3D-Druck Enthusiasten suchen ständig nach neuen Verbesserungsmöglichkeiten für den eigenen 3D-Drucker. Bei größeren Umbauten werden üblicherweise das Hotend und das Mainboard getauscht. Der Voron ist Open-Source und mit unterschiedlichen Modifikationen (kurz Mods) erweiterbar. Das LDO Voron 2.4 R2 RevC Kit wird standardmäßig mit einem Revo Hotend ausgeliefert. Für einfache Anwendungen reicht das Hotend im Prinzip aus. Aber hinsichtlich Langlebigkeit, Qualität und vor allem der Möglichkeit, industrielle Materialien drucken zu können, geht das mit wenigen Handgriffen deutlich besser. Mit dem Slice Engineering Mosquito Magnum Upgrade erzielen Anwender nicht nur bessere Druckergebnisse, sondern sind damit auch gut gerüstet, um Hochtemperaturkunststoffe wie das Fiberlogy Nylon PA12+CF15 zu drucken.

Mosquito Magnum Hotend

Es gibt einige gängige Markenhotends, die alle identisch aufgebaut sind. Ein ganz bestimmtes Hotend hebt sich aber deutlich von der Konkurrenz ab. Das Mosquito Magnum Hotend von Slice Engineering gehört zu den besten Hotends, die es auf dem Markt gibt. Wir arbeiten seit mehreren Jahren ausschließlich mit Mosquito Hotends, die mittlerweile tausende Betriebsstunden ohne jeglichen Verschleiß hinter sich haben. Deshalb lag es nah, den LDO Voron 2.4 R2 RevC mit einem Mosquito Magnum Hotend auszustatten.

Leider wird aufgrund von Unstimmigkeiten zwischen Slice Engineering und dem Voron Team das Mosquito Hotend nicht mehr offiziell unterstützt und nützliche Mods für einen Mosquito Hotend mit dem Stealthburner gibt es kaum, da die meisten Airflow-Probleme haben. Die Position der Nozzle zum Lüfterausgang ist dabei entscheidend. Bondtech hat auf Github einen tollen Mod veröffentlicht, der sowohl das Mosquito Hotend/Magnum als auch die Magnum Plus Edition unterstützt. Zwar ist für die Mod auch das Bondtech LGX Light vorgesehen, aber es funktioniert auch in Kombination mit dem CW2 Extruder. Wer sich für die Mosquito Magnum Plus Mod entscheidet, muss darüber hinaus eine etwas längere Stealthburner_Rapido_Uhf Front drucken. Auch sind beim Magnum Plus Silikonsocken nötig, um thermische Probleme besser in den Griff zu bekommen. Die Komponenten für das Mosquito Upgrade können mit dem Standard-X-Carriage genutzt werden. Es wird allerdings empfohlen, das angepasste X-Carriage zu verwenden, da es uns erlaubt, das Mosquito Hotend umgedreht mit Thermistor und Heizpatrone nach hinten ausgerichtet, anzubringen. Und das mit Socke! Und es ist mit Euclid kompatibel.

Thermistor und Heater

Als Heizpatrone kommt die leistungsstarke 50W/24V Heizpatrone von Slice Engineering zum Einsatz. Beim Thermistor fiel die Wahl bewusst auf den neuen Slice Engineering 300°C Thermistor. Ursprünglich gab es Mal eine 450C HT-Variante, die aber von der Mehrheit der 3D-Drucker nie ausgereizt werden konnte. Um technische Kunststoffe mit derart hohen Temperaturen verarbeiten zu können, bedarf es auch einer höheren Druckbett- und Umgebungstemperatur. Das trifft nur auf die wenigstens 3D-Drucker zu.

Spezifikationen

Bevor neue Hardware verbaut werden kann, sollte man sich mit den technischen Spezifikationen der Komponenten vertraut machen. Der LDO Voron 2.4 R2 nutzt ein Toolhead basierend auf der HartkPCB. Daher sollte man die Spezifikationen der Heizpatrone und die des Thermistors mit denen der mitgelieferten Kabel der Toolhead-PCB abgleichen. Laut LDO Anleitung liegen am Heizpatronen-Therminal HE0/24V an. Die Slice Engineering 50W Heizpatrone in der Variante 24V nutzt den Kabelquerschnitt 23 AWG. Welchen Kabelquerschnitt die Kabel des Microfit 3.0 14P Steckers haben, steht leider nirgendwo drauf. Zwischen 20 und 24 AWG ist alles möglich. Also bleibt im Prinzip nur das Aufschneiden und Ausmessen oder hoffen, dass die Kabelbeschriftung vorhanden ist.

Wenn man sich unsicher ist, kann man diesen Anschluss auch getrennt vom restlichen Kabelbaum in der Schleppkette verlegen und mit entsprechendem Stecker als Verlängerungen nutzen. Das bleibt jedem selbst überlassen. In unserem Beispiel nutzen wir die vorhandenen Anschlüsse an der PCB.  

Installation

Die Installation des Mosquito Magnum Hotends gestaltet sich sehr einfach. Zunächst wird alte Hotend samt Therimstor und Heizpatrone abgebaut. 

Nach dem Download der STLs vom Bondtech Github kann die Installation des Hotends am SB_MOS_Front mittels 2x 2,5mm Innensechskantschrauben erfolgen. Die Länge des PFTE-Schlauchs muss man selbst ermitteln. Wir haben dazu den alten PTFE Schlauch herangezogen und die Differenz zur alten Nozzle ausgemessen. Im Prinzip würden die SB_MOS_Front und das SB_MOS_Rear_CW2 für den Umbau ausreichen, wir untenstehendes Bild zeigt.

Das Hotend wird anschließend für die Monate von Thermistor und Heizpatrone vorbereitet. Eine detaillierte Anleitung dazu gibt es hier. 

Die Schutzummantelung des Heaters und des Thermistors bekommt man mit einer Abisolierzange ab, indem der Vorgang mehrmals wiederholt wird und die Zange dabei um die eigene Achse gedreht wird.

Die Heizpatrone wird am Terminal mittels zwei Schlitzschrauben verschraubt. Nach einigen Druckstunden sollten diese Schrauben nachgezogen werden. Für den Thermistor kann ein JST-XH Connector verwendet werden. Diese gibt es als günstiges Set bei Amazon und Co. 

Leider sind beide Kabel durch die Ummantelung sehr steif und sollten vorsichtig geknickt werden. 

Software

Der Thermistor von Slice Engineering ist ein 100K Thermistor. In Marlin ist dieser als ATC Semitec 104NT-4-R025H42G zu finden. Unter Duet/RepRapFirmware kann dieser sowohl mit als auch ohne Konfigurator implementiert werde. Ohne Konfigurator sollte folgender Wert verwendet werden: T100000 B4680 C6.455513e-8

Bevor der 3D-Drucker neu gestartet wird, sollte die Druckdüse unbedingt über das Z-Adjustment etwas angehoben werden. Danach sollte man überprüfen, ob alle Temperaturen korrekt angezeigt werden. Ein PID Tuning ist nach einem Thermistorwechsel unbedingt zu empfehlen. Der Bauteilkühler wird auf 25% eingestellt (M106 S64) und das PID Tuning ausgeführt:

PID_CALIBRATE HEATER=extruder TARGET=245

Nachdem das PID Tuning abgeschlossen wurde, müssen die Parameter mittels SAVE_CONFIG in der Konfigurationsdatei gespeichert werden.

First Layer Calibration

Die Kalibrierung der ersten Schicht ist essenziell für eine erfolgreiche Inbetriebnahme des LDO Voron 2.4 R2 mit einem Slice Engineering Mosquito Magnum Hotend. Vorher muss sichergestellt sein, dass das Material auch vernünftig gefördert wird. Dazu werden die Einstellschraube für die Filamentförderung komplett gelöst und 50mm Filament bei 5mm/s gefördert. Am besten macht man sich ein paar Markierungen mit einem Edding auf dem Filament, um zu prüfen, ob auch gleichmäßig gefördert wird. Wird das Material gar nicht oder kaum gefördert, muss die Klemmschraube um 1/2 Umdrehung angezogen werden. Wird das Material ungleichmäßig mal langsamer und mal schneller in einem Durchgang gefördert, muss die Stellschraube weiter angezogen werden, bis das Material gleichmäßig extrudiert wird. Nun noch 1/4 Umdrehung weiterdrehen und fertig.

Der Clou: Im nächsten Schritt kann man das genau ermitteln. Der Druck kann so eingestellt werden, dass gerade so sauber Filament gefördert wird. Danach führt man den unten beschriebenen Extruder Kalibrierungsvorgang durch. Hat man z.B. noch einen Rest von 21,58mm wurde zu wenig Material gefördert. Die Stellschraube 1/2 Umdrehung fester ziehen und erneut fördern. Beträgt nun der Restabstand 19,6mm, wird weiter festgezogen, bis sich dieser Wert erst einmal nicht mehr ändert. Erst dann führt man die Kalibrierung anhand des Parameters in der printer.cfg aus. In unserem Fall waren es 21,58mm, 20,14mm, 19,5mm und danach 18,78mm. Nach mehrmaligen Drehen des Nobs änderte sich der Wert von 18,78mm nicht mehr, so dass wir wieder leicht zurückgedreht haben und den korrekten Druck und Wert ermittelt haben. Nun kann man den Parameter in der printer.cfg vernünftig ermitteln.

Als zweiten Schritt werden 50mm Material mit 3mm/s extrudiert. Währenddessen hält man mit etwas Druck das Filament vor dem Extruder fest. Rutscht es gefühlt durch, muss der Druck auf das Filament durch Anziehen der Schraub weiter erhöht werden. Es darf ruhig langsamer durchlaufen, aber nicht durchrutschen!

Anschließend erfolgt die First Layer Calibration. Wenn das Z-Adjustment über das Display oder der GUI durchgeführt wird, muss der neue Wert nach erfolgreichem Tuning der ersten Schicht unbedingt gespeichert werden. Grundsätzlich sollte man sich angewöhnen, nach jedem Tuning wie PID oder First Layer ein Save_Config auszuführen. Bei einem Duet 3 Mainboard mit RepRapFirmware erfolgt dieser Schritt automatisch. Bei Klipper leider nicht. 

So sehen bei uns die Werte in Klipper aus:

Tipp: Bei einem Hotend-Tausch ändert sich der Extruder Parameter für die Förderung des Materials nicht. Dennoch haben wir den Extruder Kalibrierungstest gemacht und dabei Abweichungen festgestellt, die mit den Zahnrädern im Getriebe des Extruders zutun haben. Der Druck zwischen den Getriebeschrauben war nicht ausreichend, wodurch der Extruder nicht durchgehend konstant förderte. Erst nach langem testen haben wir das obige Verfahren angewandt, indem wir solange an der Stellschraube gedreht haben, bis konstant Material derselben Länge gefördert wurde. Im Anschluss daran erfolgt die Parameteranpassung.

Temperatur

Temperatur ist alles. Üblicherweise beginnt man bei dem ersten Testdruck mit der Verarbeitung von PLA. Was viele aber nicht berücksichtigen, ist die Umgebungstemperatur. Es macht einen großen Unterschied, ob PLA mit 215°C/55° bei 30°C oder bei 20° Umgebungstemperatur verarbeitet wird. Eine Umhausung beeinflusst das Ganze nochmal um ein Vielfaches.

Wird der Voron 2.4 in einem Raum mit einer Umgebungstemperatur von 25°C aufgestellt, steigt die Innentemperatur der Einhausung trotz geöffneter Türen auf rund 35-40°C. Dadurch ergeben sich große Probleme bei Überhängen und in Form von Stringing. Da diese Problem auch mit dem Revo Hotend auftreten, kann das nur an den Profileinstellungen oder an einem unzureichenden Luftstrom am Hotend liegen. Apropos Luftstrom: Bauartbedingt stört die Form des Mosquito Magnum Heizblocks den Luftstrom hinter der Druckdüse. Das Stealthburner Extruder Design ist für diesen großen Heizblock nichts konzipiert. Genau aus diesem Grund können Objekte, die damit gedruckt werden, auf der Rückseite mehr Defekte aufweisen als auf der Forderseite. 

Stringing bzw. feine Fäde

Objekte, die mit PLA in einem geschlossenen Gehäuse gedruckt werden, neigen oftmals zu Stringing. Die feinen Fäden und Äste entstehen aufgrund eines nicht optimalen Rückzug des Extruders. Darüber hinaus spielt die Umgebungstemperatur eine entscheidende Rolle. In einer Einhausung herrschen oft 35°C und mehr und PLA hat eine Glasübergangstemperatur von rund 55°C. Dann neigt das Material ebenfalls zur Fädenbildung. Bei einem eingehausten 3D-Drucker ist es deshalb ratsam, die Türen zu öffnen, die Extrudertemperatur um rund 5-10°C zu reduzieren und die Druckbetttemperatur von 60° auf rund 55°C zu setzen. Manchmal hilft auch ein kleiner Ventilator, der kalte Luft ins Gehäuse bläst. Eine zu niedrige Extrudertemperatur kann die einzelnen Schichten aber brüchig machen oder ebenfalls zum Stringing beitragen. Optimal wäre eine effizientere Kühlung des Stealthburner, aber die scheint ihre Grenzen zu haben. 

Während unserem Aufbau haben wir mit verschiedenen Druckern und Druckdüsen experimentiert und festgestellt, dass bei Verwendung einer gehärteten Druckdüse PLA stärker zu Stringing neigt. Hier entstehen sehr viel feinere Fäden, die zwar mit einem Feuerzeug oder Heißluftföhn entfernt werden können, aber einem beim Ermitteln der Paramater den letzten Nerv rauben können. Wer seinen Voron einhaust und überwiegend ABS, ASA, PA12 oder ein Filament mit Kohlefasern verarbeiten möchte, sollte unbedingt zu einer gehärteten Düse wie die von Slice Engineering greifen. Wer überwiegend PLA druckt, sollte seine Einhausung zusätzlich belüften oder diese komplett entfernen und eine Druckdüse aus Messing verwenden. 

Wir haben es uns dennoch nicht nehmen lassen und das gut getrocknete Filament mit bestmöglich ermittelten Parametern fast fädenfrei drucken können. Angepasst wurden verschieden Parameter wie Retraction sowie Pressure Advanced und die Drucktemperatur. Vergleicht man das Standard Voron Profil in den Slicern mit dem von uns erarbeiteten Profil, liegen Welten dazwischen. Man hätte annehmen können, etwas wäre am Hotend oder Extruder defekt, den eigentlich haben wir nach über 2 Wochen Tests das Ganze bereits aufgegeben. Aber tatsächlich war es das Profil, das uns Probleme bereit hat. Wir haben aufgrund identischer Bauteile zwar ziemlich ähnliche Parameter zu denen vom Prusa MK3/Mk4 gewählt, aber die Konstruktion des Vorons sowie die Firmware ändern einiges. Daher passen identische Parameter nicht zu jedem Druckertyp. 

Die Slice Engineer Vanadium Druckdüse ist ein echter Allrounder und qualitativ kaum mit der E3D ObsidianX zu vergleichen.

Interessant zu beobachten ist, dass der Prusa MK4 beim Stringing Test mehr Fäden zieht als der Voron mit Mosquito Hotend, beim Benchy es aber genau andersherum ist. Eventuell liegt es an der Temperatur, denn das Benchy aus dem Prusa mit 215°C/60°C glänzt, während das des Voron mit Mosquito Hotend erst ab 220°C/60°C glänzt, und bei 215°C matt ist. Die Oberflächenbeschaffenheit ist nämlich abhängig von Temperatur und Geschwindigkeit. Der Voron druckt Konture nämlich mit 100mm/s und der Prusa mit 60mm/s. Demnach benötigt dieser auch eine etwas höhere Temperatur.

Also druckt man entweder mit dem Standard Voron Profil und 100mm/s Perimeter mit ~225°C oder mit 60mm/s und 215°C und erhält dann eine schöne glänzende Außenhaut. Natürlich werden Überhänge aufgrund der hohen Druckdüsentemperatur nicht korrekt gedruckt. Hier heißt es entweder die Umhausung abzubauen oder aber die Temperatur zu senken, was allerdings in einer matten Außenschicht resultiert.

Slicer Parameter

Die Standard Slicer Einstellungen führen sogar mit dem Revo Hotend zu schlechten Ergebnissen. Zumindest bei PLA ist noch viel Luft nach oben. Es gibt einen Parameter, der links am Bug vom Benchy deutliche Probleme verursacht. Mit einigen Optimierungen lässt sich das aber sehr gut in den Griff bekommen.

Hier aktuell funktionierende Parameter:

Folgendes Bild zeigt das ursprüngliche Benchy mit Standard Slicer Profil. Die Parameter wurden optimiert, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis erreicht wurde. 

Neben einem Slice Engineering Mosquito Magnum Hotend lassen sich auch andere Upgrades wie mit einem Duet 3 Mainboard umsetzen. Den passenden Artikel dazu gibt es hier: Voron 2.4 R2 – Duet 3 6HC + 3HC Upgrade – PCPointer.de

Fazit

Das Mosquito Magnum Hotend von Slice Engineering gehört für uns bis heute zu den besten High-End Hotends, die es auf dem Markt gibt. Es besticht durch ein innovatives Design und einer einfachen Handhabung. Es gibt aber noch weitere Gründe, um seinen Voron 2.4 mit einem Mosquito Magnum Hotend zu modifizieren. Von dem einfachen Düsenwechsel über die hohe Temperaturbeständigkeit bis hin zur geringen Wärmeverlustrate lässt das Hotend keine Wünsche offen. Unsere 3D-Drucker werden alle mit Mosquito Hotends betrieben und sind auch nach über 4 Jahren ohne Wartung in einem einwandfreien Zustand. Von uns gibt es eine ganz klare Kaufempfehlung.

Der Beitrag LDO Voron 2.4 R2 – Stealthburner Mosquito Magnum Upgrade erschien zuerst auf PCPointer.de.

Bei einem Voron setzen sowohl Anbieter von Kits als auch die Nutzer selbst überwiegend auf Mainboards mit der Firmware Klipper. Der größte Unterschied zu anderen Firmwares wie Marlin oder RepRap ist, dass Klipper seine Arbeit auf einen Mini-Computer wie dem Raspberry Pi und dem Drucker-Board verteilt. Der Vorteil bei der Verwendung von Klipper ist, dass man mit dem Raspberry Pi ein Linux System hat, das komfortable Programmiersprachen unterstützt. Zudem sind die Drucker-Boards relativ günstig und bieten gegenüber den Duet3D-Boards den Vorteil, dass die Schrittmotorentreiber einzeln austauschbar sind. Allerdings gibt es auch bei Klipper einige Nachteile wie die Abhängigkeit eines zusätzlichen Rechners wie dem Raspberry Pi. Darüber hinaus gibt es z.B. keine grafische Benutzeroberfläche. Und passende Lösungen sind mit einem höheren Aufwand verbunden. 

Wer dennoch seinen Voron umrüsten möchte oder für den Bau seines Vorons ein zuverlässiges 3D-Drucker-Board sucht, der kann zu einem Duet 3 6HC Board in Kombination mit dem Duet 3 3HC Erweiterungsboards greifen. Die Boards setzen auf die RepRapFirmware, laufen standalone ohne zusätzliche Hardware und verfügen über zahlreiche Features. Zudem bietet der Hersteller eine erstklassige und fast lückenlose Dokumentation, in der wirklich alles bis ins kleinste Detail beschrieben ist. Duet3D Boards sind technisch gesehen an vorderster Front und stellen auch für extrem anspruchsvolle Anwendungen viel Leistung bereit. Obwohl als Firmware RepRap vorgesehen ist, unterstützen die neueren Revisionen auf Klipper als Firmware. Zudem gibt es einen dedizierten High-Speed-SPI-Bus für einen Singleboard Rechner (SBC) wie den Raspberry Pi 4. Die beiden Boards können im DOLD Mechatronik Onlineshop erworben werden. 

Duet 3 6HC + 3HC Anschluss Diagramm

Bei jeder Modifikation eines 3D-Druckers sollte unbedingt auf eine sorgfältige Arbeitsweise Wert gelegt werden. Insbesondere eine falsche Verkabelung kann die Boards zerstören. Das Anschlussdiagramm der gewählten Revision sollte deshalb stets griffbereit sein. An dieser Stelle sei erwähnt, dass wir keine Haftung oder Gewährleistung für Schäden an Gegenständen und Personen, die durch unsachgemäßen Anschluss entstehen können, übernehmen. Dieser Artikel soll den Einstieg erleichtern und dient als Orientierung für den Umbau der Hardware. Es sind stets die Hinweise des Hersteller zu beachten.

Kabel und Steckverbinder

Es gibt mehrere Varianten von Mainboards, die in einem Voron verbaut werden können. Für die gängigsten Modelle gibt es fertige Kabelbäume. Allerdings beträgt die Wartezeit für kundenspezifische Lösungen mehrere Monate. Zudem müssen neue Kabelbaum mühsam verlegt werden. Wir haben uns für eine einfache, aber effektive Lösung entschieden und zwar für das Crimpen von Adaptern, um den Umbau gegebenenfalls wieder rückgängig zu machen. Als Crimpzangen haben sich die Engineer PA-09 und die PA-21 bewährt. Die PA-21 ist ideal für die JST-VHS Stecker. Für kleinere Stecker wie die JST-XH der Lüfter wird die Engineer PA-09 empfohlen. Damit lassen sich Stecker bis AWG20 crimpen, also bis etwa 0,5mm² Querschnitt.

JST-XH Stecker werden z.B. bei einer AWG20 Litze mit der PA-09 mit 1,9mm gecrimpt. Die Kabelummantelung kann auch noch mit einer PA21 bei 2,2mm gecrimpt werden. JST-VH wird bei AWG20 mit der PA-21 mit 2,2mm für das Backendraht und 2,5mm für die Ummantelung gecrimpt. Eine Tabelle mit Durchmesser und Querschnitt gibt es hier.

Als Kabel kommt ein HELUFLON-FEP-6Y zum Einsatz. Es ist flexibel, extrem temperaturbeständig, flammwidrig und verzinnt. Mit einem Querschnitt von 0.5mm² eignet es sich sehr gut für den universellen Einsatz in einem 3D-Drucker. Für die Würth Elektronik WR-WTB Crimp-Anschlussklemmen vom Duet3 Board ist es zwar minimal überdimensioniert, aber noch gut zu crimpen. Die Anschlussklemmen sind nämlich nur für 22-28AWG zugelassen und die Heluflon Kabel sind AWG20. Da wir unsere Kabel crimpen und löten müssen, sind Lötkenntnisse erforderlich. 

Für die Stromversorgung können Lapp Ölflex 180 1,5 bis 2,5mm² verwendet. Dem Duet 3 6HC Board liegen einige Verbinder bei, die Kabel mit bis zu AWG13 / 2.5mm² unterstützen. 

Nachdem alle Adapter oder Kabel gecrimpt worden sind, geht es an das Pinout bzw. Diagramm der Hauptplatine, den es gibt einiges zu beachten. Es müssen unter anderem einige Jumper umgesetzt werden, um die gewünschte Spannung an einigen Pins bereitzustellen.  

Schrittmotoren

Die Anschlüsse für die Schrittmotoren sowie OUT1, OUT2 und OUT3 sind JST-XH Steckverbinder, für die eine Engineer Crimpzange P21 benötigt wird. Die Anordnung der Schrittmotoren auf dem Duet3 Diagramm ist B- (rot) B+(blau) A-(grün) A+(schwarz). Die JST-XH Stecker der LDO Voron Schrittmotoren (1.8-Ldo-42sth48-2004ac) sind allerdings B+ (blau) B-(rot) A-(grün) A+(schwarz). Die A-Anschlüsse gehören zur Wicklung A, die B-Anschlüsse zur Wicklung B. Die Anschlüsse von A und die von B können untereinander vertauscht werden, führen unter Umständen aber zu einer anderen Drehrichtung. Sollte sich der Schrittmotor in die falsche Richtung drehen, müssen die Kabel spiegelverkehrt gesteckt werden (z.B. blau-rot-grün-schwarz >> schwarz-grün-rot-blau) oder aber mittels Firmware eine Umpolung erfolgen. Es müssen die JST-XH Stecker der LDO Schrittmotoren mit den JST-VH Verbinder verbunden werden. Üblicherweise werden dafür 22AWG Kabel (20AWG oder 0.5mm² empfohlen) verwendet. Wenn die Original NEMA 17 Kabel abgeschnitten und damit gecrimpt werden sollen, kann man auch einfach den abisolierten Teil des Kabels auf sich selbst zurück knicken, um es zu stärken. Die Isolierung wird mit etwas Schrumpfschlauch verstärkt. Für die Crimpstifte wird ein passendes Crimpwerkzeug, zum Beispiel Engineer PA21, benötigt. Verwenden Sie die 2,2-mm-Backenöffnung zum Crimpen des blanken Drahts und die 2,5-mm-Backenöffnung zum Crimpen der Isolierung.

Der Voron 2.4 verfügt über insgesamt 7 Schrittmotoren. Daher wird eines der Schrittmotoren auf dem Duet3 3HC gesteckt. Die beiden Mainboards müssen via CAN Bus miteinander verbunden werden. 

Endschalter

Als nächstes werden die Endschalter an das Duet 3 Mainboard angeschlossen. Auf dem 6HC sind dafür mehrere Output Anschlüsse vorgesehen, wobei IO_0 für das Panel Due Display reserviert ist. 

IO_1 und IO_2 können für die Entstops X/Y verwendet. Belegt werden die Pins GND und io1.in sowie GND und io2.in. Für den Z-Endstop, der hinter dem Druckbett sitzt, kann IO_3 mit GND/io3.in verwendet werden. Hier ist allerdings darauf zu achten, dass die Position des Z-Endstops korrekt in die Firmware eingepflegt wird. Es gibt noch ein weiteres Kabel mit der Bezeichnung ABL. Hierbei handelt es sich um die Z-Probe wie einen Omron Sensor oder Klicky. Dieser Switch wird ebenfalls an einem IO-Port angeschlossen und mittels M558 Befehl (z.B. M558 P4 C"0.io2.in" IO ...) konfiguriert.

Lüfter

Bevor die Heizelemente angeschlossen werden, sollten die Lüfter alle mit dem Mainboard verbunden werden. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten, die abhängig von der Lüfterleistung sind. Zudem sollte man die Versorgungsspannung der Lüfter überprüfen. Das Bigtree Octopus Board hat alle Jumper für die Lüfteransteuerung auf 24V gelegt. Eine Überprüfung der Lüfter auf deren Rückseite bestätigt, dass es sich um 24V Lüfter handelt. Das ist vor allem für den Part Cooling Fan Lüfter sowie für den Heater Lüfter wichtig, denn die von LDO bereitgestellten Stecker haben nur eine GND-Anschluss Richtung Mainboard. Die Spannungsversorgung für den Heater- und Part-Cooling-Fan wird auf dem PCB über den Hotend Heater bezogen. Wenn die Heizpatrone mit 24V betrieben wird, müssen auch die Lüfter für 24V aufgelegt sein. Der Pluspol für die Lüfter entfällt demnach zwischen Mainboard und PCB. Wird beispielsweise beim Duet 3 6HC eine Spannung von 24V an OUT 0 POWER IN angelegt, liegt diese Spannung auch an OUT 1. Dort wird das Heater Hotend Kabel angeschlossen, das dann in Richtung PCB geht. Hier ist dieser Pluspol mit den Pluspolen der Lüfter verknüpft. Die Spannung wird dann weiter über den Kabelbaum an die Lüfter und den Heater Hotend weitergegeben. Da auf dem PCB der Pluspol vom Heater Hotend mit dem der beiden Lüfter HET und PCF verknüpft ist, benötigt man zwischen PCB und Duet 3 6HC Board nur nach den GND-Anschluss.

Das Duet 3 6HC stellt Niederstromausgänge (OUT4-6, OUT7-9) zur Verfügung. Diese können separat ausgewählt werden, um entweder über VIN oder intern generierte 12 V mit Strom versorgt zu werden. Die Gesamtstromaufnahme des 12-V-Lüfters darf 800 mA nicht überschreiten. OUT4-6 sind für PWM-Lüfter ausgelegt. Mittels Jumper kann die Spannung eingestellt werden. Hier ist auf eine korrekte Polung zu achten. Dazu stets das Anschlussdiagramm der Hersteller heranziehen. 

Am besten misst man entsprechend der Jumptereinstellung die Anschlüsse mit einem Multimeter durch und zwar nicht nur die Spannung, sondern auch die Lage von Plus und Minus, um die Anschlüsse nicht zu vertauschen! OUT7-9 sind ebenfalls für Lüfter vorgesehen. Wenn sie über VIN mit Spannung versorgt werden, stellen diese maximal je 2A bereit. Auch hier erfolgt das Einstellen der Versorgungsspannung über einen Jumper. OUT1-3 sind für Extruder Heizelemente oder große Lüfter vorgesehen. Die PCB Lüfter können an VFUSED angeschlossen werden, um ständig zu laufen. Wer das nicht möchte, kann es auch an OUT9 anschließen und abhängig von der Temperatur darüber steuern.

Heizelemente und Thermistoren

Für die Extruder Heizpatrone (Extruder Heater) sind die Anschlüsse OUT1-3 vorgesehen. Diese eignen sich auch für Lüfter und stellen je 6A bereit. Beim Thermistor und beim Heizelement ist eine Verpolung trivial, da die Anschlüsse auch vertauscht werden können. 

CAN BUS Kommunikation

Das Duet 3 verwendet den CAN-FD Bus. Die Boards 6HC und 3HC können mit einem RJ11 Kabel miteinander verbunden werden. Das 3HC Erweiterungsboard verfügt über zwei CAN Bus Anschlüsse. Wenn das 3HC ohne weitere Erweiterungsboards am Ende der Kette steht, wird nur ein RJ11 Anschluss verwendet und der andere bleibt frei. Parallel dazu mussen die Termination-Jumper gesetzt werden. Wenn beide RJ11 Anschlüsse für die Verbindung mehrerer Boards genutzt werden, dürfen die Termination-Jumper nicht gesetzt sein. 

Bei Duet 3 hat jedes Board eine CAN Adresse, um es zu erreichen. Die Adresse der Mainboards wie dem Duet 3 6HC ist stets 0. Die der Erweiterungsboards ist einmalig und im Bereich von 0 bis 126. Die CAN Adresse des Duet 3 3HC kann individuell festgelegt werden. Dazu werden die Adressen von 1 bis 15 beim verwendet. Eingestellt wird das über eine 4-DIP Switch. Demnach sind das 4 Schalter, also 4² Zustände bzw. 16 Möglichkeiten. 

Um einen Schrittmotor oder einen Lüfter am Erweiterungsboard 3HC zu konfigurieren, wird die CAN Adresse als Teil des Pinnamen im Gcode verwendet. Das Pinnamenformat ist „expansion-board-address.pin-name„, wobei die Adresse der Erweiterungsboard die numerische CAN Adresse der Erweiterungskarte ist. 

Beispiele:

M569 P122.0 S1 ; configure driver 0 at CAN address 122 to go forwards
M308 S5 Y"thermistor" P"120.temp0" ; configure sensor 5 to use the temp0 pin at CAN address 120

Wird keine CAN-Adresse angegeben, geht die Firmware davon aus, dass sich der Stecker/Pin, der konfiguriert wurde, auf dem Mainboard befindet. Das Mainboard ist immer als CAN-Adresse 0 konfiguriert.

In unserem Fall sind bis auf einen Schrittmotor alle Motoren an der Hauptplatine angeschlossen. E0 ist an 3HC (CAN Adresse 1) angeschlossen und A/B sowie Z0-Z3 an 6HC (CAN Adresse 0).

; Drives
M569 P0.0 S1 ; physical drive 0.0 goes forwards Z0
...
M569 P1.0 S1 ; physical drive 1.0 goes forwards E0 to CANBUS

; Axes
M584 X0.5 Y0.4 Z0.0:0.1:0.2:0.3 E1.0 ; Drive mapping

Beim Gcode ist es wichtig zu wissen, dass bei dem Befehl M569Parameter Px für die Motortreibernummer steht. Weitere Details dazu gibt es hier.

Spannungsversorgung Mainboard/Heizbett

Für die Spannungsversorgung können Kabel mit einem Querschnitt von 1,5 bis 2,5mm² verwendet werden. Die beiliegenden Kabelschuhe sind bis 2,5mm² zulässig. Da der LDO Voron 2.4 zusätzlich ein Solid State Relay (SSR) verwendet, möchten wir das auch weiterhin fortführen. Dazu werden die SSR Control Terminals an die Duet 3 6HC Bed heater terminals angeschlossen. Man beachte die unterschiedliche Anordnung der Polarität bei den Anschlüssen! Das Erweiterungsboard 3HC muss ebenfalls mit 24V vom Netzteil versorgt werden. 

POWER IN ist für die Spannungsversorgung vorgesehen. OUT 0 POWER IN benötigt ebenfalls 24V, um die  Terminals OUT1-OUT3 zu versorgen. OUT 0 ist als Ausgang eingerichtet und für das Heizbett vorgesehen. Man beachte die Hinweise von Duet3D bezüglich der Polarität bei Verwendung eines SSR. Weiterführende Anleitungen gibt es hier.

PanelDue 

Das PanelDue verfügt über einen 4-Pin Anschluss, der nicht auf den 5-Pin Konnektor des Duet 3 6HC passt. Die Kontakte müssen daher aus dem Stecker herausgezogen und entsprechend dem Duet 3 6HC Anschlussdiagramm neu angeordnet werden. Untenstehendes Bild zeigt die richtige Anordnung, wobei stets das passende Anschlussdiagramm hinzugezogen werden sollte. 

Mit dem Befehl M575 P1 S1 B57600 wird das PanelDue in der config.g aktiviert. Beim M757-Befehl spezifiziert P1 einen seriellen Port wie den für das PanelDue, also IO 0. P0 wäre bei dem Befehl M575 falsch, da dieser Parameter hier ein serielles Interface wie USB spezifiziert. Mehr dazu gibt es unter Connecting a PanelDue | Duet3D Documentation.

Erster Start mit Ethernet / WIFI

Der erste Start bzw. die Kommunikation der Duet 3 Boards erfolgt üblicherweise via Ethernet. Dazu wird das Duet 3 6HC Board über ein RJ45 Kabel mit einem Rechner verbunden und einige Einstellungen am Rechner vorgenommen werden, die hier sehr gut beschrieben sind. 

Mit einem zusätzlichen WIFI Modul für das Duet 3 6HC Board kann auch eine drahtlose Verbindung hergestellt werden. Dazu gibt es ebenfalls eine sehr gute Anleitung. Das WIFI Modul ist allerdings nur mit Boards ab v1.02 sowie der RRF 3.5b kompatibel. Zudem muss dafür eine DuetWIFIServer_32S3 Firmware aufgespielt werden, was sehr einfach und gut beschrieben ist. Da das 6HC Ethernet als erste Konfiguration nutzt, muss zu jedem M552 Befehl der Zusatz „I1“ erfolgen, damit die Firmware weiß, dass es sich um ein zusätzliches Modul handelt.

RepRap Firmware Konfiguration

Bevor die RepRap Firmware konfiguriert werden kann, muss sichergestellt sein, dass die aktuellste Firmware installiert ist. Wenn später beispielsweise ein Schrittmotor, der am Duet 3HC angeschlossen ist, nicht funktionieren sollte, könnte das verschiedene Ursachen haben. Zum einen muss die CAN Adresse passen und zum anderen sollte das Mapping korrekt gesetzt sein. Die Kommunikation lässt sich auch mittels Kommandos testen. Wenn alle Möglichkeiten ausgeschlossen werden können, bleibt nur noch die Firmware. Sind die Firmware Versionen auf dem Mainboard und dem Extensionboard nicht identisch, kommt es zu Fehlern in der Synchronisation. Das kann dazu führen, dass z.B. die Motoren am Duet 3HC nicht korrekt angesteuert werden. In unserem Fall lag es genau daran. Weitere Infos dazu gibt es hier.

Für die Konfiguration der Software sollte viel Zeit eingeplant werden. Dazu gibt es von Duet einen Online Konfigurator, der allerdings mit Vorsicht zu genießen ist. Wir haben danach mithilfe der Duet3D-Dokumentation alles überarbeitet und Befehle größtenteils zusammengefasst oder Parameter optimiert. Alternativ können die einzelnen Befehle auch aus der Dokumentation von Duet3D abgeleitet und die config.g von Grund ohne Konfigurator aufgebaut werden. 

Beim Maschinencode ist es wichtig zu wissen, dass jeder Befehl anders aufgebaut ist. Beim Befehl M950 steht Pnn oder Snn für die Pin-Nummer. Jeder M950 Befehl muss ein H, F, J, P, S, D oder E Parameter enthalten. Je nach dem was angeschlossen wird. Dazu hier mehr Informationen. Der Pinname wird mit dem Parameter C““ angegeben. Beinhaltet das Kommando zusätzlich zum Pnn oder Snn Parameter auch noch ein C oder Q Parameter, wird die Pin-Belegung entsprechend konfiguriert. Beim Befehl M308 steht P““ für den Pinnamen.

Mit den Ports verhält es sich ähnlich. Während z.B. GPIO Ports wie OUT 0 mit dem Befehl M950 erstellt und mit M42 angesteuert werden, geschieht das bei den Lüfteranschlüssen mit M950 und M106. 

Es gibt noch viele weitere Befehle wie M575, bei dem z.B. P1 einen seriellen Port wie den für das PanelDue (IO_0) spezifiziert. P0 wäre in diesem Fall falsch, da dieser Parameter hier ein serielles Interface wie USB spezifiziert. Der P-Parameter wird bei M575 ganz anders als z.B. bei M950 verwendet. 

Identische Parameter haben je nach Befehl unterschiedliche Funktionsweisen. Die Duet Dokumentation ist daher die erste Anlaufstelle.

Basiskonfiguration

Wenn bereits eine Verbindung zum Duet 3 Mainboard besteht, kann die config.g über den Webbrowser geöffnet und um weitere Befehle erweitert werden. Spezifische Angaben zu Schrittmotoren, Extruder, Microstepping, Gear-Ratio oder Thermistoren können der LDO Voron 2.4 Konfigurationsdatei entnommen werden.

Die Basis dazu bilden allgemeine Einstellungen wie Druckername, Netzwerkanbindung, CAN-Bus Erweiterung oder LED Beleuchtung. Als Kinematiktyp wird „CoreXY“ ausgewählt.

; General preferences
G90 ; send absolute coordinates...
M83 ; ...but relative extruder moves
M550 P"Voron 2.4" ; set printer name
M669 K1 ; select CoreXY mode

; Enable network
M552 I1 S1 ;enable WIFI
if {network.interfaces[0].type = "ethernet"}
M552 P192.168.2.1 S1 ; IP address
M553 P255.255.255.0 ; Subnet mask
else
M552 I1 S1

;Enable PanelDue
M575 P1 S1 B57600

; LED Strips
M950 E0 C"led" T2 Q3000000 ; create a RGB Neopixel LED strip on the LED port and set SPI frequency to 3MH
M150 E0 R0 U0 B255 P255 S1 F1 ; display led blue
M150 E0 R255 U0 B0 P255 S1 F1 ; left encoder led red
M150 E0 R0 U255 B0 P255 S1 F0 ; right encoder led green

M950 P1.0 C"1.out0" Q500 ; allocate GPIO port 0 to electronics fan on expansion connector, 500Hz
M42 P1.0 S0.5 ; set 50% PWM on GPIO port 0

Schrittmotoren

Danach folgen die Parameter für die Schrittmotoren. Um das Gantry nach oben oder nach unten zu bewegen, müssen die Schrittmotoren paarweise in unterschiedliche Richtungen drehen. Wenn sich die Schrittmotoren Z0 und Z3 in eine Richtung drehen, müssen sich Z1 und Z2 in die andere Richtung bewegen. Das liegt daran, dass die Motorpaare gespiegelt montiert sind.

M350 X32 Y32 Z16 E32 I1
M92 X320.00 Y320.00 Z400.00 E1397 ; configure steps per mm; for Z -> 400 because different ratio

In unserem Fall haben wir für Z versehentlich 32 eingetragen, da wir von 0.9° Schrittmotoren ausgegangen sind. Die Z-Motoren haben allerdings nur 1.8°, also 200 Steps. Demnach ist Z16 korrekt. Wird der Wert von Z32 auf Z16 geändert, muss auch der Abstand zwischen Druckdüse und Druckbett um die Hälfte vergrößert werden. Also z.B. von Z10 auf Z5.0.

G31 K0 P500 X0.0 Y18.0 Z5.48

In der config.g reicht es aus, einen ausreichend großen Z-Offset anzugeben und sich bei Druck der ersten Schicht langsam an einen optimalen Abstand zwischen Düse und Druckbett heranzutasten. Kleine Werte vergrößern den Abstand zwischen Druckbett und Druckdüse. Mit Z0.00 hat man demnach mehr Spielraum, um den Abstand mittels Babysteps anzupassen.

Ein weiterer wichtiger Parameter, der in die config.g nachträglich eingebaut werden kann, ist die Mesh Bed Compensation. 

Endschalter und Klicky Probe

Die Endschalter sind für eine korrekte Funktionsweise essentiell. Sind diese eingestellt, kann deren Funktionsweise in der Konsole mit dem Befehl M119 überprüft werden. Danach erfolgt die Einrichtung einer Z-Probe wie Klicky. Die Einrichtung ist zwar identisch zu den Entstops, allerdings mit einigen Kniffen verbunden. Makros dazu gibt es auf Github oder hier. Entweder übernimmt man die dort bereitgestellten Daten und passt diese an die eigenen Bedürfnisse an oder man greift nur auf die relevanten Daten zu. Sobald die config.g generiert oder überarbeitet worden ist, gilt es die korrekte XY-Position des Z-Endstops zu setzen. Das ist deshalb so wichtig, weil der 3D-Druckkopf die exakten XYZ-Koordinaten für die Klicky-Mod benötigt. Das XYZ-Homing sollte deshalb als allerersten getestet werden. Dazu führt man zunächst ein XY-Homing durch und ermittelt dann durch schrittweises bewegen des Extruders, an welchen Koordinaten der Z-Endstop liegt. Diese trägt man dann je nach Struktur in die homez.g ein. 

Für Klicky kann man sich aus dem ersten Github-Link die relevanten Datein herunterladen und in das eigene Projekt einbinden. Diese sind loadclicky.g und unloadclicky.g. Eine Implementierung von Auto-Z ist ebenfalls verfügbar.

Für Klicky erstellt man sich im Macro-Verzeichnis ein Verzeichnis namens Klicky. Als Unterverzeichnisse werden „zprobe“ und „moveto“ angelegt. loadclicky.g und unloadclicky.g sowie clicky_status.g müssen sich unter /zprobe befinden. Unter moveto befinden sich clickstage.g sowie hominghopup.g. Nun werden folgende Verknüpfungen in die /sys/homez.g gesetzt:

if !move.axes[0].homed || !move.axes[1].homed ; If the printer hasn't been homed, home it
G28 XY ; home y and x
M98 P"/macros/Klicky/zprobe/clicky_status.g"
if global.clicky_status = "docked"
M98 P"/macros/Klicky/zprobe/loadclicky.g"
G91 ; relative positioning
G1 H2 Z10 F6000 ; lift Z relative to current position
G90 ; absolute positioning
G1 X{(move.axes[0].min + move.axes[0].max)/2 - sensors.probes[0].offsets[0]} Y{(move.axes[1].min + move.axes[1].max)/2 - sensors.probes[0].offsets[1]} F3600 ; Move to the centre of the bed taking the zprobe offsets into account
M558 K0 H5 ; Set the dive height for the probe to 5mm
G30 ; probe the bed
;G92 Z13 ; override z coordinate
G1 X41.50 ; Move after homez to X Position to easier unklicky the probe
M98 P"/macros/Klicky/zprobe/unloadclicky.g"


Die Basiskonfiguration von Klicky passiert in der klicky-autoZ-config.g. Dort werden die Positionen für das Andocken festgelegt. Es gibt bereits einige User, die das erfolgreich umgesetzt haben wie hier.

Für AutoZ muss der Z-Endstop mit der Klicky Probe betätigt werden. Nun fragen sich einige, wofür AutoZ gut sein soll. Normalerweise können wir den Z-Offset in der config.g großzügig festlegen und während dem Druck mit den Babysteps verfeinern. Beim Homing Z wird die Klicky Probe aufgenommen und damit das Druckbett abgefahren. Der Z-Endschalter bleibt davon unberührt. AutoZ bringt nun den Vorteil, dass der Z-Endschalter zunächst mit der Nozzle und anschließend mit der Klicky Probe angefahren wird. Es wäre daher nicht verkehrt, die Druckdüse vorher kurz aufzuheizen und zu reinigen, damit das Ergebnis nicht verfälscht wird.

Die genaue Position kann festgelegt werden, denn sowohl die Nozzle als auch die Klicky Probe müssen den Z-Endschalter exakt anfahren und berühren. Danach wird mit der Klicky Probe das Druckbett abgetastet. Die Software übernimmt dabei die Berechnung des exakten Z-Offsets. Das bedeutet, dass AutoZ nur dann ausgeführt wird, wenn z.B. eine neue Düse montiert wird oder mit höheren Temperaturen gedruckt werden soll. Das Feintuning mit den Babysteps ist optional natürlich möglich.

Bed Leveling 

Insbesondere das Gantry Leveling hängt von der Klicky Probe ab. An dieser Stelle würde es den Umfang dieses Artikels übersteigen, zu tief in die Materie einzutauchen. Daher stellen wir unsere Konfigurationsdateien auf Anfrage gerne zur Verfügung. 

M671 X-60:-60:360:360 Y-10:370:370:-10 S20

Heater und Thermistor

Wenn die mechanische Funktionsweise gegeben ist, erfolgt die Einrichtung der Heater und Thermistoren. Laut LDO-Konfiguration werden für Extruder und Heizbett Sensoren vom Typ ATC Semitec 104NT-4-R025H42G verwendet. Für diesen 300 °C Thermistor können korrekte Konfigurationsparameter über die Temperatur und dem dazugehörigen Widerstand ermittelt werden. 

Nun müssen nur noch die Modelparameter für die Sensortypen gesetzt werden. Das geschieht entweder automatisch über das PID Tuning oder manuell. Eine Anleitung dazu gibt es hier. 

Lüfter

Es gibt mehrere Lüfter, die zu konfigurieren sind. Die Lüfter werden wie folgt angesteuert:

; Fans
M950 F0 C"out7" Q500 ; create fan 0 on pin out7 and set its frequency
M106 P0 S1 H1 T50 ; set fan 0 value. Thermostatic control is turned on for H1-PIN
M950 F1 C"out8" Q500 ; create fan 1 on pin out8 and set its frequency
M106 P1 S0 H-1 ; set fan 1 value. Thermostatic control is turned off
;M950 F2 C"fout9" ; create fan 2 on pin out9 and set its frequency
;M106 P2 S0.3 B0.1 H0 T25
M308 S3 Y"mcu-temp" A"MCU" ; configure sensor 3 as on-chip MCU temperature sensor
M950 F2 C"out9" Q100 ; create fan 2 on pin out9 and set its frequency
M106 P2 H3 T30:70 ; set fan 35-70° - increase by temperature

Für die Adafruit Neopixel  LEDs gibt es beim LDO Voron 2.4 lediglich 2 Leitungen, die vom PCB aus zur Verfügung gestellt werden. Das sind 5V und die Datenleitung D0. Die GND Leitung ist bereits an dem Extruder PCB angeschlossen. Am Duet 3 6HC gibt es einen 4-Pin-Konnektor mit der Bezeichnung DS_LED, der genau dafür vorgesehen ist. Neopixel wird mit 5V und DS_D0 verbunden. Die Ansteuerung erfolgt mit folgendem Befehl:

M950 E0 C"led" T1 Q3000000 ; create a RGB Neopixel LED strip on the LED port and set SPI frequency to 3MHz

Farbwechsel sind mit entsprechendem Paramter möglich, allerdings nicht in Echtzeit, sondern erst nach einem Neustart. Weitere Informationen dazu gibt es unter Neopixel and DotStar LEDs | Duet3D Documentation.

Für den 24V-LED Streifen vom Gehäuse können wir die Anschlüsse nutzen, die für die Heater vorgesehen sind. Wir haben uns für out1 auf dem Duet 3HC Erweiterungsboard entschieden. Eine gute Anlaufstelle dafür ist Controlling IO pins | Duet3D Documentation. An den Pins liegt im undefinierten Zustand keine Spannung von 24V an. Die GPIO Ports werden mit M950 erstellt und mit M42 oder M280 kontrolliert.  

M950 P0 C"1.out0"; allocate GPIO port 0 to 24V led on 3HC board
M42 P0 S0.5 ; set 50% PWM on GPIO port 0

Über den Parameter Pnn greift M42 auf die Portnummer zu.

Tuning

Das Tuning ist das A und O. Wenn das XYZ Homing und Klicky sowie AutoZ ohne Fehler ausgeführt werden können, sind Quad Gantry Leveling und Mesh Bed Compensation an der Reihe. Danach folgt das PID Tuning für Extruder und Heizbett.

• Homing XYZ
• Quad Gantry Levelingt G32
• Mesh bed compensation G29 S0(beim Druck wird eine Map mit G29 S1 geladen und mit G29 S2 gestoppt)
• PID Auto Tuning Extruder M303 H1 S230
• Die Parameter können mit M500 gespeichert werden bzw. die config-override erstellt werden.
• AutoZ M98 P"Autoz.g"

Nun wird nur noch der Extruder selbst kalibriert und die Dateien wie start.g oder print.g angepasst, denn diese sind beim Slicen essentiell und werden vom generierten Gcode abgerufen. Hier kann man keine genaue Anleitung geben, da jeder eine andere Konfiguration hat. Wir arbeiten beispielsweise ohne Filamentsensor. 

Es gibt noch einige Puzzleteile wie das Generieren von Macros zum Laden und Entladen von Filament oder ähnliches, damit das Ganze funktioniert. Wir haben uns das von anderen Projekten wie dem CaribouDuet 320 kopiert und angepasst. 

Beim Erstellen der start.g Datei sollte man unbedingt darauf achten, dass wichtige Schritte wie das Homing oder das Gantry Leveling nicht ausgelassen werden. Die Frage bleibt dann in welcher Reihenfolge das geschieht.

Eine Möglichkeit könnte wie folgt aussehen:

1. Daten vom Slicer generierten Code abfragen wie Heizbetttemperatur
2. Homing XYZ
3. Absolut Position 
4. Clear mesh bed 
5. Part Fan on
6. Check Bed temperature
7. Nevermoore aktivieren, wenn gewünscht
8. Geht zum Mittelpunkt des Druckbetts
9. Setze Zieltemperatur Heizbett
10. Kurz warten, bis Umgebung auch warm wird
11. Nozzle auf 170°C vorheizen
12. Quad Gantry Leveling
13. Home Z again after Quad Gantry Leveling
14. Kalibriere Z Offset mit Klicky
15. Start bed mesh
16. Nozzle auf Ziletermperatur heizen
17. Purge Line

Den Gcode dazu kann man größtenteils im Slicer verlagern. Wir nutzen dazu ein im PrusaSlicer enthaltenes Voron Profil, das wir angepasst haben. Es gibt einige Punkte, die unbedingt eingehalten werden müssen. 

Der Startcode wird unter Druckereinstellungen/Benutzerdefinierter G-Code eingetragen:

G28 W ; home all without mesh bed level
G90 ; use absolute coordinates
M83 ; extruder relative mode
G0 X60 Y-3 Z80 ; move extruder above bed, keep extruder in front for cleaning and checking
M104 S160 T0; pre-heat extruder to 160C
M140 S[first_layer_bed_temperature] ; set bed temp
M190 S[first_layer_bed_temperature] ; wait for bed temp
;G29 ; mesh bed leveling using defined mesh grid
G0 X0 Y-3 Z10.6 ; go outside print area
M104 S[first_layer_temperature] ; set extruder temp
M109 S[first_layer_temperature] ; wait for extruder temp
M98 P"0:/sys/primeLine.g"; execute primeline macro
G92 E0.0
M572 D0 S0.07 ; set pressure advance

Erster Druck

Nachdem der Startcode im Slicer oder in der start.g erstellt wurde, erfolgt der erste Test. Es muss sichergestellt sein, dass Homing Z und die Z Probe (z.B. Klicky) funktionieren. Der entscheidende Parameter, um eine Kollision der Nozzle mit dem Druckbett zu vermeiden, ist der Z-Offset. Es gibt einen guten Ratgeber, wobei wir einen anderen Weg gewählt haben. 

Zunächst einmal muss sichergestellt sein, dass in der klicky-autoZ-config.g folgende Zeile angepasst wird:

;global clickyoffset = 0.46 ; larger values here means nozzle closer to the bed after autoz

Hierbei handelt es sich um den Abstand zwischen Z-Proben-Gehäuse wie das von Klicky und dem Punkt des Endschalters, bei dem getriggert wird. Der Endschalterweg beträgt in unserem Fall rund 0,46mm. Der Offset des Schalters von 0,46mm beeinflusst übrigens auch den Z-Offset. Wenn also der Offset des Endschalters erhöht wird, muss gleichzeitig der Z-Offset verringert werden. Nun muss nur noch der Z-Offset gesetzt werden. Diesen kann man entweder ermitteln oder sich schrittweise daran herantasten. Größere Werte bedeutet, dass die Nozzle näher an das Druckbett verfährt. Der Befehl dazu ist G31. Folgende Zeile kann in die config.g eingebaut werden, wobei der Z-Offset für jeden 3D-Drucker unterschiedlich sein kann:

G31 K0 P500 X0.0 Y18.0 Z4.00

Nach einem Neustart kann der erste 3D-Druck erfolgen. Ist die Nozzle zu hoch, kann der Abstand zwischen Nozzle und Druckbett mittels Babysteps verringert werden. Ist der Abstand extrem groß, sollte der Z-Offset direkt in der config.g erhöht und das Board neu gestartet werden. Bei LDO Voron 2.4 R2 Revc sind das etwas mehr als 10mm:

G31 K0 P500 X0.0 Y18.0 Z10.795

Das Finetuning des Z-Adjustments kann mittels Babysteps erfolgen. Aber Vorsicht, denn wenn die Nozzle zu weit vom Druckbett entfernt ist und man die Babysteps extrem verringert, erscheint möglicherweise folgende Fehlermeldung:

G1: intermediate position outside machine limits

Hier gilt es also den Wert im G31 Paramter bestmöglich anzupassen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Mesh Bed Compensation. Mit folgendem Befehl wird diese ausgeführt (z.B. im Slicer Code):

;G29 ; mesh bed leveling using defined mesh grid

Die Werte werden nach dem Ausführen gespeichert. Im Slicer Code wird dann nur noch G29 S1 eingebaut, um die gespeicherten Daten abzurufen bzw. zu laden. Wenn die Mesh bed compensation deaktiviert und die erste Schicht kalibriert ist, muss bei aktivierter Mesh bed compensation die erste Schicht etwas angepasst werden.

Fazit

Das LDO Voron 2.4 R2 RevC Kit gehört zu den wenigen Bausätzen, die alle Komponenten für den Bau eines Vorons beinhalten. Einziger Nachteil ist, dass hier ein Mainboard in Kombination mit einem Raspberry Pi und Klipper Firmware zum Einsatz kommt. Wer seinen Voron lediglich mit einem Mainboard und RepRapFirmware betreiben möchte, sollte zu einem qualitativ hochwertigen Duet 3 Mainboard greifen. Die Kombination Duet 3 6HC + 3 HC ist extrem leistungsstark und mit zahlreichen Features ausgestattet. Darüber hinaus lässt sich darauf auch Klipper installieren. Dennoch gibt es zwischen den Mainboards, was das 3D-Druckergebnis angeht, keinen großen Unterschied. Beide Varianten leisten extrem gute Arbeit. Dennoch ist das Duet 3 Board ganz klar im Vorteil, da da kein weiterer Rechner für komplexe Berechnungen zum Einsatz kommen muss und die Boards aufgrund der Leistung zukunftssicher sind. Ein weiterer Vorteil ist die lückenlose und gut verständliche Duet Dokumentation. Ein Umbau lohn sich auf lange Sicht gesehen auf alle Fälle. 

Der Beitrag Voron 2.4 R2 – Duet 3 6HC + 3HC Upgrade erschien zuerst auf PCPointer.de.

Der Beitrag Voron 2.4 R2 Kit von LDO im Test erschien zuerst auf PCPointer.de.

Wer sich für den 3D-Druck interessiert, wird sicherlich schon mal über den Begriff „Voron“ gestolpert sein. Diese 3D-Drucker vereinen viele Features in einer Maschine. CoreXY-Kinematik, Linearführungen für alle Achsen, solide und präzise gefertigtes Druckbett, Schleppketten, professionelle Elektronik sowie Klipper mit Input Shaping sind nur einige dieser Features, die Herzen von 3D-Drucker Enthusiasten höherschlagen lassen. Ein Voron ist allerdings kein 3D-Drucker, den man einfach von der Stange kaufen kann. Die einzelnen Komponenten müssen vielmehr mühsam aus unterschiedlichen Quellen zusammengetragen werden. Wer dafür keine Zeit investieren möchte, greift zu einem fertigen Kit, das je nach Budget bereits viele Komponenten enthält. Grundsätzlich müssen nur das Hotend, die essentiellen Plastikteile und die Kabel hinzugekauft werden. Zwar bekommt man für wesentlich weniger Geld fertige Hochgeschwindigkeits-3D-Drucker, allerdings nicht in dieser Qualität. Auch sind fertige 3D-Drucker oftmals nicht wartungsfreundlich, in minderwertiger Qualität und lediglich als geschlossenes System erhältlich. Der wohl größte Vorteil eines Voron ist, dass dahinter eine riesige und teils sehr erfahrene Community steht und immer wieder neue Modifikationen liefert.

Aber was ist Voron genau? Voron ist im Grunde ein Open-Source-Projekt, das von einer Gruppe talentierter Ingenieure ins Leben gerufen wurde. Mit der Zeit hat sich rund um das Projekt eine aktive Community gebildet, die fortlaufend an neuen Problemlösungen feilt und neue Features präsentiert. Voron 3D-Drucker gibt es in unterschiedlichen Designs, die sich vor allem durch ihre Bauraumgröße unterscheiden. Es gibt einen kleinen Voron 0, aber auch große Vorons wie der neue Voron 2.4 R2, den wir in diesem Artikel präsentieren. Der große Reiz liegt darin, einen 3D-Drucker von Grund auf aufzubauen. Allerdings verläuft der Bau etwas anders als z.B. bei einem typischen 3D-Drucker wie dem Prusa i3 MK3S. Der Aufbau eines Voron erfordert etwas Erfahrung, denn es gibt nicht den einen Voron. Vielmehr beschafft man sich mithilfe von Einkaufslisten die Teile in gewünschter Qualität. Ein Voron 2.4 R2 kostet je nach Qualität der Komponenten zwischen 700 und 1600 EUR. Zudem sind für Montage und Verkabelung rund 25-30 Stunden erforderlich. Auch sollte man sich beim Kauf eines Kits mit der Herstelleranleitung auseinandersetzen. Diese enthält viele Hinweise mit Abweichungen zur Originalanleitung oder Infos zu zusätzlichen Funktionen. Je nach Wunsch sind dann weitere Features in Form von Mods möglich.

Bevor man sich also in den Bau eines Vorons stürzt, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass der Aufbau nicht mit dem eines Prusa i3 MK3S/MK4 oder einem anderen 3D-Drucker vergleichbar ist. Es gibt unzählige Komponenten und komplexe Zusammenhänge, die verstanden werden müssen. Dafür hat man aber wesentlich mehr Flexibilität. Entscheidet man sich für den Bau eines Voron, muss man sich vor dem Kauf unbedingt mit einigen Dingen auseinandersetzen. Die Kits haben den Vorteil, dass viele Komponenten bereits enthalten sind. Andererseits schwankt die Qualität zwischen den Herstellern extrem. Auch hat man auf die Zusammenstellung der einzelnen Komponenten keinen Einfluss. Die LDO-Kits sind so ziemlich das teuerste auf dem Markt. Dafür bekommt man hochwertige und gut sortierte Komponenten. Wer jetzt aber statt dem mitgelieferten Octopus Board auf ein Duet3D Board setzt, muss sich dieses separat dazukaufen. Erfahrene 3D-Druck Enthusiasten sollten daher schauen, was sie in ihrem Voron verbaut haben möchten und kalkulieren, ob sich der Einzelkauf mehr lohnt. Zu bedenken ist, das sowohl der Einzelkauf als auch einige günstige Kits den Nachteil haben, dass Kabel selbst gecrimpt werden müssen, was sehr mühsam ist und zusätzliches Werkzeug erfordert. Zusätzlich ist darauf zu achten, dass einige günstige Kits mit Markenprodukten werben, tatsächlich aber Klone geliefert werden.

Ist auch diese Frage geklärt, sollte man sich unbedingt mit einigen Begriffen auseinandersetzen. So gibt es beispielsweise verschiedene Bezeichnungen für den Extruder und je nach Kit-Revision auch unterschiedliche Komponenten. Das LDO Voron 2.4 R2 Kit (Rev. c) enthält beispielsweise den neuen Stealthburner Extruder bzw. das Basiskit. Das ist wichtig, denn alle essentiellen Plastikteile können selbst gedruckt oder gekauft werden. Es gibt demnach je nach Revision modifizierte STL-Dateien, die hinzukommen können.

Wir haben uns für das LDO Voron 2.4 R2 Kit entschieden, weil der Hersteller die besten Komponenten für den Bau eines Vorons zusammengestellt hat und wir damit langfristig gut aufgestellt sein möchten. Zwar eignen sich für den Bau eines Voron 3D-Druckers auch andere wesentlich günstigere Kits, allerdings enthalten diese Kits Komponenten von minderwertiger Qualität. Und wenn man schon so viel Zeit in dem Bau eines 3D-Druckers investiert, sollte man auch auf beste Komponenten setzen.

Unboxing

Das Unboxing vom LDO Voron 2.4 R2 Kit (300mm Version) hat uns viel Freude bereitet. Alles ist sauber und gut sortiert verpackt. Normalerweise prüfen wir selten bis kaum Teilelisten. In diesem Fall hat es uns aber viel Freude bereitet, alle Komponenten mit der Teileliste abzugleichen. Wichtig ist, dass alle Komponenten mithilfe der beiliegenden Checkliste geprüft werden. Beim Verpacken kann immer mal etwas schief gehen. Wer mit der Kabelbezeichnung nicht zurechtkommt, sollte sich unbedingt die LDO-Webseite zur Verkabelung anschauen. Dann bekommt man ein Gespür dafür, was wie wo miteinander verkabelt wird.

Sehr lobenswert ist, dass LDO unter anderem das Octopus Mainboard inklusive der Schrittmotortreiber mitliefert. Auch ein Revo-Hotend ist im Kit enthalten. Somit wird alles mitgeliefert, um den Voron betriebsbereit zu machen. Die mitgelieferten Einzeladern und Kabelbäume sind in guter Qualität und sauber gecrimpt. Das Kit enthält außerdem 12H Linearführungen, ein modifiziertes Hartk Toolhead PCB für einfachere Verkabelung, ein Input Shaper Tool, LED-Beleuchtung, ein Nevermore Filterkit, Klicky Mod für das Leveln sowie verschiedene Montagetools. LDO hat beim Voron 2.4 R2 Kit in der Rev. c wirklich an alles gedacht.

Was benötige ich noch?

Beim Voron 2.4 R2 von LDO handelt es sich um das neuste Kit, das im Vergleich zu den vorherigen Revisionen einige Verbesserungen spendiert bekommen hat. In unserem Kit ist sogar ein Hotend enthalten. Um das Kit aufzubauen, benötigt man zunächst einmal die essentiellen Plastikteile, um den 3D-Drucker betriebsbereit zu machen. Entweder druckt man sich die Komponenten selbst oder aber man macht es sich einfach und bestellt diese über das PIF auf Discord. Dort kann man das 3D-Druckermodel, das Hotend und die Materialfarbe bestimmen. Für rund 110 EUR erhält man dann innerhalb weniger Tage seine Plastikteile. Wer sich die Plastikteile selbst drucken möchte, kann diese via VoronDesign Github herunterladen. Am besten macht man sich vorher einen Plan, welche Teile wirklich benötigt werden. Beim Voron 2.4 Kit in der Revision 2 ist beispielsweise nicht der Afterburner Extruder dabei, sondern der neue Stealthburner. Printheads gibt es für die Hotends Revo Micro, Revo Six und V6, Revo Voron und viele weitere. Für das Mosquito Hotend gibt es leider kein offiziell unterstütztes Printhead. Da einige Hersteller von Kits kein Hotend beilegen, muss man sich selbst darum kümmern. Kleiner Tipp von uns: Bondtech hat auf seinem Github passende Stealthburner-Printheads für das Mosquito Standard, Magnum und Plus Hotend.

Des Weiteren wird je nach Komponenten ein Kabelbaum benötigt. Im LDO Voron 2.4 R2 Kit ist für den Aufbau ein Kabelbaum samt modifizierten Hartk-Platinen enthalten. Wer allerdings auf ein Duet Mainboard umrüsten möchte, sollte sich auf alle Fälle einen qualitativ hochwertigen Kabelbaum für das entsprechende Mainboard zulegen oder die Kabel selbst crimpen.

Uns wurde für ein Upgrade auf ein Duet 3 Mainboard vom kb-3d.com-Shop ein Kabelbaum zugesichert. Der Kabelbaum wird mit verschiedenen Optionen angeboten und anschließend gefertigt. Das Produkt ist für die Größen 250mm, 300mm und 350mm sowie für die Controller-Typen Fysetc Spider, BTT Octopus, BTT SKR und Duet 3 verfügbar. Bei der Farbauswahl stehen schwarz, rot, blau, weiß und orange zur Verfügung. Gegen einen geringen Aufpreis kann das originale Hartk Toolhead PCB mitbestellt werden. Da der Voron 2.4 R2 in der Rev. c mit einem neu konzipierten PCB ausgeliefert wird, müsste dieses ebenfalls durch das vom Shop angebotene PCB ersetzt werden. Hergestellt werden die Kabelbäume von LINNEO. Die Firma bietet mit den Linneoflon-Kabeln eine preisgünstige und qualitativ hochwertige Alternative zu den teuren Heluflon-Kabeln an. Allerdings wurde seit unserer Bestellung im Mai 2023 bis heute (Stand 26.03.2024) kein Produkt ausgeliefert. Zunächst wurde kaum auf Nachrichten reagiert, dann eine nicht existierende Trackingnummer versendet und vor einigen Monate auf die guten Bewertungen anderer Kunden verwiesen. Die guten Bewertungen bringen nur nichts, wenn die Produkte nicht geliefert werden. Dadurch haben sich natürlich auch dieser Artikel sowie Upgrades des Voron verzögert. Laut eigener Aussage hat der Shop kb-3d.com keine Kontrolle über Linneo. Heißt zusammengefasst, wenn man bestellt und Linneo nicht liefert, dann ist das Geld erst einmal weg. Nachdem einige E-Mails unbeantwortet blieben, hieß es vor einigen Wochen, dass wir innerhalb einer Woche eine neue Tracking Nummer erhalten würden. Aber auch diese haben wir bis heute nicht erhalten und eine Rückmeldung per E-Mail blieb bis heute aus. So geht man mit Kunden und Geschäftskunden auf keinen Fall um. Daher können wir die vielen positiven Erfahrungen nicht teilen und würden diesen Anbieter auch nicht weiterempfehlen.

Was muss ich vor dem Aufbau beachten?

Vor dem Bau eines Voron 2.4 sollte man sich unbedingt die Dokumentation von LDO anschauen. Diese ist mit Abstand die umfangreichste, die man im Netz finden kann. Das ist auch kein Wunder, den LDO und das Voron Team kooperieren bereits seit Jahren miteinander. In der Dokumentation gibt es zunächst eine Übersichtsseite mit den Features sowie Tipps vor dem Bau. Dort kann man sich sogar eine Seriennummer ausstellen lassen, sobald der Voron fertiggestellt ist. Anschließend kann man sich die BOM zu seinem Model anschauen. Nach einem BOM-Check sollte man sich unbedingt folgende Guides anschauen:

• Printed Parts Guide
• Wiring Guide
• Tuning Guide Cable Chain Guide
• Uk2.5 Terminals

Im Grund erfolgt der Aufbau des LDO Voron 2.4 R2 Kits gemäß der offiziellen Anleitung. Parallel dazu sollte die LDO-Dokumentation aufgeklappt sein, um Änderungen beim Aufbau zu berücksichtigen. Sind die Aluminiumprofile samt Lineargleitlagern erst einmal installiert, hat man bereits die halbe Arbeit erledigt. Insbesondere beim Aufbau der Mechanik samt Gantry (dazu später mehr) sollte man sehr viel Zeit und Geduld einplanen, da die exakte Ausrichtung ausschlaggebend für die Druckqualität ist.

Plastikteile und Materialauswahl

Das ideale Material für die Plastikteile sollte einige Kriterien erfüllen. In einem 3D-Druckergehäuse können Umgebungstemperaturen von 55 – 70°C entstehen. Die Glasübergangstemperatur des zu druckenden Materials sollte deshalb mindestens 80°C betragen. Daher fällt PLA mit einer Glasübergangstemperatur von rund 55°C weg.

Bei PETG liegt die Glassübergangstemperatur bei etwa 60°C. Einige Hersteller werben mit bis zu 80°C, allerdings sollte man auch einen Puffer einplanen, denn das Material kann auch bei hoher konstanter thermischer Beanspruchung weich werden und sich durch hohe mechanische Belastung oder Druck verformen. Plastikteile außerhalb der Einhausung können auch aus PETG gedruckt werden.

ABS hat eine Glasübergangstemperatur von 90 – 100°C und eignet sich deshalb optimal für Plastikteile in einem 3D-Druckergehäuse. Neben der Hitzebeständigkeit bietet es auch noch eine moderate plastische Verformungsfähigkeit. Das bedeutet, die Bruchdehnung ist gut bzw. nicht spröde. Wer seine Plastikteile aus ABS fertigen möchte, sollte seinen 3D-Drucker provisorisch einhausen, um eine gute Layerhaftung zu gewährleisten und Warping zu minimieren. Raft und Wände können dabei helfen, ein gutes Druckbild zu erzielen. Von einigen ABS-Varianten wie esun ABS+ sollte man die Finger lassen, auch wenn es sich großer Beliebtheit erfreut. Umso weniger können wir nachvollziehen, warum die meisten Anbieter von Plastikteilen für den Voron immer noch auf das esun ABS+ setzen. Leider geht aus dem technischen Datenblatt nicht immer hervor, welche Materialien für die Zusammensetzung verwendet worden sind. ABS+ verzieht sich zwar weniger als ein gutes Polymaker ABS, aber das auf Kosten anderer Eigenschaften. Insbesondere die Hitzebeständigkeit bzw. Wärmeformbeständigkeit (HDT) ist mit ~72°C für den vorgesehenen Einsatz absolut ungeeignet. So könnte sich eine hohe Kammertemperatur auf die gedruckten Teile auswirken. Zudem ist das esun ABS+ extrem weich und unserer Meinung nach nur bedingt für den Voron geeignet. Auch andere Hersteller wie Fillamentum bieten tolle ABS-Varianten an. Leider beträgt auch hier die HDT nur rund 80°C, was immer noch sehr grenzwertig ist. 

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