Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug 3D-Drucker / Fräse aktiv stabilisieren


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von Test (Gast)


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Sagt mal, weil ich in letzter Zeit mit/an einem System arbeite, was 
Leute auf der Straße in 3D trackt, sie in Stickfigures zerlegt und dann 
ihre Bewegungsprofile analysiert, frage ich mich ob jemand mal sowas für 
3D/Drucker oder Fräsen gebaut hat?
Bei einem 3D Drucker (oder einer Fräse, wenngleich da die 
Geschwindigkeiten nie so hoch werden) hat man ja das Problem, dass bei 
hohen Geschwindigkeiten die Werkzeuge überschwingen, oder die 
Druckplatte oder andere Teile nicht 100% plan und winklig sind. 
Gleichzeitig ist die absolute Positionsgenauigkeit in 3D Druckern selten 
gut, da der Aufbau halt auch preiswert und leicht sein muss. Würde man 
einen Marker an das Werkzeug / die Düse heften und den mit einigen 
Kameras in 2D oder 3D tracken, könnte man ja die exakte Raumposition 
bestimmen und diese dann über einen Feedback-Loop so regeln, dass 
Überschwinger und Abweichungen von der Sollposition kompensiert werden. 
Im Prinzip wie Motorservos, nur halt mit einem Servo-Loop der direkt die 
Position des Werkzeugs und nicht von Antriebsteilen verwendet. Hat 
jemand eine Idee, ob das mal versucht wurde? Mit 12 Kameras macht unser 
Graka-Basiertes System immerhin locker 1000 frames pro Sekunde realtime 
mit Megapixelauflösung, und das ist mit Deep Learning basierter 
Klassifikation der verschiedenen Körperteile. Ein Marker würde viel viel 
schneller gehen. Wenn ein 3D-Drucker bei sagen wir um die 100 mm/s (die 
effektive Geschwindigkeit während des Überschwingens, die 
Verfahrgeschwindigkeit kann ja unabhängig davon 1000 oder mehr mm/s) um 
0.1 mm überschwingt, würde man zumindest theoretisch mit ein paar 
weniger Kameras ja durchaus in machbare Bereiche kommen.
Der große Vorteil wäre, dass so ein System in seiner Genauigkeit nur von 
der initialen Kalibration (Linsenverzerrung etc.) abhängt und man selbst 
mit ziemlich schiefen und mechanisch weniger robusten Aufbauten 
auskommen könnte / höhere Geschwindigkeiten für das selbe Geld im Aufbau 
erzielen kann. Solche Kameras kosten nur wenige hundert Euro und ein 
Rechner mit einer entsprechenden Graka ist auf für 2k zu haben. Wenn man 
da tausende Euro mechanischer Konstruktion einer Fräse spart, wäre das 
ja vielleicht sogar - neben der interessanten 3D-Drucker Anwendung - 
kommerziell interessant, oder?

von Tommy S. (tommys)


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Test schrieb:
> .. in 3D Druckern selten
> gut, da der Aufbau halt auch preiswert und ..

> .. Mit 12 Kameras macht unser
> Graka-Basiertes System ..

Merkst was?

Gute Nacht,
Tommy

: Bearbeitet durch User
von Test (Gast)


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Das ist mir schon klar. Aber ich denke es gibt eine Menge Leute, die 
sich EigentümerIN eines PCs mit aktueller Graka nennen können und die 
durchaus genug Kohle haben sich vier Industriekameras zu kaufen. Oder 
halt eine Uni die das Konzept mal getestet hat. Das es bisher nicht 
mainstream ist, ist mir klar. Deshlab frage ich ja!
Aber wenn man die aktuelle Entwicklung in die Zukunft denkt, wird es 
eine Zeit geben, wo man die Rechenleistung die gebraucht wird in einem 
RaspberryPi finden wird und drei Kameras jetzt auch nicht das Ende der 
Welt sein werden. Klar, für 150 Euro Drucker ist das nix, aber auch 
jetzt kosten manche Drucker 2500 Euro und werden gekauft. Wenn man mit 
so einem Drucker dreimal so schnell drucken kann, ist das sicher für so 
manchen interessant. Und dann gibt's ja noch die Möglichkeit, das für 
CNC Maschinen zu verwenden. Man würde da teure Mechanik gegen preiswerte 
Mathematik tauschen...

von Johannes F. (doppelgrau)


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Schau dir 'mal Klipper an. Die nutzen wohl einfach billige 
Beschleunigungssensoren...

von Einer (Gast)


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Test schrieb:
> Gleichzeitig ist die absolute Positionsgenauigkeit in 3D Druckern selten
> gut,

Völlig falsche Annahme.  Selbst billige 3D-Drucker sind heute 
erschreckend genau.

Gerade nachgemessen: Z.b. Solldurchmesser 10mm, Istdurchmesser 9.97mm. 
Und das auf einem 120-Euro-Teil, gedruckt übrigens mit 0.1mm 
Schichthöhe.

Und ja, wenn Du etwas mehr Aufwand betreibst und ein Board mit aktueller 
Firmware nimmst, werden inzwischen sogar aus den Bewegungen die (vorher 
gemessenen) Resonanzfrequenzen raus gefiltert...

von Test (Gast)


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Nur um die Überschwinger vorher zu minimieren. Nicht als aktive 
Regelung.

von Einer (Gast)


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Einer schrieb:
> gedruckt übrigens mit 0.1mm Schichthöhe.

...und 75 mm/s

von Test (Gast)


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Einer schrieb:
> Gerade nachgemessen

Ja klar, das ist aber relative Genauigkeit. Miss mal alle Punkte an 
einem 20x20x20 cm Würfel und schau wie es da aussieht.

von Einer (Gast)


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Test schrieb:
> Nur um die Überschwinger vorher zu minimieren. Nicht als aktive
> Regelung.

Die "Überschwinger" sind die Resonanzstellen.

von MAx (Gast)


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Macht wenig Sinn in dem Bereich.
Die Kosten davon kann man besser in Mechanik investieren und für 
harmonische gibt es bereits günstige Lösungen mit Accelerometer. Zum 
anderen wie bekommst du das System reaktiv genug ohne großen Aufwand? 
Marlin Firmware kann nicht mal e-halt/stop.

Zur Fräse: Für 10'000€ kannst du bereits eine kleine Tormach kaufen. Was 
bringt es dann 2000€ für den PC (bei den aktuellen Grafikkartenpreise 
ist das dann wohl eine 3070. Mehr ist nicht drin bei dem budget) und 
nochmal 1000€ für die Kameras auszugeben?

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


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Ähm...
Die Genauigkeit des "Druckling's" hängt auch sehr stark von der 
Software(Slicer) vs Betriebssystem und nicht zuletzt vom Nutzer ab!

Kunststoffe unterliegen meist Reduktionen beim abkühlen, da kann selbst 
der teuerste 3D-Drucker extreme Abweichungen haben, wen die 
Materialparameter falsch eingegeben wurden!

Ich habe hier 1(ja nur einer) 3D-Drucker für rund 120€, der druckt aber 
ein 20mm x 20mm x 20mm Würfel mit +/-0,005 Differenz, und diese 
entstehen je nach Raumtemperatur unterschiedlich.

Hochgenaue 3D-Drucke erfordern exakte und stabile Bedienungen der 
Umgebungstemperatur genau so sehr wie das eingeben der korrekten 
Druckparameter.
Klar ist das Teil eine "Lotterkiste" gelingt wohl nie ein genauer Druck. 
Aber ist er Stabil gebaut (Wie beispielsweise der IIIP Cadet für ca. 
146€), dann kann man bei korrekten Parameter und stabiler Raumtemperatur 
damit sehr präzise arbeiten.

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