Anet A8 Brandschutz – Sicherheit durch ein SSR

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Anet A8 Brandschutz und mehr Sicherheit

Anet A8 Brandschutz und Sicherheit sind heikle Themen, da 3D Drucke oft mehrer Stunden, manche sogar Tage dauern können. Es gibt keine Garantie, dass euer 3D Drucker zu 100% sicher und brandgeschützt ist, aber ihr könnt ein paar Vorkehrungen treffen um die Gefahren zu minimieren.

In diesem Beitrag zeige ich euch, was ihr machen könnt um die Sicherheit eures 3D Druckers, am Beispiel des Anet A8, zu erhöhen – es wird aber immer eine gewisse Restgefahr bleiben. Falls ihr diese Schritte nachmachen möchtet, seid bitte äußerst vorsichtig und sorgfältig – Strom kann sehr gefählrich sein. Auch eine Sicherheitsgarantie kann ich euch nicht geben.

Brandschutz durch ein SSR (Solid State Relay / Solid State Relais)

Eine der Hauptursachen für Hitzeschäden am 3D Drucker sind die qualitativ minderwertigen Komponenten, welche mit dem Anet A8 geliefert werden. Oft kommt es vor, dass die Stecker auf dem Anet Board schmelzen, oder der Stecker vom Heizbett verschmort. Die Komponenten sind meist überbelastet.

Neben flexiblen Kabeln mit vernünftigen Querschnitten könnt ihr ein MOSFET oder SSR verbauen um die Druckerplatine zu entlasten. Ich habe mich für ein SSR entschieden, da diese etwas zuverlässiger sein sollen.

Was macht ein SSR?

Solid State Relays sind elektronische Schalter, welche Steuersignale eines Senders verarbeiten und damit andere Bauteile steuern. Bei unserem 3D Drucker verarbeitet das SSR die Steuersignale der Steuerboards und schaltet dementsprechend das Heizbett.

Der Vorteil des SSR liegt darin, dass der Heizstrom nicht mehr vom Netzteil über das Steuerboard zum Heizbett läuft. Der Heizstrom läuft jetzt ausschließlich über das SSR. Das Steuerboard muss nur noch mit wenig Last das SSR Steuern und das schont unsere Verbindungen auf dem Board.

Der Nachteil eines SSR liegt dabei im relativ hohen elektrischen Widerstand. Dieser ist höher als in einem normalen Kabel. Das bedeutet, dass das SSR sehr heiß werden kann. Ihr solltet über die Montage eines Kühlkörpers auf das SSR nachdenken.

Wie verbaue ich ein SSR?

Um die stromführenden Bauteile des Druckerboards zu entlasten, verbaut ihr am besten ein SSR für das Hotbed.

Ihr benötigt dafür

Ich habe das SSR wie folgt angeschlossen:

Anet A8 Brandschutz - mehr Scherheit durch ein SSR am 3D Drucker

 

Ihr könnt die Komponenten vorher so positionieren, wie ihr den finalen Aufbau haben wollt. Daran könnt ihr sehen welche Kabellängen ihr benötigt und ob alles in euren Aufbau passt. Die Enden der abisolierten Kabel könnt solltet ihr zur Sicherheit mit Aderendhülsen oder Kabelschuhen versehen. Optional könnt ihr diese dann noch mit Isolierband, oder Schrumpfschlauch isolieren.

Seit dem Einbau des SSR ist wieder ein Punkt zum Anet A8 Brandschutz abgehakt. Das Druckerboard und die Stromführenden Verbindungen werden nicht mehr so heiß und ich kann ruhiger schlafen, während der Drucker läuft. Ich hoffe ihr geht auch den Weg für mehr Sicherheit beim 3D Druck. Mit der Installation eines SSR ist der nämlich noch nicht abgeschlossen.

Ein weiterer, großer Schritt für mehr Sicherheit beim 3D Druck ist das Nutzen der Marlin Firmware. Mit dem Thermal Runaway Schutz dieser Firmware sichert ihr euren Anet A8 noch mehr ab, da ein Überschreiten einer bestimmten Temperatur die Stromzufuhr zu Extruder und Heizbett kappt und den Drucker deaktiviert.

Riemen richtig spannen

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Warum solltet ihr die Riemen richtig spannen?

Die Zahnriemen sind bei 3D Druckern nach Prusa i3 Vorbild für die Bewegung des Druckkopfes auf der X- und Y-Achse zuständig. Wenn die Riemen auf der jeweiligen Achse zu locker sitzen, kann es durch die Trägheit des Druckkopfes (X-Achse) oder Heizbettes (Y-Achse) bei schnellen Bewegungen dazu kommen, dass die Achsen nachschwingen. Gerade bei höheren Druckgeschwindigkeiten könnt ihr dieses Phänomen beobachten. Es wird als Ghosting bezeichnet. Um dieses Ghosting zu minimieren, solltet ihr die Riemen richtig spannen.

Die Zahnriemen sitzen zu locker

Sitzen die Riemen eures 3D Druckers sehr locker, kann es sogar dazu kommen, dass diese überspringen. In diesem Fall wechselt der Achsenmotor die Richtung und durch Trägheit in Verbindung mit sehr lockeren Riemen, springt der Zahnriemen kurz von der Zahnrolle. Euer Drucker denkt, dass die Bewegung ausgeführt wurde. Bei der Bewegung des Druckkopfes fehlen nun aber ein paar Millimeter und euer Druckprodukt wird verzerrt und hat nicht die korrekten Maße.

Die Zahnriemen sind zu fest gespannt

Spannt eure Riemen nicht einfach so fest ihr könnt. Zu fest gespannte Riemen können fatale Auswirkungen auf euren ganzen Drucker haben. Zum Beispiel könnte es passieren, dass ihr durch zu festes Spannen den ganzen Rahmen verzieht. Der Druckbettschlitten kann zum Beispiel verkanten, womit ihr den Motor einer sehr hohen Last aussetzt. Ein defekter Steppermotor kann die Folge sein. Es gibt zwar neue Schrittmotoren zu kaufen, doch sind diese relativ teuer, wenn man das gleiche Drehmoment (0,4 Nm) möchte.

Der Rahmen des Anet A8 besteht aus Acryl. Hier kann es bei zu fester Riemenspannung sogar dazu kommen, dass der Rahmen bricht – diesen zu ersetzen ist schon aufwändiger.

Worauf müsst ihr also achten, wenn ihr die Riemen richtig spannen möchtet?

Die Wahl des richtigen Zahnriemens

Die beiligenden Zahnriemen des Anet A8 sind durchaus für den Start zu gebrauchen. Meine Riemen waren aus relativ hartem Gummi und Stahlverstärkt, was sie nicht sehr flexibel macht. Diese Starrheit bedeutet, dass ihr diese Riemen etwas fester spannen solltet, damit sie sich so eng wie möglich um die Zahnrollen legen. Den Unterschied zwischen den Standardriemen und nachgerüsteten Riemen mit Glasfaserverstärkung versuche ich mal mit folgendem Bild deutlich zu machen:

Zahnriemenvergleich
Vergleich des stahlverstärkten Anet A8 Riemens und eines Glasfaserverstärkten GT2 Riemens.

Ersetzt ihr also eure Standardriemen, müsst ihr diese nicht mehr so fest Spannen. Das schont den Rahmen und die Schrittmotoren.

Riemen richtig Spannen

Egal ob ihr den Standardriemen oder Riemen mit Glasfaserverstärkung nutzt, folgende Punkte helfen euch auf dem Weg zum perfekt gespannten Riemen:

Druckt euch Riemenspanner
Um eure Riemen einfach spannen zu können, druckt ihr euch am besten Riemenspanner. Es gibt viele Modelle auf Thingiverse. Ich nutze im Moment diese auf der X-Achse und diese auf der Y-Achse.

Die Riemen dürfen nicht zu viel Spiel haben
Beobachtet eure Riemen an der Zahnrolle des Schrittmotors. Beim Wechseln der Richtung sollte sich der Riemen nicht zu sehr wölben.

Die Riemen dürfen nicht zu wenig Spiel haben
Wie oben beschrieben kann ein zu fest gespannter Riemen dazu führen, dass sich der Rahmen eures 3D Druckers verzieht, oder ihr die Motoren überlastet. Eine kleine Wölbung ist vollkommen in Ordnung.

Beim Zupfen des Riemes sollte es einen tiefen Ton geben
Der Riemen sollte nicht so lose sitzen, dass er beim Zupfen nur schlaff reagiert. Es sollte ein dunkler, bassähnlicher Ton erzeugt werden können – auch hier nochmal der Hinweis: Der 3D Drucker ist kein Saiteninstrument! wenn ihr keinen Ton erzeugen könnt, aber der Meinung seid, dass der Riemen stark genug gespannt ist, macht lieber einen Testdruck, als euch den Rahmen zu verziehen!

Reduziert die Druckgeschwindigkeit wenn ihr an die Grenzen eurer Riemen kommt
Irgendwann ist jeder Riemen an seiner Grenze und der Anet A8 als Einsteiger Budget Modell mit seinem Acrylrahmen auch. Solltet ihr trotz Beachtung aller Tipps & Tricks immernoch Wellen und Ghosting in euren 3D Drucken haben, reduziert lieber die Durckgeschwindigkeit, als die Riemen zu überspannen.

Eine leichte Reduktion der Wellen im Druckerzeugnis bekommt ihr auch, indem ihr die Umlenkrollen gegen Umlenkrollen mit Zähnen tauscht. Weitere kleinere und größere Updates für euren 3D Drucker habe ich euch hier zusammengefasst.

Folgenden Tipp habe ich für Enthusiasten: Besorgt euch ein Stimmgerät oder eine Smartphone App zum Stimmen von Saiteninstrumenten. Verwendet ihr die Hertz Anzeige dieser Geräte und Apps beim Zupfen der Riemen, solltet ihr auf einen Ton um die 80 Hz kommen.

Ich hoffe mit diesen Tipps & Tricks könnt ihr eure Riemen richtig spannen und erzielt noch bessere Druckergebnisse.

Filament wechseln – Tipps und Tricks

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Wenn sich die Filamentrolle dem Ende nähert, müsst ihr das Filament wechseln. Vor dieser Aufgabe habe ich mich so lang es geht gedrückt, weil ich einfach keine Tricks kannte um das Filament einfacher zu wechseln.

Filament wechseln – schnell gemacht ist das nicht.

Im heißen Zustand habe ich den letzten Filamentrest aus dem Extruder gezogen und dann begann die „Tortur“: Wenn die Nozzle nicht jetzt schon verstopft war, habe ich im laufenden Betrieb (das Hotend sollte auf jedenfall heißt sein, wenn ihr neues Filament einlegt) den Lüfter abgeschraubt und mit Kühlblock und Co. zur Seite gehängt. Die Konstruktion war sehr wackelig, dennoch musste ich den Extruderknopf gedrückt halten um die Spannung von den Leiträdern zu nehmen. Bei gedrücktem Knopf fädelte ich dann das neue Filament ein, bis ich endlich das kleine Loch getroffen hatte. Kühlblock und Lüfter wieder angeschraubt und es konnte weitergehen.

Dieser Prozess ist nicht schwer, aber mühsam. Es erfordert hohe Konzentration sich nicht am Hotend zu verbrennen, das Filament ordentlich nachzulegen und auch nicht mit einem Werkzeug oder den Fingern in den laufenden Lüfter zu geraten und diesen zu beschädigen. Falls ihr schon einen Lüfter auf dem Gewissen habt oder eure Nozzle und Throat verstopft sind, findet ihr hier Ersatzteile.

Tipps und Tricks beim Filament wechseln

Der „Plop“ – Ruckartiges entfernen des Filaments

Am meisten hat mir dieser Trick beim Filament wechseln geholfen. Man heizt das Hotend gut 5°C bis 10°C über die Drucktemperatur des Filaments vor. Dann löst man die Spannung am Extruder durch gedrückt halten des Extruders. Nun drückt ihr das Filament durch die Nozzle bis ein schöner Faden entsteht. Fließt das Filament schön vor sich hin, müsst ihr jetzt ruckartig das Filament nach oben herausziehen. Durch diese Bewegung entsteht ein Sog, der die Nozzle und Throat von Filament befreit. Habt ihr alles richtig gemacht, hört ihr deutlich ein „Plop“-Geräusch und ihr müsst euch keine Sorge über eine verstopfte Nozzle machen.

Die Throat besser positionieren

Ihr könnt die Throat (das Filament Zuführröhrchen) etwas weiter in Richtung der Extrudermechanik schrauben. Damit erreicht ihr, dass sich der Abstand zwischen Fördermechanismus und Zuführrohr verringert und ihr somit das Filament einfacher, in meinem Fall sogar ohne den Lüfter abzubauen, in das Röhrchen bekommt.

Neues Filament anspitzen und begradigen

Ich habe mir angeeignet das neu einzulegende Filament anzuspitzen. Dazu nehmt ihr einfach einen beliebigen Kabelschneider (der kleine blaue liegt dem Anet A8 bei) und schneidet am Ende des neuen Filaments im 45° Winkel eine Spitze.

Danach streife ich das Filamentende (ca. 5 cm lang) immer durch meine Finger um es zu glätten und zu begradigen. Für PLA reicht die Handwärme aus, andere Materialien benötigen mit etwas mehr Zeit oder Wärme um sie zu begradigen.

Diese Schritte helfen euch das Filament zu wechseln, da ihr das gerade und angespitzte Filament nun einfacher durch den Extrudermechanismus in das Zuführrohr bekommt.

Druckbett Umbau

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Das richtige Ausrichten des Druckbettes zum Druckkopf ist ein wichtiger Faktor für einen gelungenen Druck – mit diesem Druckbett Umbau kommt ihr schnell und einfach zur perfekten ersten Schicht. Warum das so ist und was der erste Layer damit zu tun hat, erfahrt ihr hier.

Damit ihr euer Druckbett einfacher und schneller ausrichten könnt, gibt es eine recht simple Methode das Druckbett umzubauen. Dabei werden die Gewinde der Trägerplatte aufgebohrt, sodass ihr euer Druckbett mit Hilfe von Daumen- oder Rändelmuttern ausrichten könnt.

Achtung: Dieser Vorgang lässt sich nicht wieder umkehren, da das Gewinde des H-Trägers mit einem Metallbohrer entfernt wird. Möchtet ihr zum Ausgangszustand zurückkehren, müsst ihr eine neue Trägerplatte besorgen oder ein neues Gewinde schneiden und dabei auch das Heizbett anpassen.

Was braucht ihr für den Druckbett Umbau

Umbau des Druckbettes – so einfach geht’s

Zuerst müsst ihr den Drucker abschalten, alle eventuell heißen Elemente abkühlen lassen und vorsichtshalber den Drucker vom Strom trennen. Nun löst ihr den Y-Riemen und demontiert das Heizbett. Ich habe auch die Trägerplatte des Heizbettes entfernt, da ich befürchtete, durch den Druck beim bohren auf die Linearwellen, etwas zu verbiegen oder zu verziehen – das ist aber euch überlassen.

Im nächsten Schritt entfernt ihr das Gewinde aus der Trägerplatte. Dazu nehmt ihr einfach den 4mm Metallbohrer und bohrt vorsichtig die vier Löcher der Trägerplatte aus. Versucht dabei so präzise wie möglich zu arbeiten und wirklich nur Gewinde wegzunehmen. Das war es im Prinzip auch schon.

Jetzt könnt ihr die Trägerplatte wieder auf die Lagerblöcke setzen und verschrauben. Das Heizbett montiert ihr jetzt indem ihr die vier Schrauben in das Heizbett schraubt. Von unten kommen nun keine Federn mehr, sondern pro Schraube eine M3 Mutter. Darunter folgt eine Rändelmutter (dann optional eine Unterlegscheibe), welche ihr dann auf die Trägerplatte aufsetzt. Unter der Trägerplatte schraubt ihr nun eine weitere Rändelmutter gegen (wieder Optional mit Unterlegscheibe).

Durch diesen Druckbett Umbau könnt ihr euer Druckbett einfach über die Rändelmuttern ausrichten und im Notfall auch kurz nach Druckbeginn noch einmal nachkorrigieren.

Der perfekte erste Layer

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Mit dem ersten Layer steht und fällt der 3D Druck. Die erste Schicht entscheidet darüber ob und wie gut der Druck am Druckbett haftet und damit über Erfolg und Misserfolg des Drucks.

Wie sieht er nun aus, der perfekte erste Layer?

Das kommt natürlich auch auf euer verwendetes Filament an. Ich schildere euch meine Erfahrungen, die ich mit günstigem PLA und einem PETG, beide in rot, gesammelt habe.

Als erstes solltet ihr die optimale Drucktemperatur für das Filament finden. Dafür druckt ihr am besten einen Heattower. Bei einem solchen Turm wird beispielsweise alle 25 Layer die Temperatur um 5°C gesenkt. So könnt ihr schön vergleichen bei welcher Temperatur sich das verwendete Filament am besten verarbeiten lässt.

Hier steht ihr aber vor einem Problem – wie drucke ich einen Heattower, wenn die Drucke nicht haften, weil der erste Layer nicht in Ordnung ist?

Druckbett ausrichten. Man kann es nicht oft genug sagen und machen. Das leveln des Heatbeds ist essentiell für erfolgreiche 3D Drucke. Ein nicht ausgerichtetes Durckbett kann dazu führen, dass Drucke sich nur in Bereichen oder komplett lösen. Ihr solltet also in jedem Fall in regelmäßigen Abständen die Ausrichtung eures Druckbettes prüfen. Dabei ist nicht gemeint, ob das Durckbett in Waage zur Umwelt steht. Gemeint ist der Abstand zwischen Nozzle und Durckbett. Dieser sollte überall auf dem Heatbed gleich sein, um einen optimalen ersten Layer und damit ein optimales Druckergebnis zu bekommen.

Es gibt viele Herangehensweisen wie ihr das Druckbett ausrichten könnt. Ich nutze die  Blatt-Papier-Methode und prüfe die Eckpunkte diagonal versetzt und wiederhole das Ganze drei mal. Dazu findet ihr auf dieser Seite auch bald mehr.

Habt ihr die optimale Temperatur gefunden und euer Druckbett optimal ausgerichtet, seid ihr dem perfekten ersten Layer einen guten Schritt näher gekommen.

Optimierungen für perfekte erste Layer

Der erste Layer sollte etwas niedriger und langsamer gedruckt werden als die restlichen Layer. Viele Slicer haben dafür vorgesehene Einstellungen. Meine Druckhöhe und Druckgeschwindigkeit für den ersten Layer beträgt jeweils 50% vom restlichen Druck. Ist der Druck auf eine Layerhöhe von 0,2 mm und eine Druckgeschwindigkeit von 50 mm/s eingestellt, wird der erste Layer also 0,1 mm hoch und mit 25 mm/s gedruckt.

Ziel ist es das Filament nicht rund auf dem Druckbett abzulegen, sondern mit der heißen Nozzle etwas platt zu drücken. Zum einen erreichen wir damit eine Art Versiegelung der Unterseite und zum Anderen vergrößern wir die Fläche die Kontakt mit dem Druckbett hat. Die vergrößerte Fläche trägt zur besseren Haftung am Druckbett bei.

Die Lüfter und damit die Kühlung solltet ihr für den ersten Layer deaktivieren. Kühlt ihr das Filament zu schnell ab, zieht es sich zusammen und die Verbindung von Druckbett und erstem Layer kann nicht in Ruhe zusammen aushärten. Deswegen empfiehlt sich auch ein beheiztes Druckbett. Es sorgt dafür, dass das Filament am Druckbett immer etwas weich bleibt und die Bindung zum Druckbett besser halten kann.

Der perfekte erste Layer besteht also aus einer beinahe geschlossenen Schicht, durch die ihr nur zwischen den einzelnen Linien das Druckbett sehen könnt. Aufgrund der geringen höhe der ersen Schicht kann, je nach Filamentfarbe und -sorte, der erste Layer leicht transparent sein.

Optimaler FIlamentflow durch Skirts und Brims

Ich bereite jeden Druck meist mit einem Skirt vor. Das sind vier Linien, die in ein paar Millimetern Entfernung außen um das Druckprodukt gedruckt werden. Ein Skirt füllt die Düse, leitet einen optimalen Filamentfluss ein und lässt mich frühzeitig erkennen ob mein Bedlevel stimmt oder die Nozzle verstopft ist.

Auch die Oberfläche des Druckbettes sollte sauber und eben sein. Reste von vorangegangen Drucken, überlappende Kanten von aufgeklebten Beschichtungen oder Löcher in den Beschichtungen können die Qualität der ersten Schicht beeinträchtigen.

Der perfekte erste Layer – ich hoffe ich konnte euch ein paar Tipps & Tricks geben wie ihr euch diesem nähern könnt und ein paar eurer Fragen dazu beantworten.

Mehr Sicherheit für den Anet A8

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Da ist es passiert! Trotz Aderendhülsen ist mir am Wochenende der Stecker vom Hotbed durchgeschmort.

Hotbedstecker verschmort - Zeit für mehr Sicherheit

Während eines Sieben-Stunden-Drucks (diese Teile für ein Gehäuse aus IKEA Lack Tischen) roch es nach knapp sechs Stunden verschmohrt. Die Temperatur des Hotbeds fiel rapide und am Stecker konnte ich schwarze Spuren erkennen. Schnell war mir klar, dass der Stecker durchgeschmort ist und ich habe den Strom zum Hotbed gekappt, in der Hoffnung der Druck hält die Stunde noch ohne heißes Druckbett – leider löste sich das Produkt und der Druck war nicht mehr zu gebrauchen.

Das zeigt mir, dass die verbauten Standardkomponenten aus China nicht unbedingt für den Verwendungszweck geeignet sind. Es ist also Zeit für mehr Sicherheit an meinem Anet A8 zu sorgen.

Ich habe den Stecker vorerst provisorisch mit Listerklemmen repariert. Das ist nur eine temporäre Lösung, die gut funktioniert.

Auf die Aderendhülsen würde ich trotzdem nicht verzichten! Meine Verbindungsstecker auf dem Board sind noch voll intakt und werden auch nicht sehr heiß.

Weitere Upgrades für mehr Sicherheit

Weitere Upgrades zum Schutz vor Überhitzung durch große Ströme sind bestellt. Dazu gehören:

Über ein neues Netzteil denke ich auch nach. Der Tausch eines Netzteils birgt viele Gefahren. Mit Strom ist nicht zu spaßen. LED Netzteile die man direkt nutzbar erwerben kann kommen aber meist auch aus China – ob das wirklich sicherer ist?