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CTC - Tuning

Der Drucker hat einige konstruktive Mängel die Probleme beim Drucken mit sich bringen. Diese lassen sich aber leicht und kostengünstig beseitigen.

Achtung! Bei Umbauten am Drucker ist dieser unbedingt von der Netzspannung zu trennen, d.h. das Netzkabel am Drucker
zu entfernen. Das Arbeiten an spannungsführenden Bauteilen ist lebensgefählich und darf ggf. nur vom Fachmann durchgeführt
werden.

Unbedingt sollten zu Beginn die Optimierungen der wichtigen Updates vorgenommen werden.


Aktueller Stand des Druckers nach einigen Umbauten

Folgendes wurde modifiziert:

Wichtige Updates

Empfohlene Updates

Optionale Updates

Fehlerquellen und Qualitätsmängel

Alle meine CTC Updates findet ihr zusammengefasst hier CTC Printer Parts and Tools
und alle zusammen unter meinen Designs auf Thingiverse.

Auf Thingiverse gibt es unzählige andere Beispiele zum Download.
Meine bevorzugten Modifikationen im Detail im Folgenden:

Wichtige Updates



Original verbauter NTC und neue SMD Variante unten

NTC ausgelötet

Neuer NTC als SMD Bauteil

1. Heizbett Temperaturfühler

Wie in etlichen Foren beschrieben, so zeigte der CTC auch bei mir eine viel zu hohe Heizbetttemperatur an. Dieser zeigt den doppelten Wert an. Um dies zu kompensieren musste man die Heizbetttemperatur auf 100°C einstellen, um auf tatsächliche 50°C zu kommen.
Ursache hierfür ist ein mit falschem Wert eingebauter NTC Widerstand. Der eingebaute NTC hat ca. 50 kOhm bei 20°C und sollte eigentlich 100kOhm betragen.

Einen passenden 100K NTC Widerstand als SMD Variante habe ich hier erhalten:
Thermistor NTC 100K SMD 10% 2-Pin 1206 für K8200

Zum Einbau des NTC das Druckbett ausbauen. Dazu alle Flügelmuttern entfernen, hinteren Stecker vom Heizbett abziehen und herausnehmen.
Mit dem Lötkolben den alten NTC ablöten und neue SMD Version auf die kleineren SMD Pads löten.

Nach Einbau des 100K NTC zeigt der Drucker nun korrekte Werte an.


2. Filamenthalter und Schlauch aus PTFE

Immer wieder gab es Probleme beim Druck mit der Filamentzufuhr. Ursache hierfür war die hohe Reibung des Filamentschlauchs, was dazu führte, dass die Zufuhr stockte bzw. der Extruder Stepper, Schritte verlor. Dies machte sich durch deutlich zu hörendes Klacken bemerkbar. Die Druckergebnisse waren entsprechend unbefriedigend.
Usache hierfür ist unter anderem die hohe Reibung des Filamentschlauches.

Deshalb wurde der schwarze Filamentschlauch ersetzt durch einen PTFE Schlauch mit 4x6mm Durchmesser. Benötigt werden 2 Schläuche mit je 50cm Länge. Auch wurde ein verbesserter Filamenthalter gedruckt, welcher für eine bessere Führung des Filaments von der Spule sorgt.

Bei manchen Druckermodellen werden die schwarzen Originalschläuche nicht mehr mitgeliefert.
Hier empfielt sich auf jeden Fall auch die Installation von PTFE Schläuchen wegen der
besseren Filamentführung zum Extruder und weniger Betriebsgeräuschen sowie oben
genannten Gründen.

Filamenthalter Download hier...



3. Extruderantrieb mit Federarm

Weitere Zufuhrprobleme gab es durch Schwankungen im Filamentdurchmesser und Erwärmung des Filaments während des Drucks, was dazu führte, dass die Zufuhr stockte bzw. der Extruder Stepper Schritte verlor. Dies konnte durch einen verbesserten Extruderantrieb behoben werden. Eine geeignete Feder habe ich vom Hornbach Baumarkt mit der Bezeichnung "Druckfedern stärkere Ausf. 7,3x30,5x1,0". Diese ist für den richtigen Anpressdruck auf 14,5mm zu kürzen.
Oder die Ausführung "Druckfedern normale Ausf. 7,7x35,8x0,70" welche auf 22mm zu
kürzen sind.

MK8 Extruder Block Download hier...

Zur besseren Kühlung des Filaments im Extruderantrieb habe ich den Kühlkörper mit jeweils vier zusätzlichen Kühlbohrungen versehen.



4. Extruderplatte mit integriertem Filter

Die Originalextruderplatte scheuert und belastet den Kabelbaum stark, was zu frühzeitigen Kabelbruch führt. Außerdem kann verunreinigtes Filament zu Verstopfung der Düsen führen. Die optimierte Extruderplatte mit integriertem Filter löst dieses Problem. Die Filterkappen sollten vor dem Druck auf 101% skaliert werden, dann passen sie besser auf das Gewinde.

Extruderplatte mit integriertem Filter Download hier...

Als Filter zugeschnittener Schaumstoff. Der Schaumstoff sollte nicht zu weich sein da dieser sonst in den Extruder mit eingezogen wird.

Es empfiehlt sich, Filamentspulen gegen Verschmutzung in verschlossenen Boxen aufzubewahren und zusätzlich noch Trockenmittelbeutel beizulegen.



5. Kabelkette für X-Achse

Die Kabelführung der X-Achse verläuft sehr ungünstig. Durch den starken Biegeradius führt dies unweigerlich in kürzerer Zeit zum Kabelbruch. Dies kann durch verbesserte Kabelführung mit der Kabelkette behoben werden. Das Kabel wird hierzu komplett neu statt von vorne nach oben, nach hinten unten verlegt und dann durch die Kabelkette gezogen. Zum Durchziehen der Kabel ist das Steckergehäuse des Schrittmotors zu entfernen. Die Pinbelegung sollte man sich vorher notieren. Das Endschalterkabel lässt sich mit Stecker durchziehen. 

Kabelkette für X-Achse Download hier...

Durch den Einbau der Kabelkette kann es durch die Verbreiterung des X-Achsen Steppermotors
zu Kollision mit dem Extruderwagen kommen da der X-Achsen Endschalter zu spät schaltet.
Dies kann einfach damit behoben werden, in dem man die Blechlasche des X-Achsen
Endschalters vorsichtig ca. 1mm nach außen biegt, so das er früher schaltet.
Das ist vor allem in Kombination mit dem zusätzlichen Extruder-Lüfter notwendig.

Empfohlene Updates



Firmwareupdate

Firmwareupdate auf aktuelle Sailfish Version

Beschreibung hier...




Zusatzlüfter mit Steuerung zur Druckobjekt Kühlung

Beim Drucken von PLA ist für ein besseres Ergebnis eine zusätzliche Kühlung nötig.
Vor allem beim Drucken kleiner Objekte mit kurzen Layerzeiten und/oder bei hoher
Umgebungstemperatur.
Hier habe ich folgendes Thing verwendet.

Extruder Fan Duct for Replicator 1 / Duplicator 4 / FlashForge Download hier...

Ein hochwertiger geeigneter Lüfter ist z.B. der Papst 414 F
PAPST 414 F Axiallüfter,24VDC,40x40x10mm,U/min: 5400

Zur Steuerung des Lüfters muss ein entsprechendes Kabel verlegt werden und der Lüfter über einen Schalter an die 24V des Netzteils verschaltet werden. Als Kabel eignet sich hochflexible
Litze mit ca. 0,25mm² Querschnitt wie z.B. Servokabel aus dem RC Modellbau.

Besser ist es, den Lüfter per M-Code zu steuern. Auf dem MightyBoard ist ein Ausgang für diesen Zweck bereits vorhanden. Für den mit "EXTRA" bezeichneten Ausgang ist der erforderliche FET nicht bestückt.


Normalerweise wird hier ein MOSFET vom Typ PSMN7R0-30YL bestückt. Dieser ist aber teuer und nur schwer erhältlich. Ich verwende statt dessen den MOSFET IRF7413, der für die Steuerung des Lüfters völlig ausreicht.

IRF 7413 Leistungs-MOSFET N-Ch SO-8 30V / 10A
Stecker AKL 349-02 Anschlussklemmensystem 2-pol, RM5,0

Testprogramm zum Schalten des EXTRA Ausgang. Einfach entpacken, eine der zwei Dateien
(Deutsch oder Englisch) auf die SD Karte kopieren und Starten.
Download hier...

Der Lüfter wird in Simplify3D in den Process Settings unter dem Register Cooling aktiviert.
Hierzu beim gewünschten Layer die entsprechende Fan Speed von 100 eingeben.

Unter MakerBot Desktop ist ein entsprechender Eintrag zur Lüftersteuerung nicht vorhanden.
Um den Lüfter anzusteuern, muss ein Custom Profil angelegt werden welches dann mit
Wordpad geöffnet wird, um dann folgende Einträge hinzuzufügen.
"doFanCommand" : true,
"doFanModulation" : false,
"fanLayer" : 1,
Dies muss bei allen Profilen, in denen die Lüftersteuerung benötigt wird erfolgen.
Das geänderte Profil speichern und von nun an lässt sich der Lüfter unter Device Settings
aktivieren.

Fertige Profile mit den richtigen Einstellungen habe ich hier.


Gehäuselüfter zur Druckraum Belüftung erforderlich bei PLA
und/oder bei hohen Umgebungstemperaturen

PLA Filament muss ggf. für bessere Druckergebnisse, bei hohen Druckgeschwindigkeiten
und/oder hoher Umgebungstemperatur zusätzlich gekühlt werden. Vor allem Überhänge
und kleine Druckobjekte mit hoher Druckgeschwindigkeit sind kritisch, da die Verweildauer
zur Abkühlung zu kurz ist. Das kann durch Verringerung der Druckgeschwindigkeit und
Kühlung verbessert werden. Dabei ist ein leichter Luftaustausch völlig ausreichend um
eventuellen Wärmestau im Drucker zu senken. Auf keinen Fall sollte ein heftiger Luftzug
erzeugt werden, der sich kontraproduktiv auswirken könnte. Hier macht es Sinn ein wenig
zu experimentieren.
Eine entsprechende zusätzliche Lüftung für den Druckerinnenraum habe ich hier konstruiert.

CTC, Flashforge Gehäuselüfter Halter Download hier...

Ein passender Lüfter ist z.B. der
SY1212SL12H - Scythe Slip Stream Slim 120 mm Lüfter 2000 rpm
Achtung! Dieser Lüfter ist eine 12V Version und kann nicht direkt mit dem Druckernetzteil
betrieben werden. Eine entsprechende Lüfterregelung bzw. Netzteil ist hierfür erforderlich.



Y-Achsen Antriebswellenlagerung

Die Antriebswelle der Y-Achse ist sehr flexibel und läuft nicht rund. Durch die Riemenspannung
verbiegt sich die Welle leicht. Dies wirkt sich negativ auf die Druckqualität aus.
Eine zusätzliche Lagerung löst das Problem. Benötigtes Kugellager 685ZZ 5x11x5 wie z.B.
Hauptrotorwellenlager von Align für den T-REX 450 Pro Nr. HS1028T gibts im Viererpack.  

CTC, Flashforge Y-Achsen Lagerbock Download hier...

Wellenmuster beim Richtungswechsel links gut sichtbar.
Rechts das Ergebnis nach dem Umbau.


Z-Achsen Führungsstangenbefestigung

Die Führungsstangen der Z-Achse sitzen nicht spielfrei in ihren Befestigungen.
Auch das wirkt sich negativ auf die Druckqualität aus.
Eine bessere spielfreie Befestigung habe ich hier.

CTC, Flashforge Z-Achsen Führungshalter / Z-Axis Rail Holder Download hier...


M3-Sechskantmuttern ersetzen durch M3 Vierkantmuttern

Die verbauten M3-Sechskantmuttern ziehen sich stark in das weiche Holz des Gehäuses ein.
Besser ist es entsprechende M3-Vierkantmuttern zu verwenden.

Es werden ca. 42 Stk. für den Drucker benötigt.
Die Muttern sind vernickelt oder als Edelstahl Variante in vielen Online Shops erhältlich
wie z.B. von hier.

Optionale Updates




Leiser 120mm Slim Lüfter zur Kühlung der Steuerplatine

Zur Kühlung der Steuerplatine ist ein kleiner 40mm Lüfter verbaut. Dieser ist nervtötend laut
und kühlt zudem noch schlecht. Abhilfe schafft hier ein großer 120mm Lüfter der direkt über der
Platine angebracht wird. Der von mir verwendete Lüfter ist eine 12V Version und wird zum
Betrieb am 24V Netzteil einfach über einen Festspannungsregler 7812 angeschlossen. Der Regler
benötigt keine Kühlung, da der erforderliche Lüfterstrom sehr gering ist. Die unter dem Lüfter
befindlichen Lüftungsschlitze auf der Bodenplatte sind zu entfernen.

SY1212SL12L - Scythe Slip Stream Slim 120 mm Lüfter 1200 rpm
µA 7812 - Spannungsregler 1,5A positiv, TO-220


Höhenverstellbare Standfüße

Für einen besseren Stand und Höhenverstellbarkeit habe ich diese Standfüße installiert.

Wanhao Duplicator 4X leveling feet Download hier...


Heizbett Leveling Flügelmuttern durch Rändelknöpfe ersetzt

Die Original verwendeten Flügelmuttern sind umständlich zu bedienen.
Besser gehts mit diesen hier.

Leveling Knobs for FlashForge Creator Download hier...

Die Knöpfe können bei Heizbetttemperaturen bis 60°C aus PLA gedruckt werden.
Für höhere Temperaturen müssen diese aus ABS gedruckt werden.


Z-Achsen Offset Clip erforderlich bei Verwendung einer Glasplatte

Zum Ausgleich des Höhenunterschieds bei Verwendung einer Glasplatte o.ä. auf dem
Druckbett wird dieser Offset Clip benötigt. Achtung! Das Heizbett muss neu eingestellt werden.
Dieser Clip gleicht einen Höhenunterschied von 2,5-4mm aus.

CTC, Flashforge Heizbett Offset Clip / Heatbed Offset Clip Download hier...


Heizbett Ecken zur Fixierung der 4mm Druckglasplatte

Ecken zur Fixierung und zum schnellen Wechsel einer 4mm Glasdruckplatte.
Zur Verbesserung der Haftung wird die Glasplatte mit einer Holzleim/Wasser Mischung
bestrichen. Empfohlener Leim/Wasser Anteil 1:3. Achtung! Bei Verwendung einer
Glasplatte ist unbedingt der obige Z-Achsen Offset Clip erforderlich.

CTC, Flashforge Heizbett Glashalter / Heatbed Glas Holder Download hier...


Dämmmatten im Gehäuseinnenraum

Das laute Dröhnen und Schwingen des Holzgehäuses lässt sich sehr gut mit einem
Dämmset unterdrücken. Ich verwende hierzu ein PC Dämmset von beQuiet.
Am wirkungsvollsten sind die schweren Bitumenmatten, die man an möglichst vielen
Stellen des Gehäuses anbringt.



LED Leisten zur Innenraumbeleuchtung

Optimale Ausleuchtung erreiche ich mit dieser Modifikation.

CTC, Flashforge LED Leiste Top Front Download hier...
CTC, Flashforge LED Leiste L/R Front Download hier...

Die Leiste im richtigen Abstrahlwinkel mit Kontaktkleber in das Gehäuse kleben. 
Ich verwende als LED Leuchtband diese selbstklebende 24V Version.

SOLAROX® Flat LED Strip ECO neutralweiß 4.000K - 50cm

Der LED Strip wird entsprechend verkabelt und direkt mit den 24V des Netzteils verbunden.


Obere Gehäuseecken

Beim Drucken von ABS ist für eine konstante Druckraumtemperatur zu sorgen.
Eine Maßnahme ist unter anderem das Verschließen der oberen Ecken.
Oder einfach nur der Optik wegen.

CTC Upper Corner Fillers - Case Upgrades Download hier...


LCD Backcover

Hintere Abdeckung für das LCD Display

CTC, Flashforge LCD Backcover Download hier...



LCD und Tastatur Frontblende

LCD Frontblende Download hier...
Tastatur Frontblende Download hier...


Optimierte Extruderlüfter Bolzen

Die weißen Original Distanzhülsen fallen beim Montieren leicht heraus.
Darum diese optimierte Version welche zwischen die Kühlrippen geklemmt wird.

CTC, Flashforge Extruder Fan Spacer Download hier...


Frontkantenschutz

Schützt die Frontkante vor Beschädigung beim Arbeiten am Heizbett.

CTC, Flashforge Kantenschutz Front Download hier...


Elektronische Zusatzlüftersteuerung

Steuerung des Extruderlüfters, der Gehäuselüfter und Helligkeit der Beleuchtung.

Beschreibung hier...


Warnschild

Warnschild zum Ausdrucken. Als Ersatz für das Originale.
Etwas kompakter und ohne Chinesisch.

CTC Warnschild PDF Download hier...


SD Karte mit WLAN Zugriff

Die sicherste und empfohlene Methode ist das Bereitstellen der Druckdaten über SD Karte
und nicht über USB Verbindung.
Wem das ständige Wechseln der SD Karte vom Drucker zum PC zum Kopieren der Druckdaten
lästig ist dem beschreibe ich hier eine Alternative.
SD Karte mit eingebauter WLAN Funktionalität ist z.B. die Toshiba FlashAir W-03 Karte mit 8GB.

Beschreibung hier...



Leiserer Betrieb durch Steppertreiber Upgrade

Schon lange war der Wunsch nach einem leiseren Betrieb des Druckers groß.
Die Standard Steppertreiber verursachen schon einen erheblichen Lärm.
Bisher war der Umbau auf alternative Steppertreiber kompliziert, mit viel Aufwand
verbunden und nicht ohne Risiko.
Das hat sich nun geändert. Die Steppertreiber lassen sich nun durch wesentlich
leistungsfähigere und Pin kompatible Versionen kostengünstig ersetzen.
Nämlich mit Schrittmotortreibern auf Basis des Trinamic TMC2209 Chip.

Diese habe ich hier bezogen:
https://shop.watterott.com/SilentStepStick-TMC2209-V2_1
zusätzlich noch mit diesen Kühlkörpern:
https://shop.watterott.com/SilentStepStick-Kuehlkoerper-9-x-9-x-12

Die Treiber sind als unverlötete Version zu bestellen da die beiliegenden Stiftleisten
so verlötet werden müssen das die Bestückungsseite nach oben zeigt. So war das 
zumindest bei meinem Mightyboard der Fall. Hier vorsichtshalber die Pinbelegung der alten
Treiber mit den Neuen vergleichen. Der Kühlkörper wird direkt auf den Chip geklebt.
Hier habe ich auch folgenden Tipp erhalten einfach Wärmeleitpaste mit etwas Epoxy anrühren
und damit die Kühlkörper verkleben. Wer sparen will kann auch nur die X und Y Achse
upgraden was schon einen enorme Verbesserung bewirkt.

Folgende Schritte sind durchzuführen:

  • Den Drucker vom Netzkabel trennen.
  • Nun die alten Treiber auf dem Board durch die Neuen ersetzen. Richtig herum und nicht
    versetzt aufstecken! Bitte vor dem Einschalten noch mal alles überprüfen da Fehler hier
    in der Regel das Mightyboard zerstören.
  • Als Nächstes muss die Referenzspannung der neuen Treiber, mit einem genauen digitalen Multimeter, eingestellt werden. Vorsicht beim Hantieren mit den Messspitzen, keine
    Kurzschlüsse verursachen. Da die Vref Spannung am Schleifer des Potis anliegt, kann auch
    anstatt an der Kontaktierung einfach die Messleitung per Krokoklemme an den Schaft des Schraubendrehers geklemmt werden. Dies mindert die Gefahr des Abrutschens.
    Den Drucker einschalten. Hier Vorsicht vor spannungsführenen Teilen!
    Die VRef habe ich bei den Achsen X, Y, Z und den Extrudern auf 0,8V eingestellt.
    Damit fahre ich mit bis zu ca. 130mm/s ohne Schrittverluste. Ggf. ist die Vref in 0,05V Schritten zu erhöhen oder  zu verringern. Messpunkte siehe Bilder.

  • Die neuen Treiber invertieren die Drehrichtung. Deshalb müssen in den Boardeinstellungen
    noch die Laufrichtung der Achsen bzw. Extruder sowie die Referenz Richtung invertiert werden.

Weitergehende Informationen zu den Steppertreibern hier:
https://learn.watterott.com/de/silentstepstick/faq/
https://learn.watterott.com/de/silentstepstick/getting-started/

Nach dem Umbau ist der Drucker nun traumhaft Leise.

Vielen Dank noch an Manfred für die genialen Tipps.

Fehlerquellen



Montagefehler der Verkabelung

In einigen Fällen kommt es zu plötzlichen elektronischen Fehlfunktionen
des Druckers bis hin zum Totalausfall, Display flackern, Knistern etc.

Ursache hierfür sind schlecht verschraubte bzw. lose Kabelverbindungen an
den Anschlussklemmen der Hauptplatine. Die dabei entstehenden hohen
Übergangswiderstände führen zur Erhitzung der Kontakte bis hin zum
Verkohlen der Steckergehäuse.

Darum sind sämtliche Schraubverbindungen der Leitungen auf der Hauptplatine
zu überprüfen und ggf. festzuziehen.


Netz- und USB Kabel, SD Karte

Das mitgelieferte Netzkabel ist qualitativ nicht sehr hochwertig, was sich
durch Kontaktprobleme des Kaltgerätesteckers bemerkbar machen kann
und dadurch zu Ausfällen des Druckers führt.
Dieses sollte man vorsorglich gleich mal gegen ein neues tauschen.

Ebenso kann es zu Übertragungsproblemen mit dem beiliegenden USB Kabel kommen
und darum empfehle ich auch hier dieses gegen ein hochwertigeres zu tauschen.

Immer wieder hatte ich auch Probleme mir der mitgelieferten SD Karte.
Wegen häufiger Lese- und Schreibprobleme hatte ich auch diese getauscht
und die Probleme waren von nun an verschwunden.