In meiner Maturarbeit beschäftige ich mich mit meinem 3D Drucker. Dabei werde ich meinen zuvor selbst konstruierten Drucker aus der Projektarbeit weiterentwickeln (Müller D.S. und Aras D. (2015). Konstruktion eines 3D Druckers, Aarau). Bis jetzt ist der Drucker in der Lage, mit einem permanent angeschlossenen externen Computer einfache Teile langsam auszudrucken. Das Bedienen des Druckers ist bislang nur durch mich möglich, da die Benützung zu kompliziert ist und zu viele betriebliche Abläufe nötig sind. Mein Ziel ist es deshalb, den Drucker aus seiner Prototypphase zu bewegen und in eine Alpha-Test-Version4 zu verwandeln. Dies führt zu meiner Konstruktionsidee:

Den selbstkonstruierten, mobilen 3D Drucker verbessern und erweitern, um dessen Qualität, Funktion und Benutzerfreundlichkeit zu steigern.

Im Einzelnen werde ich folgende Hauptziele verfolgen:

• Der Drucker soll autonomer arbeiten. Das heisst, es soll kein permanent angeschlossener externer Computer mehr benötigt werden. Die Inbetriebnahme soll unter anderem durch Endstops verkürzt werden.
• Die Benutzerfreundlichkeit soll gesteigert werden. Das bedeutet, dass das Bedienen so vereinfacht werden soll, dass ein Laie den Drucker mithilfe einer Anleitung selbständig bedienen kann.
• Die Druckqualität soll gesteigert werden. Das bedeutet, dass die Mechanik und gegebenenfalls die Software angepasst werden, um Teile sowohl schneller als auch präziser ausdrucken zu können.

Verwendete Programme:

123D Design
Fusion 360
Astroprint (Webdienst)
Office Word 2013
Adobe Indesign CC

Es wurden zahlreiche Werkzeuge und Hilfsmittel benützt wie
CNC-Fräsen aus dem PSI
andere 3D Drucker
Slicer
Induktionsschalter
RasperryPi
etc..
Ich bitte sie die genauen Angaben der Maturarbeit zu entnehmen.

Ich, Dominic Müller, arbeitete alleine an diesem Projekt. Somit musste das Wisse und die Fähigketen, wie der Umgang mit CAD-Programmen und die Funktionsweise einzelner Bauteile, selbst erlernt werden. Jedoch konnte ich auf Hilfe von Ausstehenden Personen zurückgreifen. Diese ermöglîchten mir eine methodische Ausarbeitung, Herstellung von Bauteilen oder griffen mir in sonstlicher Weise unter die Arme.
Herzlich Bedanken möchte ich mich dabei bei:

• Dr. Nicolas Ruh, Kantonsschullehrer an der NKSA – Betreuer der Maturarbeit und Klassenlehrer 
• Alain Wenger, selbstständiger Modellbauer in Bern – Wesentliche Hilfe bei der Umsetzung der Achsenführungen  
• Dr. med. Helmut Strack, Amateurfunker – Schenkung eines Raspberry Pi mit Zubehör 
• Daniel Ludäscher, Stiefvater und leidenschaftlicher Hobbyhandwerker – Hilfe bei der Montage 
• Rino Stutz, Mechaniker am Paul Scherrer Institut in Villigen – Herstellung der Achsenführungen mit einer CNC Fräse 
• Dipl. Ing. Ramun Hofmann, Projektleiter von 98Grad in Bern – Beratung bezüglich der möglichen Optimierungen und Bereitstellung im Fablab Bern

Alle nicht speziell urheberrechtlich gekennzeichneten Bilder wurden von Dominic Müller mit einer Nikon D5000 fotografiert.
Abbildung 1: Arduino Mega (RAMPS, 2015) ............................................................................................. 4 Abbildung 2: Ramps Shield (RAMPS 1.4, 2015) ....................................................................................... 5 Abbildung 3: Trim Potentiometer ......................................................................................................... 13 Abbildung 4: Lösung für Skipping Steps ................................................................................................ 13 Abbildung 5: Spannungsabfall ..............................................................................................................14 Abbildung 6:Mosfet .............................................................................................................................14
Abbildung 7: Neues Netzteil ................................................................................................................ 15 Abbildung 8: Versionen der Linearlagerhalterungen ................................................................................ 17 Abbildung 9: Linearlager LMK8UU ........................................................................................................ 17 Abbildung 10: Abstandshalter .............................................................................................................. 17 Abbildung 11: Krümmung des Schrittmotors.......................................................................................... 18 Abbildung 12: Bohrlöcher des Motorhalters ........................................................................................... 19 Abbildung 13: Eckwinkel .....................................................................................................................19 
Abbildung 14: Zahnriemen Laufbahn .................................................................................................... 19 Abbildung 15: Zahnriemen Befestigung .................................................................................................19 Abbildung 16: Zahnriemenhalter .......................................................................................................... 20 Abbildung 17: Krümmung der Führungsstangen ..................................................................................... 21 Abbildung 18: Mutternhalter unten ....................................................................................................... 21 Abbildung 19: Mutternhalter oben ........................................................................................................ 21 Abbildung 20: Programmierung der CNC Fräse ...................................................................................... 23 Abbildung 21: Fräsvorgang ................................................................................................................. 23 Abbildung 22: Achsenführungen .......................................................................................................... 23 Abbildung 23: Herstellung der Führungswellen ...................................................................................... 24 Abbildung 24: Kupplungen (links vorher, rechts nachher) ........................................................................ 25 Abbildung 25: Spannungswandler ........................................................................................................ 26 Abbildung 26: Druckqualitätsvergleich Würfel......................................................................................... 27 Abbildung 27: Druckqualitätsvergleich Planetary Gear ............................................................................ 27 Abbildung 28: Zahnriemenhalter ......................................................................................................... 29 Abbildung 29: Druckkopfhalter ............................................................................................................ 29 Abbildung 30: SD-Kartenleser ............................................................................................................. 30 Abbildung 31: Bedienfeld .................................................................................................................... 30 Abbildung 32: Der Mobile3DDrucker 2.0 ............................................................................................... 34 Abbildung 33: Anschlüsse RAMPS (RAMPS 1.4, 2015) ............................................................................. 49 Abbildung 34: Stromanschluss ............................................................................................................ 51 Abbildung 35: Schieben des Druckbereichs ........................................................................................... 52 Abbildung 36: Spulenhalterung ............................................................................................................ 52 Abbildung 37: Spulenhalterung 2 ......................................................................................................... 52 Abbildung 38: Bedienfeld .................................................................................................................... 53 Abbildung 39: Display ........................................................................................................................ 53 Abbildung 40: Astroprint Meldung (Astroprint, 2015) ............................................................................. 55 
 
 

Das Projekt erstreckte sich insgesammt auf zwei Jahre, aufgeteilt in zwei Arbeiten. Durch die hohe Anzahl der Tätigkeiten ist es nicht möglich genaue Angaben über die Dauer anzugeben. Jedoch ist der Aufwand jeder Tätigkeit in der Maturarbeit zu entnehmen. Somit ist ersichtlich, dass eine Installation von LED-Streifen sehr viel weniger Zeit in anspruch nahm als beispielsweise die Modellierung und Herstellung des Druckkopfhalters oder der Achsenführungen. Abgeschlossen wurde die Arbeit jedoch im Oktober 2015.