen. Während die Spannung für die Schrittmotoren der x-, y- und z-Achse im Bereich von 0,85V liegt, ist für den Extruder (E0-Bezeichnung) eine Spannung von ca. 1,2 V erforderlich. Eine niedrige Spannung hat oftmals zur Folge, dass der Extruder-Motor während dem Filamentvorschub springt. Dadurch kann es zu einer Unterextrusion kommen und im ungünstigsten Fall bricht das Filament. Durch eine zu hohe Spannung kann sich jedoch der Extruder stark erhitzen. Wenn ein Extruder bei 1,2 V immer noch springen sollte, liegt oftmals ein verstopftes Hotend vor. Es gibt natürlich zahlreiche Quellen für Probleme, die insbesondere für Anfänger nicht immer einfach zu identifizieren sind.

Auch die Linearlager LM8LUU wurden gegen hochwertige Misumi LMUW8 Lager getauscht. Die Linearwellen wurden ebenfalls getauscht und mussten den gehärteten Präzisionswellen von Misumi weichen. Vor der Montage wurden die Lager kurz in 99,9% Alkohol getaucht und anschließend mit Super Lube Grease (Alternativ: Shell Gadus S2 V100 NLGI2 Allzweckfett) geschmiert. Die im Netz vorgeschlagenen Igus RJZM-02-08 Gleitlager haben wir nicht getestet. Hierbei sei jedoch erwähnt, dass diese nicht geschmiert werden dürfen. Im Zuge des Umbaus wurde dann auch der Extruder komplett gegen ein E3D V6 Kit ersetzt und die Firmware entsprechend angepasst.

Nach dem Umbau kam der Wunsch auf eine Bestellung für den Original Prusa i3 MK3S aufzugeben. Jedoch wird wie so oft im Netz kritisiert, dass das neue Modell (MK3S) hinsichtlich Rahmenstabilität einige Schwächen aufweist. Ein Umbau nach dem Kauf wäre aus Zeit- und Kostengründen nicht wirklich vorteilhaft. Der Bau eines eigenen 3D-Druckers wäre zwar eine Alternative, jedoch sollte man hier nicht an der falschen Stelle sparen. Wer sich dennoch zunächst für den Kauf eines Prusa i3 MK2/MK2S/MK3/MK3S entscheidet, der findet im Netz zahlreiche Modifikationen (Mods) mit Bezeichnungen wie Haribo und Zaribo. 

Für den Umbau eines Original Prusa i3 MK3S sehen die Mods Zaribo und Haribo Aluprofile für das neue Rahmen-Gestell vor. Dadurch soll die Stabilität erhöht werden und ein Druck mit höheren Geschwindigkeiten möglich sein. Die hochwertigen Aluprofile von Misumi sind in der 3D-Drucker-Szene äußerst beliebt und somit bestens dafür geeignet, aber für nicht gewerbliche Käufer nicht überall erhältlich. Alternativ gibt es für Rund 80 EUR Kits auf Aliexpress oder von deutschen Anbietern wie Motedis.de und Aluprofiltechnik.de, die jedoch nur einfache Zuschnitte anbieten. Wenn man sich aber schon für den Bau eines eigenen hochwertigen 3D-Drucker entscheidet, sollte die Wahl auf die qualitativ hochwertigen Teile von Misumi fallen. 

Diese Anleitung behandelt den vollständigen Bau eines 3D-Druckers, kann aber auch für eine Modifikation eines bestehenden Prusa i3 MK2S/MK3S genutzt werden. Hierbei ist lediglich zu beachten, dass der MK2S mit 12 V Betriebsspannung arbeitet und auf das Rambo Mini 1.3 aufbaut. Der MK3(S) setzt dagegen auf 24 V Betriebsspannung und auf das Einsy 1.1 Board, das unter anderem sehr leise Schrittmotoren integriert hat. Sicherlich könnte man sich jetzt für knapp 50 EUR einen Arduino 2560 mit Ramps 1.4 und billigen Schrittmotoren zulegen und später leisere TMC2100 nachrüsten. Die bessere Investition ist jedoch das moderne Rambo Einsy 1.1 Board, das über viele nützliche Funktionen wie integrierte TMC2130 Motortreiber verfügt und zusätzlich einiges mehr an Sicherheit bietet. 

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Prusa i3 MK3/MK2.5 Motor Kit

Das chinesische Unternehmen LDO Motors hat sich auf die Entwicklung von Motoren für diverse Anwendungsbereiche wie dem 3D-Druck spezialisiert. Dabei bietet das Unternehmen auch individuelle Lösungen nach Kundenwunsch an. Nicht umsonst setzt auch der Nachfolger des preisgekrönten Original Prusa i3 MK2/S 3D-Druckers mit der Bezeichnung MK3(s) auf die Qualität von LDO Motors. Die 42-mm-Hybrid Schrittmotoren können sowohl für den Prusa i3 MK2(s)/MK3(s) als auch für eigene Projekte verwendet werden. Qualitativ bewegen sich die Schrittmotoren auf sehr hohem Niveau. 

Weitere Informationen zum Prusa i3 MK3/MK2.5 Motor Kit erhalten Sie auf der Alibaba-Webseite.

Teilnahmebedingungen

Um am Gewinnspiel teilnehmen zu können, müsst Ihr uns lediglich eure Kontaktdaten über unser unten stehendes Formular zukommen lassen. Richtige Anschrift und E-Mail nicht vergessen.

Hinweis: Der Gewinner wird von uns per E-Mail kontaktiert. Aus datenschutzrechtlichen Gründen wird der Name des Gewinners nur mit seiner Zustimmung veröffentlicht.

Teilnahmeschluss ist der 20. Juli 2019. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Mitarbeiter von PCPointer.de dürfen am Gewinnspiel nicht teilnehmen. Ihre persönlichen Daten werden nicht an dritte weitergegeben und nach dem Gewinnspiel gelöscht.

Gewinnspiel in Zusammenarbeit mit:

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