Zelfbouw 3D printer

Zonestar prusa i3 3D printerIk heb zelf mijn 3D printer gebouwd vanuit een zelfbouw pakket en het is de Reprap Prusa i3 van Zonestar geworden. Ik ben zeer tevreden met deze printer en ik wil op deze pagina dan ook mijn ervaring met het bouwen van deze 3D printer en het gebruik delen voor de mensen die ook overwegen om een zelfbouw 3D printer te kopen. De Reprap Prusa i3 is momenteel (Jan 2016) en van de populairste (doe het zelf) zelfbouw 3D printers die u op veel plekken kunt kopen. Deze printer is niet duur en met vrij veel standaard onderdelen te bouwen en ook makkelijk door uzelf uit te breiden. Door de populariteit van dit type 3D printers is er ook veel informatie te vinden over de bouw, kalibratie, problemen en upgrades van deze 3D printer. Voor het bouwen is mechanische nauwkeurigheid, veel geduld en enige kennis van elektronica vereist. Het zelfbouw onderdelen pakket dat ik gekocht heb bevatte alle onderdelen voor een (8e) generatie Prusa i3 waarbij ook auto-leveling (sensor) was inbegrepen, maar hier kom ik straks nog op terug. Bij het pakket zaten ook twee 500 gr. rollen PLA filament (zwart + wit), gereedschap en een 8GB SD kaart waar de gebruiksaanwijzing en de bouwinstructies (pdf bestanden en filmpjes) staan.

De specificaties van deze 3D printer zijn:

Zoals u kunt lezen is dit een behoorlijk complete 3D printer met vrij goede specificaties en een stevige behuizing. Ook het in elkaar zetten ging vrij vlot, toch waren er een paar kleine dingen waar ik niet op gerekend had. Desondanks heb ik de 3D printer in twee avonden in elkaar kunnen zetten en een derde avond heb ik gebruikt om alles goed af te stellen, soepel te laten lopen en de zelftesten.

Eerste inspectie van de onderdelen in het pakket

© Hein Pragt 2016

alle onderdelen van de 3D printerNa het uitpakken van de doos had ik een tafel vol onderdelen en een SD-kaarthouder met een micro SD-kaart erin. Op deze SD-kaart staat de complete handleiding om de 3D printer te bouwen, inclusief filmpjes die laten zien hoe sommige dingen in elkaar gezet en afgeregeld moeten worden. De handleiding is wel voor twee verschillende uitvoeringen en het is wel handig om eerst even te bepalen welke uitvoering u heeft. Ik heb daarna alle bestanden naar mijn PC gekopieerd en de bestanden die niet van mijn type 3D printer waren verwijderd. Als eerste heb ik de "packing list" afgedrukt en aangekruist, niets is zo ergerlijk als er halverwege achter komen dat u een onderdeel van uw 3D printer mist. Gelukkig staan er naast Engelstalige omschrijvingen ook kleine foto's bij zodat u de onderdelen goed kunt vinden. Alles was compleet en zoals later zou blijken waren er zelfs reserve schroefjes en moertjes over.

Monteren van de hardware van de 3D printer

© Hein Pragt 2016

montage van de stappenmotorenToen ben ik de eerste avond begonnen met het in elkaar zetten van alle hardware van de 3D printer. Enkele onderdelen zoals de "Y as belt pulley", de "LCD Display module", de "slider modules" links en rechts en de "extruder" en de "assemble print plate" waren al compleet in elkaar gezet geleverd. Hier moesten alleen nog enkele schroefjes ingedraaid te worden en een van de stappenmotoren bevestig te worden. Daarna kan begonnen worden met het basis frame en dis is vooral veel schroefjes en moertjes aandraaien. Bij het plaatsen van de sensor boardjes en de stappenmotoren is het wel belangrijk om even op te letten op de goed richting en de positie van de aansluitingen. Ik had niet goed opgelet en kon bij het aansluiten van de elektronica eerst weer het nodige demonteren om de stappenmotoren om te draaien. Het is vooral belangrijk om goed op de tekeningen te letten en op de positie van de uitsparingen in de behuizing. Hier moet later weer iets anders in passen. De montage van alle acryl delen wijst zich verder vanzelf.

montage deel 4Dan komt het moment om de draadeinden te plaatsen met heel veel moeren, draai een aantal van de moeren al vast op het draadeinde met de ringen aan de goede kant zodat ik niet achteraf een moer bent vergeten. Elke plaat acryl wordt door een moer aan de ene kant en een moer aan de andere kant vastgehouden, draai de moeren vooral nog niet te vast. Pad aan het einde moet u alles netjes recht en vastzetten. Nu kunt u ook de geleide-assen en de heated plate gaan plaatsen, let op deze moet u later nog een keer weer demonteren. Wanneer er baluwe schildertape opzit laat dit er dan opzitten, dit heeft u nodig voor een betere hechting van het object aan de plaat. Daarna plaats u de eindstop van de Z as en plaatst u het wormwiel en de geleide as van de ene slider module. In de handleiding staat nu dat u de andere slider module ook moet plaatsen om daarna de horizontale geleide assen erdoorheen te duwen. Dit gaat echt niet aangezien de klemvast gaat zitten. Om de zaak niet te beschadigen heb ik eerst de rechter slider module weer verwijderd en daar eerst de horizontale geleide assen doorheen gestoken. Pas daarna heb ik weer het wormwiel en de geleide as van de Z as erdoor gedaan. Nadat de horizontale geleide assen door de extruder gestoken waren kon alles op zijn plaats geschoven worden. Deze horizontale assen waren uiteindelijk wel lastig goed te krijgen maar dat vertel ik aan het einde nog, bij de zelftest.

montage 3D printerDaarna kunnen de riemen van de motoren geplaatst worden, eerst één kant goed vastzetten en er een aantrekbandje omheen doen, dan de andere kant goed op spanning brengen en ook hier omvouwen en er een aantrekbandje omheen. Het uitstekende deel van het riempje kunt u afknippen. Daarna kunt u de lcd-module monteren, let er wel op dat de knopjes niet te ver verzonken zijn, dit is erg lastig bij het indrukken later. Ook de printplaat van de besturing en de voeding kan daarna op het frame gezet worden en dan zijn we bijna gereed met de hardware. Eerst moet u nog de acryl delen van de filament rol houder in elkaar zetten. En dan is alle hardware eindelijk gereed. U kunt nu de schroeven van de draadeinden goed vastzetten zodat alles stevig op zijn plaats blijft zitten. Neem vooral rustig de tijd, van een goed gemonteerde 3D printer gaat u langer plezier hebben.



Monteren van de bedrading van de 3D printer

© Hein Pragt 2016

bedrading van de 3D printerNa een nachtje rustig slapen ben ik begonnen aan het aansluiten van de elektronica. Ook hier is een duidelijke handleiding voor die begint met elektrische veiligheidstips en een paar foto's waarop te zien is hoe men wel en niet moet aansluiten en hoe men draden moet strippen. Mijn exemplaar werd geleverd met een blauw Melzi V3 board, dit is eigenlijk een Arduino mega met op hetzelfde board ook de motordrivers en de rest van de I/O interfaces. Het nadeel hiervan is dat wanneer het stuk gaat u een geheel nieuw board moet kopen, bij een losse Arduino en interface boards kunt u alleen het defecte onderdeel vervangen, toch is alles op één board wel handig voor de montage. Zie ook: Melzi wiki

Op zich is het aansluiten niet zo ingewikkeld, alle draden zijn voorzien van gepolariseerde stekkertjes die er maar op één manier in kunnen en het is even opletten om de juiste lengte kabel te kiezen. Ik heb de kabels zoveel mogelijk bij elkaar langs het frame gelegd (er zitten ook gaten in het frame voor de draden) en even opgelet dat ze niet te dicht in de buurt van draaien en bewegende onderdelen komen. Hieronder ziet u de print met alle aansluitingen, u kunt ze van boven naar beneden volgen. Ik heb wel even kleine stickers met X, Y en Z op de motoren geplakt als geheugensteuntje bij het aansluiten van de motoren en de sensoren/schakelaars. Daarna heb ik de voeding aangesloten en deze met de twee dikke draden (20 A is veel stroom) aangesloten op het Melzi besturing board. Let voordat u de stekker in het stopcontact doet eerst goed op of de 110/220 Volt schakelaar binnenin de voeding op de goede stand staat, anders doet de printer het maar heel even. Let wel even goed op de stekker van de LCD display eenheid, deze kan op twee manieren op de print gedrukt worden, dit staat niet zo goed beschreven maar het kan geen kwaad als het andersom zit, u heeft dan alleen geen beeld.

Nog een kleine wijziging

© Hein Pragt 2016

dubbele moertjes bij displayNa de eerste week werken vond ik dat de knopjes iets te diep verzonken waren en dat ze lastig in te drukken waren. Vooral wanneer ik snel even iets wilde doen drukte ik vaak zonder dat het effect had. Ik heb de complete displayeenheid weer losgehaald en het display weer losgemaakt van de achter plaat. Daarna heb ik aan de onderkant van de display print dubbele moertjes geplaatst en heb ik daarna de print weer vastgezet op de achter plaat. Hierdoor is de display print c.a. 2 mm naar voren gekomen en na montage op de boven voorplaat van 3D printer steken de knopjes nu netjes 2mm uit zodat ze goed in te drukken zijn en het bedienen van de 3D printer veel eenvoudiger is geworden.

Testen van de 3D printer

© Hein Pragt 2016

Dan komt het spannende moment om voor het eerst elektrische spanning aan te sluiten. Draai eerste beide Z-assen aan de dikke knoppen boven de motor tot ze beiden op c.a. 10 cm afstand van de plaat staan. Ik heb zelf een plaatje ijzer van 12 cm genomen die ik tussen de onderkant van de slider en de bovenkant van de motor kan zetten zodat ik bij het kalibreren beide assen goed gelijk kan zetten. Daarna moet u het filament in de extruder doen tot het helemaal onderin bijna bij de spuitmond zit, hiervoor moet u de bovenkant van de invoer omlaagdrukken zodat de as die de draad zal geleiden loskomt en het filament doorgestoken kan worden. Dan kunt u de stekker in het stopcontact doen en wanneer er tekst op het display verschijnt is het begin in ieder geval goed gegaan. U kunt mu met de knopjes omhoog en omlaaggaan door het menu en met rechts een keuze maken. Ga da naar "debugging" en kies rechterknop voor submenu en kies nu "assemby check" en druk weer op de rechter knop. U kunt nu op het scherm zien wat er getest zal worden, u moet zelf de eindschakelaars indrukken, u kunt de motoren zien bewegen en er zal wat gesmolten filament uit de spuitkop komen. U kunt nu nog niet gaan printen, u moet nu eerst uw printer kalibreren. Mijn printer heeft ook een autoleveling eenheid maar deze heb ik uiteindelijk niet aangesloten, waarom zal ik u later vertellen, u kunt deze eerst even vergeten want hij is voor normaal gebruik niet nodig.

Bij mij lief de linker slider niet soepel, de motor sloeg regelmatig een slag over en na een paar keer heen en weer gaan was het verschil tussen links en rechts al snel een paar millimeter. Toen heb ik eerst de sliders in het midden gezet het linker geleide asje (boven) losgemaakt en uit het gat van de motor (onder) getrokken. Ik merkte dat er spanning op stond en dat het bij het neerzetten naast het gat (onder) stond. Ik heb toen met een waterpomptang de horizontale geleide assen een beetje in en uit de linker slider gedrukt tot de verticale geleider as van de Z-motor uit zichzelf in het gaatje viel. Er was toen dus geen weestand meer. Daarna heb ik alle assen en wormwielen van een beetje naaimachineolie voorzien en toen liep het allemaal soepel.

Bij het kalibreren ging er bij mij iets mis, aangezien de eindstop van de Z as niet erg stevig op het printje zit, boog deze onmiddellijk door waarna de printkop zich in het blauwe schilders tape op de heated plat boorde en ik snel de stekker ui het stopcontact haalde. Ik heb het printje met de beugel van de eindschakelaar gedemonteerd en met een lijmpistool de ruimte onder de schakelaar en de beugel volgespoten met spuitlijm waarbij ik de schakelaar stevig tegen de print drukte. Daarna zat de schakelaar goed vast en zal de Z-positie HOME altijd op dezelfde plek zitten. De schilders tape was stuk en ik heb het er ook afgehaald en bij de Praxis een rol nieuwe blauwe schildertape gekocht.

Het kalibreren zult u nog regelmatig moeten doen dus het is raadzaam dit goed te oefenen. De eerste keer is het raadzaam om de werkplaat op de middenstand te zetten en dan eerst de Z-eindschakelaar goed te zetten. Er zit een stelschroefje aan de achterkant van de linker slider die moet u ongeveer in het midden omhoog draaien en dan zet u beide sliders links en rechts op dezelfde hoogte. Dan zet u de printer aan en met de menukeuze "positie" en de keuze voor de Z as, brengt u de extruder met de spuitkop langzaam omlaag. Tot deze bijna boven de plaat zit. Daarna draait u het stelschroefje aan tot het ledje naast de schakelaar net gaat branden. Nu heeft u de Z as eindstop op een veilige stand gezet. Daarna zet u de Z as weer omhoog en door middel van de Z-home kunt u nu testen of de kop weer net boven de plaat tot stilstand komt. Wanneer de kop op de plaat gaat duwen is het zaak de stekker snel uit het stopcontact te halen. Ik gebruik ook een verdeelstekker met schakelaar om de zaak snel van de spanning te kunnen halen zonder aan een stekker te hoeven trekken.

De volgende keren zult u alleen het volgende moeten doen om te kalibreren. Eerst zet u weer beide Z-assen op dezelfde hoogte, hiervoor gebruik ik een ijzeren staafje dat ik op 12 cm heb afgezaagd. Dit plaats ik tussen de onderkant van de slider en de bovenkant van de stappenmotor en dan draai ik langzaam omlaag tot het bijna klem zit. Dit doe ik dan aan beide kanten. Daarna kies ik in het menu voor "positie" en Z-home. De kop zal nu net boven of op de plaat rusten. Door aan de stelschroeven onder de plaat te draaien zorg ik dat de spuitkop net boven de plaat rust en dan schuif ik de kop (bij uitgeschakelde printer) naar een van de hoeken van de plaat. Nu neem ik een vel papier en schuif deze tussen de spuitkop en de plaat. Ik draai nu aan de stelschroef tot het papier nog net heen en weer kan bewegen tussen de kop en de plaat. Dit herhaal ik voor alle vier de hoeken en dan controleer ik het nog eens in het midden van de plaat. Wanneer de afstand overal één pappiertje is dan is uw printer gekalibreerd. U kunt nu uw eerste testafdruk maken, vanaf het op de SD kaart meegeleverde testbestand.

Waarom gebruik ik de autoleveling niet?

© Hein Pragt 2016

Ten eerste is de afstelling van de sensor een rampenklus, de sleufjes in het meegeleverde beugeltje zijn niet groot genoeg om de sensor op de juiste hoogte te zetten en dat heb ik eerst handmatig uit moeten vijlen. Uiteindelijk lukt het om de sensor op de goede hoogte te krijgen en het ledje begon netjes te branden. Toen ik Z-home deed was de afstand net iets te groot waardoor de spuitkop de plaat naar beneden begon te duwen zodat de sensor niet aansloeg en ik nog net op tijd de stroom eraf kon halen. Toen er later een keer wat hard geworden filament aan de kop zat gebeurde precies hetzelfde bij de autolevel. Dit vond ik niet ze geweldig en ik doorzag de zwakte van dit systeem, de sensor zit aan de kop vast en wanneer de kop net iets te laag staat of de tape net iets hoger ligt op de die plek zal de eindstop situatie nooit bereikt worden en de kop de plaat gaan indrukken met uiteindelijk beschadiging tot gevolg. Een tweede argument is dat voor autoleveling een special versie van de software geladen moet worden in de besturingsmodule en die softwareversie lijkt mij enigszins buggy. Ik heb er naderhand de meest recente versie ingezet (zonder autolevering) en ik ben weer helemaal gelukkig. Ik gebruik weer de normale eindstop van de Z-as en alles werkt prima. Ik heb de sensor van de kop verwijderd en denk eraan om een beugeltje te printen zodat ik de mechanische schakelaar aan de Z-as kan vervangen door de sensor van de autoleveling. Deze sensor lijkt me nauwkeuriger dan de mechanische schakelaar en het heeft denk ik een langere levensduur. Maar dit gaat een leuk extra projectje worden, voorlopig doet de 3D printer het prima zonder autoleveling.

Verbetering van de Prusa I3 (1)

© Hein Pragt 2016

beugeltjes voor de Prusa I3Hoewel ik zeer tevreden ben over de Zonestar Prusa I3 kan het toch altijd beter. Wanneer ik de 3D prints van de Ultimaker ernaast leg dan zie ik duidelijk kwaliteitsverschil. Maar de Prusa I3 is nog te verbeteren. Naast de instellingen waar ik mee geëxperimenteerd heb tot ik een goed compromis vond tussen snelheid en kwaliteit, bleek toch een gedeelte van de rimpels en de niet zo mooie hoeken van de print veroorzaakt te worden door het trillen van de printer zelf en het niet altijd helemaal stabiel staan van de printer. Deze printer heeft standaard geen behuizing en ik besloot het advies te volgen dat ik op Internet gelezen had. Ik heb een goed dikke plaat multiplex (18 mm) gekocht en deze zwart gespoten. Ik had op Internet een paar beugels gevonden voor mijn printer maar die bleken nogal lang aan print tijd te kosten en ze pasten niet helemaal goed. I besloot daarna maar om zelf een paar beugels te ontwerpen die simpel maar toch stevig waren en die weinig tijd kosten om te printen. (geen mooie rondingen en randjes die nergens voor nodig zijn). Het resultaat was prima, de 3D prints zijn stukken beter geworden sinds de Prusa i3 stabiel staat en de trillingen van de printer zelf zijn een stuk minder geworden. Dit kan ik iedereen met een Prusa I3 aanraden. De beugeltjes zijn hier te downloaden.

Het kopen van een 3D printer

© Hein Pragt 2017

Wanneer u eenmaal besloten heeft dat u ook voor de 3D printer hobby gevallen bent, is het tijd om een 3D printer te kopen. Er zijn meerdere opties, u kunt een kant en klare 3D printer kopen maar deze zijn nogal prijzig, het voordeel is wel dat u zonder enige kennis van techniek onmiddellijk kunt beginnen. De goedkoopste oplossing is de 3D printer helemaal zelf bouwen en de onderdelen zelf (uit China) te bestellen. Hierbij moet u rekening houden met: lange levertijden, onderdelen die net niet op elkaar / bij elkaar passen, weinig garantie en u heeft veel technische en mechanische kennis nodig en u moet veel geduld hebben. U kunt ook in China complete doe het zelf pakketten kopen, ook hier is er een lange levertijd van soms wel twee maanden, garantie duurt vaak dezelfde tijd en u loopt het risico dat de goedkope printer bij de douane ontdekt wordt en u bij aflevering nog een forse rekening naheffing moet betalen. Ik koop zelf regelmatig onderdelen in China, maar dan hou ik er rekening mee dat ik ze niet snel nodig zal hebben, dat de prijs echt het wachten waard is en dat het beneden de 21 euro blijft.

De oplossing die ik gekozen heb is de gulden middenweg. Ik heb een bouwpakket via Bol.com gekocht via een Nederlandse importeur. Ik betaal iets mee dan wanneer ik het zelf bestel uit China maar heb wel een paar grote voordelen. Ten eerste is de levertijd een paar dagen, zijn er Nederlandse garantieregels en aankoopbescherming van toepassing. Bij een investering van een paar honderd euro vind ik dit wel belangrijk en heb ik daar wel een paar tientjes voor over. Een kant en klaar printer kopen was ook nog een optie maar uiteindelijk won de drang om zelf te bouwen en te verbeteren. De kwaliteit van de zelfbouw 3D printers is vaak hoger dan die van de kant en klaar 3D printer, zeker omdat u dit zelf ook in de hand heeft. Het pakket dat ik kocht was zeer compleet, met gereedschap erbij en een aantal reserve onderdelen, dus het was een goede koop.

Last update: 24-05-2018

Disclaimer: Hoewel de heer Pragt de informatie beschikbaar op deze site met grote zorg samenstelt, sluit hij alle aansprakelijkheid uit. Op de artikelen van de heer Pragt rust auteursrecht, overname van tekst en afbeeldingen is uitsluitend toegestaan na voorafgaande schriftelijke toestemming. Heinpragt.com is ingeschreven bij de KvK onder nummer: 73839426 en is gevestigd in Veenendaal.  Lees hier de privacyverklaring van deze site. Voor informatie over adverteren op deze site kunt u contact opnemen met: (mail@heinpragt.com).