HyperCube Evolution

Nach gefühlt endlosen und unvermeidlichen Anfänger Schwierigkeiten und die daraus resultierten Erfahrungen die ich mit dem Geeetech A10 und dem Ender 3 gesammelt hatte, entschied ich mich Anfang 2020 einen HyperCube im CoreXY Design zu bauen. Dieser bietet ein Bauvolumen 400 x 400 x 500 mm, wesentlich höhere Druckgeschwindigkeiten, hat aber auch den Nachteil, dass die Riemen Bauart bedingt stets gewartet werden müssen. An die originale BOM(Bill Of Material) von SCOTT_3D habe ich mich jedoch nicht gänzlich gehalten, es stecken somit auch viele von mir entwickelte Dinge in dem Konstrukt, die ich nach eigener Erfahrung mit einfließen lassen hatte.

Zum verbauen wurden daher folgende Mechanik Komponenten von mir gewählt:

• HyperCube Aluminium Profil 400mm Bausatz
• HyperCube Aluminium Profil 400mm Aufbaurahmen
• Aluminium Platte 430 x 430mm plangefräst mit 8mm Stärke
• Acrylglas Plexiglas Scheiben 5mm Stärke
• 1 x 570 x 580mm (Oben)
• 2 x 810 x 530mm (Links & Rechts)
• 2 x 810 x 540mm (Front & Heck)
• Fensterfolie (optional)

Und folgende Elektronik Komponenten:

• BTT SKR Pro 1.1 Controller inkl. BTT TFT35
• TMC2209 Module
• 6 HS4401 1.7A 1.8° Stepper Motoren
• 2 Motoren für die Z Achse
• 2 Motoren für die XY Achse
• 2 Motoren für die Extruder
• E3D V6 24V ( XCR 2IN1 als spare, welches ursprünglich verbaut werden sollte)
• Keenovo Heizmatte (230V 900W)
• Solid State Relay
• Raspberry Pi
• Raspberry Pi - Quattro Relay Modul
• Raspberry Pi - Cam + IR
• 2x DS18B20 Temperatursensoren
• Gehäusetemperatur
• Elektronikgehäuse Temperatur
• Regelbares 24V Netzteil
• 24V LED Band
• 12V 140mm Lüfter
• StepDown Converter

Nachdem die Aluprofile eintrafen ging es auch direkt los, das Grundgerüst zusammengesetzt, akribisch ausgerichtet und verschraubt. Zusätzlich wurden die zwei Aufbaurahmen, oben und unten verbaut, um den HyperCube untenrum Standbeine und obenrum ein wenig Platz im inneren zu ermöglichen.

Es folgte die XY Mechanik, bestehend aus etlichen Druckteilen, zwei HS4401 Steppermotoren, ellenlange GT2 Riemen, Umlenkrollen, 20T Pulleys, LMU8 Lager. Anschließend wurde eine 8mm starke plangefräste Aluminiumplatte als Z-Achse verbaut und mit einer 230V 900W Heizmatte vom bekannten Hersteller Keenovo versehen. Als Druckunterlage dient ein Blackprint Magnetsystem mit einer GFK FR4 von Printbay.

Nachdem die Mechanik im groben vorbereitet war, und die ersten Trockentests positiv verliefen, ging es an die Elektrik / Elektronik. Also fing ich an den HyperCube zu verdrahten. Ein Kaltgerätestecker inkl. Hauptschalter am Heck, vom Hauptschalter an 230V zum Netzteil, eine weitere Leitung zum Raspberry Relay Modul und zurück zum SSR (Solid State Relay), welches für die Keenovo Heizmatte zuständig ist. Somit muss mit dem Raspberry die Stromversorgung des SSR's eingeschaltet werden, bevor die Heizmatte überhaupt geheizt werden kann - dies geschieht bei mir Software gesteuert sobald der Drucker eingeschaltet wird. Einige verbauen an dieser Stelle eine Temperatursicherung / Thermoschalter, um im SSR Fehlerfall die Stromzufuhr zur Heizmatte zu kappen und ein überhitzen zu vermeiden. Des Weiteren wurden über dem Raspberry Relay Modul die LED Bänder, sowie der Lüfter im oberen Teil verkabelt. Als Lüfter nutze ich einen drei poligen 140mm Pendant aus dem PC Zubehör, dieser wird vom 24V Netzteil über einem StepDown Converter mit 12 Volt versorgt. Die beiden DS18B20 Sensoren wurden jeweils im Deckel und im Elektronikgehäuse verbaut, um stets Kontrolle über die Temperaturen zu haben, ggf. die Lüfter dazu schalten zu können.

Auf dem Controller kommt derzeitig noch ein Marlin zum Einsatz, sobald es mir aber die Zeit erlaubt, wird ein Klipper in Zukunft die Arbeit übernehmen. Auf dem Raspberry werkelt ein Raspberry Pi OS, also ein auf Debian basierendes Linux, auf dem wiederum ein Repetier-Server installiert ist. In Kombination dazu ist derzeitig auch ein Steuerpult im Bau, um Dinge wie Drucker an/aus, Beleuchtung an/aus, Abluft an/aus zu schalten, sowie den Drucker Home anfahren zu lassen. Zusätzlich ist auch der Raspberry und der Druckerzustand über die LED Kontrolleuchten zu erkennen. An dem Geetech A10 und dem Ender 3 habe ich dies schon in Verbindung mit einem Gehäusebau bereits umgesetzt.

Inzwischen schon seit längerer Zeit, hat der HEVO stets unproblematisch seine Arbeit verrichtet, aber es ist und bleibt eine Baustelle. Es wird stets was geändert / optimiert / Teile ausgetauscht und ein wirklich 'fertig' gibt es da einfach nicht, was jetzt auch nicht unbedingt nur am HyperCube liegt ;-)

Zukünftig werde ich hier auch noch die laufenden Python Programme, welche für den Raspberry und die Pult-Steuerung zuständig ist, dokumentieren. Dieser Artikel wird also noch nach und nach erweitert.

To be continued...