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Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Anleitung: (Creality) 3D-Drucker zum Laser-gravieren etc. benutzen


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Autor: Joachim S. (oyo)
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Ich habe die Tage mal ein kleines Laser-Modul von Aliexpress an meinen 
Creality Ender-3 3D-Drucker angebaut, um kleinere Sachen laser-gravieren 
zu können. Platinen belichten ginge so vielleicht auch, habe ich bislang 
aber nicht ausprobiert.

Was ich gemacht habe, war trivial und schnell erledigt - aber vielleicht 
gibt es dennoch den einen oder anderen, der schon mit dem Gedanken 
gespielt hat, dem bislang aber noch ein kleiner Anstupser in Form einer 
fertigen Anleitung gefehlt hat. Daher dokumentiere ich mein Vorgehen 
hier einfach mal.

Die Anleitung ist zwar auf den Creality Ender-3 zugeschnitten, dürfte 
bei manchen anderen Creality-3D-Druckern aber ohne Änderung 
funktionieren. Grundsätzlich sollte sie bei fast jedem 3D-Drucker 
funktionieren, der ein RAMPS-ähnliches Board mit AVR-Mikrocontroller 
verwendet; lediglich für die Befestigung des Lasermoduls am Druckkopf 
muss dann eine andere Lösung gefunden werden.

1. Das verwendete Lasermodul

Das Lasermodul das ich genommen habe kostete ca. 16 Euro, läuft mit 5V 
und ist offiziell mit 1500mW angegeben. Man kann damit Papier schneiden 
und halt kleine Gravuren in Materialien wie Holz, Leder, Schokolade 
brennen. Viel mehr aber vermutlich nicht.
https://www.aliexpress.com/item/1500mW-CNC-Laser-Head-laser-cutter-405nm-laser-Engraver-Accessory-for-DIY-Carving-Engraving-Machine-with/32832681073.html

Dazu habe ich noch so ein passendes Kühlrippen-Gehäuse für ca. 2 Euro 
geholt:
https://www.aliexpress.com/item/Aluminum-Heating-Dissipation-Sink-Holder-Cooling-CNC-for-12mm-Laser-Module/32768170777.html
und den Laser dort eingesetzt.

2. Befestigung am 3D-Druckkopf

Nun habe ich eine passende kleine Montageplatte konstruiert und mit dem 
3D-Drucker ausgedruckt (Anhang: tool_holder.stl).

Um diese am Druckkopf zu befestigen, schraubt man den Radiallüfter an 
der rechten Seite des Druckkopfes kurz ab, steckt die Montageplatte 
zwischen Radiallüfter und den Druckkopf, und schraubt den Radiallüfter 
wieder an. Nun noch das Kühlrippen-Gehäuse des Lasermoduls mit 
M3-Schrauben am herausstehenden Teil der Montageplatte befestigen, 
fertig. In der Anlage ist ein Foto, wie das dann ungefähr aussieht.

3. Verkabelung

Nun muss der Laser noch so verkabelt werden, dass man ihn per Software 
bzw. Gcode steuern kann. Der Einfachheit halber habe ich ein Relais 
genommen, das ich irgendwann mal als fertiges Arduino-Modul billig 
gekauft hatte; auf den ersten Blick identisch zu diesem hier: 
https://www.amazon.de/AZDelivery-2-Relais-Optokoppler-Low-Level-Trigger-Arduino/dp/B078Q326KT/
Das ist ein 2-fach-Relais-Modul, ein 1-fach-Relais-Modul wäre natürlich 
ausreichend, aber ich hatte halt gerade dieses 2-fach-Relais-Modul 
herumliegen.

Da dieser Ansatz hier auf ein Relais setzt, kann man den Laser per 
Software nur ein- und ausschalten, aber nicht per PWM die Stärke 
regulieren oder so. Dafür hat die Lösung mit dem Relais-Modul natürlich 
den Vorteil, dass sie simpel ist und man damit beliebige elektrische 
Werkzeuge ein/-ausschalten kann, egal ob sie nun wie der Laser mit 5V 
Gleichstrom laufen, oder mit 220V Wechselstrom.

Die Verkabelung zwischen 3D-Drucker und Relais-Modul ist schnell 
erledigt; man benötigt lediglich drei female-female-Dupont-Steckbrücken 
wie diese hier: 
https://www.amazon.de/Aukru-20cm-female-female-Steckbr%C3%BCcken-Drahtbr%C3%BCcken/dp/B00OL6JZ3C/

Diese müssen nun das Mainboard des 3D-Druckers mit dem Relais-Modul 
verbinden. Also zunächst die drei Schrauben entfernen, mit denen die 
Abdeckung festgeschraubt ist.
Da alle anderen Ports bereits belegt sind, habe ich das Modul an den 
ISP-Header angeschlossen. Dieses Foto hier zeigt die Pinbelegung des 
ISP-Headers des Creality-Boards: 
https://i.all3dp.com/wp-content/uploads/2019/02/08142633/this-diagram-shows-pin-outputs-instructables-190121_download3.jpg

Nun werden verbunden:
(Relais-Modul) <-> (ISP-Header)
-----------
GND <-> GND
VCC <-> 5V
"IN" bzw. Steuereingang <-> MOSI

Fehlt nur noch die Verbindung des Lasermoduls mit passendem Netzteil. 
Der schwarze Massedraht des Lasermoduls wird direkt mit der Masseleitung 
des Netzteils verbunden, die +-Leitung des Netzteils wird mit dem 
mittleren Kontakt des Schraubklemmblocks des Relais verbunden, die rote 
+-Leitung des Lasermoduls in einen der äusseren Kontakte des 
Schraubklemmblocks; falls das Lasermodul beim Einschalten des 
3D-Druckers sofort angeht, dann war es der falsche Kontakt... ;-)

In der Anlage findet sich ein Diagramm, das die Verkabelung nochmal 
veranschaulicht.

4. Steuerung per Gcode

Das Relais kann nun über den G-Code "M42 P5 S0" eingeschaltet, bzw. über 
"M42 P5 S255" ausgeschaltet werden.

Da ich die Original-Firmware des Ender-3 gegen eine aktuellere 
Marlin-Firmware ausgetauscht habe, kann ich nicht mit Sicherheit sagen, 
ob das auch mit der Original-Firmware funktioniert, also ob die 
Original-Firmware den Gcode M42 unterstützt. Aber es würde mich stark 
wundern wenn nicht.

Falls jedoch wider Erwarten nicht, so wäre jetzt, wo man eh gerade den 
ISP-Header des Boards vor sich hat, übrigens ein guter Zeitpunkt den 
"Sanguino"-Bootloader mit einem beliebigen AVR-ISP-Programmer 
aufzuspielen. Hat man das einmal getan, kann man den 3D-Druckers danach 
einfach per USB aus der Arduino-IDE heraus mit einer beliebigen anderen 
Firmware versehen.

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