Der RotBot: Nicht-planarer 4-Achsen 3D-Druck

Einer der vielen Vorteile des 3D-Drucks ist der hohe Grad an geometrischer Freiheit. Natürlich gibt es aber auch hier einige Limitierungen, wie das Drucken von Überhängen mit einem filamentbasierten 3D-Drucker zeigt. Nun hat die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Winterthur, Schweiz, einen modifizierten Prusa MK3 namens RotBot vorgestellt, der genau hier helfen soll.

Der RotBot verfügt über eine DUET-Steuerplatine und einem drehbaren, um 45° geneigten, Werkzeugkopf. Damit soll auch das Drucken von Überhängen ermöglicht werden, die ein normaler filamentbasierter 3D-Drucker nicht drucken kann.

Freundlicherweise wurden alle Dateien kostenlos Online zur Verfügung gestellt, diese finden Sie hier (Werkzeugkopf) und hier (Slicer).

Modifikationen

Das Herzstück des RotBot ist sein drehbarer Druckkopf mit der 45°-Düse. Auf der Oberseite befindet sich ein E3D Hemera Direktextruder, der das Filament durch einen Schrittmotor mit Hohlwelle zu einem Schleifring führt, der dafür sorgt, dass sich die Drähte nicht verheddern, so dass sich das Hotend völlig frei drehen kann und der auch als zusätzliches Lager dient. Dann gibt es noch einen leicht modifizierten V6-Kühlkörper und den 45°-Heizblock und die Düse, die im Grunde das einzige wirklich benutzerdefinierte, nicht druckbare Teil in dieser Konstruktion ist.

Um den Spielraum zu vergrößern, mussten sie den Bettniveausensor loswerden, der nun zur Referenzierung der Rotationsachse verwendet wird, und ein einfacher Mikroschalter steuert z.

Nun gibt es zwar schon seit längerer Zeit mehrachsige nicht-planare 3D-Drucktechnologien, die besonderheit hier ist aber die Slicing Software. Sehr verallgemeinert kann man mit einem gewöhnlichen FDM-3D-Drucker Überhänge in diesem +-45°-Fenster drucken. Herkömmliche Banddrucker, die eine abgewinkelte Düse haben, kippen dieses Fenster auf 0°-90°. Mit seinem rotierenden Druckkopf kann der RotBot rund um ein Teil greifen und das Fenster auf etwa +-90° vergrößern, was vollständig überhängende Strukturen auf allen Seiten und ohne Stützen ermöglicht und somit kegelförmige Schichten erzeugt – daher der Name “conical slicing”. Conical Slicing ist die Methode, die verwendet wird, um den g-Code für den Drucker zu generieren.

Statt einen völlig neuen Slicer zu programmieren, haben die Ingenieure die Software ausgetrickst, um die Pfade zu generieren, und diesen Code dann mit einem kleinen Python-Skript geändert.

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