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.

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.

Die ersten 3D Drucker Verbesserungen

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Verbesserungen für den Anet A8

Durch kleine und größere Verbesserungen kann man die Druckqualität des Anet A8 steigern. Diese Upgrades könnt ihr kaufen, aber auch selbst mit dem Gerät drucken. Ich möchte euch auf dem laufenden halten, welche Verbesserungen ich für meinen Drucker gekauft oder selbst gedruckt habe.

Im Vorfeld habe ich einige Verschiedene Verbesserungen herausgesucht und  gekauft. Von neuen Gleitlagern, über Umlenkrollen bis hin zum Ersatz für die Zahnriemen ist vieles dabei. Detailliertere Beschreibungen zu den Verbesserungen bekommt ihr hier. Jetzt geht es aber dahin die erste selbstgedruckte Verbesserung zu produzieren.

Die erste selbstgedruckte 3D Drucker Verbesserung

Bei der ersten Verbesserung des Anet A8 habe ich mich für einen neuen Lüfteraufsatz entschieden.
Radialer Lüfteraufsatz - die erste von vielen VerbesserungenDieser radiale Lüfteraufsatz soll den ursprünglichen einseitigen Aufsatz ersetzen.

Für den 3D Druck ist es wichtig das Filament unmittelbar nach dem Auftragen auf die darunterliegende Schicht aushärtet zu lassen. Passiert das nicht, können die einzelnen Layer miteinander ungewollt verschmelzen, das Druckprodukt verzieht sich und bekommt unschöne Kanten.

Das Aushärten des Materials wird durch Kühlung bewerkstelligt. Dabei erzeugt ein Lüfter einen Luftstrom, welchen der Lüfteraufsatz direkt auf das Druckerzeugnis leitet. Der Standardaufsatz tut dies leider nur einseitig. So kann es zu einer minimalen Verschiebung in Y-Richtung kommen.

Um eine optimale und umlaufende Kühlung zu gewährleisten habe ich mich für den Druck dieses Lüfteraufsatzes entschieden. Zwar war das einer meiner ersten Drucke, doch ich Denke diese Verbesserung wird sich bezahlt machen. Falls ich nun Fehler in Y-Richtung bekomme liegt es nicht am Lüfter der das Druckprodukt „wegpustet“.

Material & Druckeinstellungen

Gedruckt habe ich diese Verbesserung aus rotem PLA für Einsteiger. Es handelt sich nicht um hochpreisiges Markenfilament, sondern um eine eher günstige Sorte, da ich noch viel ausprobiere und die Kosten für eventuelle Fehldrucke im Rahmen halten möchte.

Der Aufsatz wurde mit 50 mm/s, 0.2 mm Schichthöhe, 100% Infill und ohne Supports gedruckt. Die Temperatur des Extruders habe ich auf 190°C eingestellt, das Heizbett war bei 60°C.

Trotz der Nähe dieses Aufsatzes zum Druckkopf, kann man diese Verbesserung aus PLA drucken. PLA hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und ist somit nicht so hitzebeständig wie zum Beispiel ABS. Der Aufsatz schmilzt trotzdem nicht, da sowohl der Abstand zum Druckkopf, als auch die Kühlung von innen ausreichen um eine Temperatur weit unterhalb des Schmelzpunktes beizubehalten.

Über weitere Verbesserungen und meinen Weg in der Welt der Macher halte ich euch auf dem laufenden.