Direktantrieb für Ender 3 (& Pro) – Schritt für Schritt

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Die beiden 3D-Drucker Ender 3* und Ender 3 Pro* sind zwei der beliebtesten FDM-Drucker ihrer Preisklasse – und das zu Recht! Sie überzeugen durch ihre hohe Qualität bei einem niedrigen Preis.

Irgendwann stößt du jedoch an die Grenzen dieser beiden Drucker. Mit den verwendeten Bowden Systemen sind scharfe und genaue Ecken und Kanten kaum möglich. Auch schleichen sich durch den Standard-Antrieb Fehler wie Stringing und andere Probleme ein.

Bei einem Direktantrieb ist der Extruder direkt auf dem Druckkopf montiert, wodurch weniger Leistung für die Extrusion benötigt wird. Die Extrusion wird zu einer “direkten Extrusion” – daher der Name.

Das hier brauchst du, um deinen Ender 3 oder Ender 3 Pro mit einem Direktantrieb auszurüsten:

• Schrittmotor-Verlängerungskabelkabel (Link*)
• Halterung für die Motorhalterung (3D-gedruckt, Pläne dazu gibt es z.B. auf thingiverse.com)
• Inbusschlüssel 
• zweiseitiger Schraubenschlüssel

Der Vorteil an einem Direktantrieb für deinen Ender 3 oder Ender 3 Pro ist, dass du nicht nur die oben genannten Probleme minimieren und genauer drucken kannst, sondern auch besser mit flexiblem Filament drucken kannst. Unter anderem wird zum Beispiel die Strecke zwischen Düse und Extruder kürzer, was mit dem Rückzug des Filaments hilft.

Direktantrieb für Ender 3 und Ender 3 Pro

Der Ender 3 und Ender 3 Pro sind zwei sehr beliebte FDM-3D-Drucker. Das verdanken sie ihren niedrigen Preisen und ihrer hohen Qualität. Wenn du eines dieser Geräte hast, dann arbeitest du mit einem Bowden-Laufwerk-Drucker. 

Die Führung des Filaments läuft in diesem System über eine lange PTFE-Röhre, was möglicherweise Einzugsproblemen verursacht. Hieraus können wiederum Probleme mit den Fäden entstehen. Mit einem einfachen Upgrade auf einen Direktantrieb Extruder kannst du jedoch nicht nur mit flexibleren Materialien drucken, sondern auch die Extrusion insgesamt verbessern. 

Direktantrieb bedeutet, dass der Extruder auf dem Druckkopf montiert ist, was eine „direkte“ Extrusion ermöglicht. Hieraus folgt, dass der Motor das Filament leichter durch die Düse schieben kann und hierbei nicht so kraftvoll ist wie bei der Bowden-Extrusion. Zusätzlich gibt es einen schnelleren Rückzug mit weniger Platz zwischen Extruder und Düse. 

Was Brauche ich zur Installation eines Direktantriebs?

Bevor wir dir eine Schritt-Für-Schritt-Anleitung zur Installation eines Direktantriebssystems für deinen Ender 3 (Pro) gebe, solltest du sicherstellen, dass alle benötigten Materialien und Werkzeuge vorhanden sind. 

Ebenso musst du wissen, dass diese Anleitung nur eine Methode aufzeigt. Daneben gibt es noch andere Möglichkeiten, dieses System zu installieren.

Es existieren viele verschiedene Kits für die Konvertierung des Ender 3 (Pro) in ein Direktantriebssystem, wie dieser hier: 

Solch ein Kit kostet zwar mehr als die DIY Variante, ist dafür aber auch schneller umgesetzt.

In diesem Guide wird jedoch darüber nachgedacht, welche Möglichkeiten es für dich gibt, an ein kostengünstigeres Setup zu kommen. So ein System erfordert nur den Kauf eines günstigen Teils und ein 3D-gedrucktes Teil sowie einige Werkzeuge, die mit dem Ender 3 gemeinsam geliefert werden. 

Beachte, dass dieses Setup sehr gut im Sinne des vorgesehenen Zwecks funktioniert und dafür nur ein Bruchteil des Geldes, welches ein Bausatz kostet, aufgewendet werden muss. 

Zwar kann ein Bausatz für manche Nutzerinnen und Nutzer etwas einfacher aufzustellen sein und mehr Stabilität bieten. Dafür leiten wir dich bei der kostengünstigeren DIY-Direktantrieb-Installation durch das gesamte Setup.

Für die DIY-Installation benötigte Teile sind:

• Schrittmotor-Verlängerungskabelkabel (Link*)
• Halterung für die Motorhalterung (3D-gedruckt)

Die 3D-gedruckte Halterung benötigt sehr wenig Filament und du kannst jedes beliebige Material verwenden, wobei PETG* wegen seiner Festigkeit empfohlen wird. 

Auf thingiverse.com finden sich einige Pläne für die Motorhalterung.

Stell die Fülldichte nicht zu hoch ein, da das Gewicht die Druckqualität beeinflussen kann. 

Du willst schließlich keine Ringbildung oder Vibrationen in deinem Druck. Bewährte Einstellungen sind eine Schichthöhe von 0,2 mm und eine Fülldichte von 40%. 

Du kannst auch Stützen und eine Krempe für zusätzliche Bett-Haftung verwenden.

Für die DIY-Installation benötigte Werkzeuge sind:

• Inbusschlüssel 
• zweiseitiger Schraubenschlüssel

Stell bevor du anfängst unbedingt sicher, dass der 3D-Drucker ausgeschaltet ist und kein Filament geladen wird.

Installationsschritte

1. Nimm den Draht des Extruders vom Extruder ab. Trenne das PTFE-Rohr und die PTFE-Koppler, sowohl vom Anleger als auch vom Heißanschluss.
2. Verwende einen kleinen und einen mittelgroßen Inbusschlüssel, um das Zuführsystem des Extruders von Motor und Halterung abzuschrauben. Achte bei der Entfernung der letzten Schraube darauf, den Motor des Extruders festzuhalten, damit er nicht herunterfällt. Lege diese Teile anschließend einfach beiseite.
3. Verwende einen kleinen Inbusschlüssel, um den Mantel des Lüfters und den Auto-Bett-Nivellierungssensor (wie der BLTouch*) abzuschrauben, wenn du einen hast.
4. Verwende einen größeren Inbusschlüssel sowie den zweiseitigen Schraubenschlüssel, um die beiden Exzentermuttern auf der oberen Hälfte abzuschrauben. Das sind diejenigen, welche den X-Achsenschlitten an der Extrusion entlang rollen. Achte darauf, die Gürtelclips nicht herauszuziehen. Lege die Lager, Exzentermuttern und Abstandhalter zur Seite.
5. Platziere die 3D-gedruckte Halterung auf dem X-Achsenwagen. Dann musst du das Ganze schieben, um es an seinen Platz zu bringen.
6. Schraube die beiden Schrauben und Exzentermuttern wieder ein, jetzt ohne Abstandshalter.
7. Schraube die beiden Schrauben ab, welche das Hot-End des Schlittens halten. Schraube dann den PTFE-Koppler erst einmal genau an diesem Ende fest. Bringe das Hot-End jedoch noch nicht wieder an.
8. Lege den Motor mit dem Kabelanschluss nach oben in die 3D-gedruckte Halterung. Schraube das Zuführsystem auf der anderen Seite der Halterung fest, um sicherzustellen, dass alle vier Schrauben vorhanden sind. Achte darauf, dass das Gewindeteil für den PTFE-Koppler nach unten gerichtet bleibt.
9. Schraube den PTFE-Koppler am Motorende (Zubringer) auf.
10. Schneide ein 10 cm großes Stück aus dem PTFE-Rohr heraus, klebe es auf das Hot-End und lege das Hot-End direkt neben die Schraublöcher, um zu sehen, ob das Rohr die richtige Länge hat. Wenn es zu lang sein sollte, schneide nur eine kleine Menge Schläuche ab. (Du kannst später immer noch mehr abschneiden, wenn es nach wie vor zu lang ist.) Wiederhole diesen Vorgang bis sich die Röhre von dem Zubringer Systemkoppler bis zum Boden der Innenseite des Hot-Ends erstreckt.
11. Verbinde das Hot-End des X-Achsenwagens mit dem PTFE-Rohr und befestige es anschließend an der Zuführanlage. 
12. Mach das Fächertuch wieder fest. Wenn du einen BLTouch-Sensor* oder einen anderen Bettrichtungssensor hast, fixiere ihn über dem Mantel des Lüfters (nicht dahinter).

Finale Checks

Verändere die Einzugsstufen 

Ändere in den Slicer-Einstellungen den Einzug auf ungefähr 1 mm und die Geschwindigkeit auf zirka 27 mm/s. Du kannst diese Einstellungen auch ein wenig höher setzen, wenn du eine Menge Zeichenketten siehst. Aber denke daran, dass zu viel Zurückziehen einen Düsenstau verursachen kann.

Vergewissere dich, dass der Hot-End-Lüfter immer eingeschaltet ist.

Da dieses Setup ein 3D-gedrucktes Teil verwendet, muss der Lüfter eingeschaltet sein, damit das Zubringersystem nicht mittendrin schmelzen kann. 

Ziehe oder lockere die Exzentermuttern 

Um zu sehen, ob sie zu eng oder zu locker sitzen, bewege den X-Achsenwagen. Wenn das Wälzlager (sieh dir alle drei an) nicht rollt, solltest du die Exzentermuttern lockern. 

Achte darauf, dass alle Lager rollen und nicht zu locker sind, da ein lockerer X-Schlitten zur Bildung von Ringen und schlechter Druckqualität führen kann. 

Der X-Achsenwagen sollte stabil sein, aber trotzdem reibungslos rollen. 

Senke die Druckgeschwindigkeit

Eine zu hohe Druckgeschwindigkeit könnte bei diesem Setup die Druckqualität aufgrund des gesamten Gewichts auf der Düse merklich verringern. Du kannst das Tempo immer erhöhen, um so eine relativ konsistente Druckqualität aufrechtzuerhalten. Zuerst ist es jedoch ratsam, einige Tests durchzuführen.

Tipps zum Direktantrieb

Zum Abschluss gibt es noch ein paar Tipps und Tricks für dein neues Direktantriebssystem.

Rekalibriere die Bett-Nivellierung

Wie immer, nach einer signifikanten Änderung an dem Hot-End, solltest du, wenn ein BLTouch* oder andere Auto-Bett-Nivellierer verwendet werden, eine vollständige Rekalibrierung durchführen, da zusätzliches Gewicht den Abstand zwischen der Düse und dem Bett verändern kann. 

Bessere Positionierung des Filaments 

Wenn du die Filament-Spule deines Ender 3 oder Ender 3 Pro senkrecht zur X-Achse des Druckers bewegst, kann die Spannung auf dem Motor minimiert werden.

Rekalibriere die E-Schritte 

Ender 3-Benutzerinnen und Benutzer finden oft, dass sie die E-Schritte auf Ihrem Drucker und möglicherweise sogar die Durchflussrate neu kalibrieren sollten.

Überprüfe die Gurte 

Wenn der X-Achsen-Gürtel während des Aufbaus abgerissen wurde, mach dir deswegen keine Sorgen. Alles, was du dann tun musst, ist, den Gurtstraffer auf der linken Seite zu lösen und den Gurt wieder an dem X-Achsenwagen zu befestigen. 

Danach musst du den Gürtel wieder an dem Gurtspanner festmachen. (Hierfür solltest du ein wenig ziehen.) Vergiss nicht, ihn zu straffen, wenn du fertig bist.

Kurze Vorstellung der Beliebten Ender 3er Serie

Ender 3

Creality brachte den 3D-Drucker Ender 3* im März 2018 auf den Markt und seitdem ist er einer der besten und beliebtesten 3D-Drucker seiner Preisklasse.

Auch sein Nachfolger, den wir hiernach auch noch kurz vorstellen, ist ein super 3D-Drucker.

Sollte deine Wahl auf dieses Modell fallen, bietet es dir folgende Vor- und Nachteile:

Das Druckbett vom Ender 3 (Pro) zu nivellieren ist aber nicht so kompliziert wie es sich anhört. Wir haben in unserem Guide die einfache Papier Methode vorgestellt: Ender 3 (Pro) Druckbett Nivellieren – Die Papiermethode

Ender 3 Pro

Auch von Creality ist das Nachfolgermodell Ender 3 Pro*, welches im September 2018 auf den Markt gekommen ist.

Sollte deine Wahl auf diesen Drucker gefallen sein, bietet er dir folgende Vor- und Nachteile:

Anwendungen von 3D-Druckern 

3D-Druck ist ein Herstellungsverfahren, bei dem das zu verarbeitende Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, um so ein dreidimensionales Produkt zu erzeugen. Gesteuert wird das Ganze durch Computer. Verwenden lassen sich einer oder mehrere Stoffe. 

Diese können sowohl in flüssiger, als auch in fester Form vorliegen. Gewünschte Formen und Maße werden vor der Produktion festgelegt. Der Herstellungsprozess beinhaltet verschiedene Aushärtungen oder Schmelzungen.

Materialen, welche hierfür verwendet werden können, sind beispielsweise Keramiken, Kunstharze, Kunststoffe und Metalle. Inzwischen hat man aber auch passende Stoffe auf Graphit- oder Kohlenstoffbasis entwickelt.

3D-Druck ist eine formende Methode. Jedoch braucht man für ein ganz bestimmtes Resultat keine besonderen Formen, die dem Ganzen jene Geometrie geben, welche es haben soll.

Genutzt wird dieses Verfahren mittlerweile in den verschiedensten Bereichen. 

Einige Beispiele sind Handwerk, die künstlerische und die Designbranche, Schmuck- und Modeindustrie, Architektur, Modellbau, Maschinenbau, FabLabs, Automobilbau, Bauverfahren, Verpackungsindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie, Medizin- und Zahntechnik sowie Bioprinting. 

Auch zu wissenschaftlichen Zwecken arbeitende Laboratorien wenden diese Technik an. Überdies kann man Ersatzteile für den Eigengebrauch mit einem 3D-Drucker anfertigen.

Produzieren lassen sich mit dieser Technologie große Mengen von kleinen Bauteilen. Aber auch Unikate können so hergestellt werden. Dies geschieht besonders im medizintechnischen Bereich und in der Schmuckindustrie. Besonders stehen auch geometrisch sehr komplexe Objekte mit Funktionsintegration im Fokus. Jene können als Einzelstücke oder in kleineren Serien angefertigt werden.

Mit der Zeit hat sich das Spektrum der Anwendung von 3D-Druck stark erweitert. Zu Anfang fokussierte sich die Nutzung noch in erster Linie auf die Produktion von Modellen oder Prototypen. Später wurde dann damit begonnen, Werkzeuge herzustellen. Inzwischen werden auch Fertigteile, deren erforderliche Mengen relativ klein sind, auf diese Weise gemacht.

Doch welche Vorteile bietet die Verwendung eines 3D-Druckers den Nutzerinnen und Nutzern ganz konkret? Im Gegensatz zu anderen Produktionsverfahren müssen dabei weder Formen hergestellt noch ausgewechselt werden, was beides jeweils mit einem gewissen Aufwand verbunden wäre. Zudem ist der ganze Vorgang energetisch günstiger. 

Dies gilt ganz besonders dann, wenn das Herstellungsmaterial lediglich ein einziges Mal in den gewünschten Maßen aufgetragen werden soll. Ebenso kann man mehrere Bauteile unterschiedlicher Art auf einer Maschine anfertigen. Auch die Herstellung hochkomplexer Geometrien ist möglich.

Bezüglich des 3D-Drucks sind bis heute viele unterschiedliche Verfahren entwickelt worden. Hierbei können verschiedene Materialien eingesetzt werden.

Verwandter Artikel: 40 Filament-Typen vorgestellt – großer Guide mit Tabelle

Funktionsprinzip Ender 3 und Ender 3 Pro

Der Ender 3 und der Ender 3 Pro von Creality funktionieren beide nach dem Fused-Deposition-Modeling (FDM), welches man ebenfalls als Fused-Filament-Fabrication (FFF) bezeichnen kann. Auf Deutsch wird diese Variante auch Schmelzschichtung genannt.

Wie sich bereits aus dem Namen des Verfahrens herleiten lässt, wird dabei das gewünschte Objekt schichtweise aus geschmolzenem Kunststoff zusammengesetzt. Dies ist die klassische Methode. Technische Neuerungen haben es jedoch ermöglicht, dass man auch geschmolzenes Metall einsetzen kann.

Für das FDM bzw. FFF ist es zunächst erforderlich ein Raster aus Punkten auf eine Fläche aufzutragen. Zu diesem Zweck schmilzt man den drahtförmigen Kunststoff oder das drahtförmige Wachsmaterial, indem es erwärmt und somit verflüssigt wird.

Als nächstes trägt man mittels Extrusion die Punkte auf. Hierfür wird eine Düse verwendet. 

Dann werden die Punkte abgekühlt, mit dem Zweck sie an der entsprechenden Position zu erhärten. Um das Objekt aufzubauen, fährt die Maschine mehrfach und Zeile für Zeile eine Arbeitsebene ab. Gleich einer Stapelung wird die Arbeitsebene dann Schicht für Schicht nach oben verschoben. 

So entsteht letztendlich der Gesamtkörper. Abhängig von der Situation bewegt sich die Dicke der Schichten in einem Bereich von 0,025 bis 1,25 mm. Im Laufe des Aufbaus werden die Schichten zu einem einheitlichen Komplex verbunden.

Auf diese Weise ist die Herstellung von Voll- und Hohlkörpern möglich. Welche Wandstärken ein Hohlkörper aufweist, hängt von dem 3D-Drucker ab, welchen man verwendet. Zum Beispiel kann der Mindestwert hierfür 0,2 mm betragen.

Möchte man hervorspringende Teile an der Konstruktion installieren, so ist das bei diesem Verfahren meistens nur über Stützkonstruktionen möglich. Ein solches Teil kann aus Styropor, Pappe oder vergleichbaren Materialien sein. Eine Alternative ist, dass man dem Körper über den 3D-Drucker Stützstrukturen hinzufügen kann.

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