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Wolfstrap als CNC Fräse
1/2 Wolfstrap als CNC Fräse
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Technik
von AfterNerd
28.11.16 14:56
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Vor drei Jahren habe ich mir mit einem Überschuss an Freizeit überlegt selber einen 3D Drucker zu bauen und dafür möglichst wenig Geld auszugeben. Ich habe damals das Internet durchforstet und bin über das reprap - Projekt auf den sogenannten "Wolfstrap" gestoßen. Ein improvisierter 3D Drucker mit dem sich die Teile für einen 3D Drucker herstellen lassen sollen. Ein Zwischenschritt des Projektes sollte es mir ermöglichen Platinenlayouts zu fräsen.
Diesen Ausbauzustand möchte ich an dieser Stelle kurz vorstellen, da ich die Konstruktion gerade dem Recycling zugeführt habe und sie dafür demontiere. Die Bauanleitung ist weiter oben verlinkt. Jeden Schritt hier einzustellen wäre nur eine reine Kopie und ich möchte daher davon absehen mich mit den Lorbeeren anderer zu Schmücken. Gerne gehe ich aber darauf ein wie ich es persönlich umgesetzt habe.

Bitte nehmt das hier als Anregung für die Möglichkeiten des heimsichen Bastekellers und nicht als umfassende Bauanleitung in allen Details.


Holz, FräseCNC, Portalfräse, Arduino
4.9 5 37

Bauanleitung

Benötigtes Material

Stk. Beschreibung Material Maße
Schienenträger X-Achse  gehobelte Dachlatte 18x45mm  445mm 
Schienenträger Z-Achse  gehobelte Dachlatte 18x45mm   200mm 
Mitnehmer Tisch, Y-Achse  gehobelte Dachlatte 18x45mm   300mm 
Mitnehmer X-Achse, Z-Achse  gehobelte Dachlatte 18x45mm   50mm 
Grundrahmen  Gehobelte Holzlatte 18x70mm  415mm 
Grundrahmen   Gehobelte Holzlatte 18x70mm   450mm 
Seitenaufbau, X-Achse  Gehobelte Holzlatte 18x70mm   350mm 
(Z-Achse, Extruder- Frästräger  Gehobelte Holzlatte 18x70mm   160mm 
Z-Achse, Motorplatte  Gehobelte Holzlatte 18x70mm   110mm 
Arbeitstisch  Sperrholzplatte  300x400x5mm 
Schubladenschienen  Metall  25er 
Schubladenschienen  Metall  45er 
Winkel  Metall  6x100x100mm 
Flachwinkel  Metall  4x120x120mm 
Steppermotoren  NEMA17   
Gewindestange    M10, 350mm 
Gewindestange    M5, 200mm 
Sechskantmutter    M10 
Sechskantmutter    M5 
Schlauchschellen     
Aquariumschlauch     
Schwerlsatdübel    M10 
Mainboard  Gen7   
Motortreiber  Pololu A4988   
ATX Netzteil    450W 

Benötigtes Werkzeug

  • Bosch Bohrschrauber, Bohrmaschine, Schlagbohrschrauber (Akku), PSR 18 LI-2
  • Bosch, PST 50-2
  • Multifunktionswerkzeug, Dremel, 300-1/55
  • Multifunktionswerkbank

1 Der mechanische Teil

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Gesamter mechanischer Aufbau ohne die elektronischen Komponenten
1/10 Gesamter mechanischer Aufbau ohne die elektronischen Komponenten
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Materialbeschaffung:
Die meisten Teile sind natürlich aus dem örtlichen Baumarkt. Die Schwerlastdübel sind die Spende eines Kollegen. Für die eingesetzten Schrittmotoren wurden drei ausgediente Labeldrucker (Kennt ihr alle vom Flughafen von den Aufklebern für die Koffer) zerlegt.

Die Teile wurden alle mit der Stichsäge zurechtgeschnitten und einfach verschraubt. Die Mitnehmer sollten zusätzlich verklebt werden um das Spiel zu reduzieren.
Auch wenn das ganze sehr grob und dahingehauen aussieht, habe ich sehr auf Einhaltung von Winkeln und der korrekten Ausrichtung der Achsen geachtet. Die Schubladenauszüge liefen absolut parallel.
Die hochpräzisen Kreisausschnitte in den Motorträgern (Brett mit Loch) wurden freihändig mit dem Dremel erstellt.
Wenn ich mir die Bilder gerade so ansehe Frage ich mich selber wie das alles funktionieren konnte. Ich hätte ja wenigstens eine Bohrung mal entgraten können.


2 Aufbau der Steuerungselektronik

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Mainboard mit ATX-Netzteil
1/3 Mainboard mit ATX-Netzteil
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Für die Steuerungselektronik bietet das Internet eine unglaubliche Vielfalt von Möglichkeiten.
Ich habe mir den Bausatz von http://reprap-diy.com/  bestellt und mit Teilen aus der Bastelkiste und von reichelt ergänzt. Zusätzlich zu dem Mainboard, werden noch Leistungstreiber von Pololu benötigt, die als kleine Platinen auf das Mainboard aufgesteckt werden.
Das Mainboard benötigt ein gewöhnliches PC Netzteil zur Spannungsversorgung. Dadurch lassen sich recht günstig die notwendigen Ströme für die Motoren und bei Druckerbetrieb auch für den Extruder (Druckkopf) bereitstellen.
An jeder Achse wird zumindest noch ein Endschalter benötigt, welche ich hier als Gabellichtschranke (prellfrei) ausgeführt habe.

Als Fräsmotor kommt hier mein Dremel zum Einsatz der bei Bedarf einfach per Hand eingeschaltet wird.

3 Der Software-Teil (Viele Wege führen nach Rom)

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Die Firmware des Mainboard anpassen
1/2 Die Firmware des Mainboard anpassen
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Die Mechanik ist aufgebaut. Die Elektronik ist gelötet. Jetzt beginnt der lange und steinige Weg.
Da die Konstruktion auf einem Opensource 3D Drucker Projekt basiert, gibt es viele Möglichkeiten der Ansteuerung.

Man benötigt drei Verschiedene Programme um aus einem virtuellen 3D Projekt einen realen Gegenstand zu erstellen. Dabei ist es fast egal, ob wir nun einen 3D-Drucker oder eine CNC Fräse vor uns haben.

1. Die Firmware:

Auf dem Mainboard befindet sich ein Mikrocontroller wie man sie von den Arduino - Experimentierboards her kennt. Dieser muss noch mit der eigentlichen Steuersoftware (Firmware) für den Drucker geladen werden. Hier stehen dutzende Varianten zur Verfügung. Ich habe für meine Zwecke eine Software namens Teacup eingesetzt.
Das Programm liegt im Quelltext vor und muss natürlich noch auf den eigenen Aufbau angepasst werden. Dazu muss nicht Umprogrammiert werden, sondern Parameter die sagen wir viele Schritte ein Motor machen muss um den Arbeitstisch einen Millimeter zu bewegen. Dies ist abhängig von dem eingesetzten Motortyp, Steigung des Gewindes auf der Achse oder bei einem Riemenantrieb das Übersetzungsverhältnis.
Dann werden noch Einstellung vorgenommen wie Laufrichtung der Achsen, Geschwindigkeiten, ....
Nachdem Laden der Firmware wartet das Mainboard auf Befehle von der:

2. Die Driver Software und 3. Der Slicer (gibt es auch zusammen in einer Software)

... oder auch G-Code Sender. Der Teil Driver Steuerungssoftware schickt in der Maschinensprache G-Code Anweisungen an die Fräse / den Drucker. Zum einen wird hier das "Fräsprogramm" übertragen, das ausgeführt wird und zum anderen können hier manuelle Befehle gesendet werden. Hier gibt es Kommerzielle Software für industrielle CNC Fräsen aber auch wieder schöne Programme aus dem Bereich OpenSource.
Der Softwareteil Slicer erzeugt aus der 3D Zeichnung Stück für Stück die G-Code Anweisungen die an die Fräse geschickt werden müssen um das Objekt zu erzeugen.

Das Thema füllt Unmengen an Fachliteratur und ich möchte hier nur einen kurzen Einblick geben. Wer hier tiefer einsteigen möchte sollte sich folgenden Seiten des Reprap-Projektes ansehen.

34 Kommentare

zu „Improvisierte CNC Fräse“

Sensationell, mehr kann ich nicht sagen. Bin etwas sprachlos ;)
2016-11-28 16:34:58

Absolut Klasse gemacht! Wenn man da statt dem Dremel eine Kantenfräse rein machen würde könnte man wahrscheinlich noch mehr mit machen.
2016-11-28 17:08:55

Tolle Idee. Eine schöne Beschreibung und eine beachtliche Ausführung.
2016-11-28 17:33:37

Klasse Projekt! Und auch gut, dass du entsprechende Quellen angibst und nicht hier alles im Detail ausführst. So kann jeder selbst entscheiden, wie tief er einsteigen will. Mich persönlich interessiert besonders der Softwareteil....das werde ich mir mal zu Gemüte führen. Hab auch noch einen Raspberry Pi rumfliegen. Damit lässt sich bestimmt was anfangen. Auf jedenfall 5D
2016-11-28 18:32:13

Also da bin ich sprachlos, da kann ich überhaupt nicht mithalten. Abgesehen von ein paar "Schönheitsfehlern" ist das Teil doch eine Granate,
Vor der Elektronik und den zusammengestrickten Programm ziehe ich den Hut!
2016-11-28 18:34:29

davon hab ich keine Ahnung, aber es ist interessant
2016-11-28 19:01:21

Ein sehr beindruckendes Projekt und Leistung, Chapeau!!

Nix anderes als 5 neue Stepper :)
2016-11-28 19:02:17

Super Projekt 5d
2016-11-28 20:20:49

Ich bin schwer beeindruckt ... und verstehe nur Bahnhof.

Da sachkundige Menschen das Projekt mit 5 Daumen bewerten, mache ich das auch.
2016-11-28 20:30:33

Ich habe keinen Schimmer und kann mit Sicherheit nichts nachmachen.
ABER es sieht sehr gut durchdacht und ausgearbeitet aus. Respekt.
2016-11-28 20:41:12

Wow, das ist mal eine Leistung. Hut ab.
2016-11-28 21:19:32

Wow, da wurde aber viel Grips in das Projekt reingesteckt .
2016-11-28 23:39:42

Hammer, auf so eine idee zu kommen und das dann auch noch umsetzen.
2016-11-29 06:36:21

Hammerprojekt.5D
2016-11-29 08:00:09

Sieht super aus. Fünf Daumen dafür.
2016-11-29 08:05:53

ich finds genial, sowas zu bauen. Ich habe von sowas, trotz elektrotechnischem Hintergrund null Plan, daher alle 5D
2016-11-29 09:15:13

Wahnsinn! Vielen Dank, dass du uns daran teilhaben lässt.
2016-11-29 09:52:36

Will ich auch haben ein super Projekt und erstklassig umgesetzt 5d
2016-11-29 10:15:09

Hab zwar absolut NULL Ahnung von einer CNC Fräse , aber die Leistung die du uns hier lieferst ist Oberhammer . Beneide so Menschen die auch Technisch was aufm Kasten haben 5 Relais von mir dazu
2016-11-29 10:43:20

Ein Projekt nach meinem geschmack!

TOLL!
2016-11-29 13:56:21

Wahnsinns Projekt 5D
2016-11-29 19:49:41

Zum Glück habe ich noch keinen Platz in meiner Werkstatt, sonst müsste ich mir das jetzt nachbauen.
2016-11-30 15:43:14

interessantes Projekt, klasse gemacht und erklärt
2016-11-30 19:04:56

Tolles Projekt und ich bin schon Froh das ich mein PC grad so mal Bedienen kann ;O)
2016-11-30 21:14:02

Ich habe eigentlich fast nichts kapiert. Und den dritten Arbeitsschritt wissentlich ausgelassen. Von solchen Dingen habe ich NULLKOMMANULL Ahnung...ich habe nicht mal ein Smartphone...
Aber: Das Video habe ich mir beeindruckt angesehen und mich gefragt, wo denn da der Spass bleibt, wenn die Maschine jetzt die ganze Fräsarbeit macht...;-)
Ernsthaft, ich bin im Rahmen meiner Verständnismöglichkeiten beeindruckt und gebe 5 Daumen, weil das wohl gerechtfertigt scheint. Sehr gute Arbeit!
2016-11-30 21:54:03

Respekt - Respekt 5 D dafür und dann alles zum Recycling ?
2016-12-01 20:09:19

Vielen Dank an alle für das Lob. @redfox: Die Konstruktion ist nun 3 Jahre alt. Die Elektronik ist schon lange an meinem finalen 3D Drucker angeschlossen. Daher habe ich einfach Platz für neue Projekte geschaffen.
2016-12-02 11:13:19

echt der Hammer
Daumen hoch
2016-12-02 17:23:34

Spitze! Mit G0 zum nächsten Projekt.
2016-12-03 11:03:31

Zur Software kann ich nichts sagen, aber das Gerät gefällt mir !
Danke fürs Zeigen dieser Technik .
Fünf Daumen von mir dafür.
2016-12-04 09:30:28

Tolles Teil
2016-12-05 17:53:12

was ihr so alles macht
2016-12-10 08:26:15

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