3D-Drucker mit Roboterarm

[Joe23]

Hallo Mirxx,

wenn du solch einen 3D-Drucker mit einem Roboterarm bauen willst, gibt es in meinem Augen nur 3 Ansätze:

- 3 translatorische Achsen (X,Y,Z), aufgebaut wie eine CNC Fräse
- 3 rotatorische Achsen, Delta-Roboter mit Parallelkinematik
- 2 rotatorische, 1 translatorische Achse -> Scara Roboter ohne Drehgelenk der Handachse

Im Prinzip muss du nur deine Anforderungen bewerten und entscheiden, welche die beste Variante ist.

Aus deinen Posts entnehme ich folgende Anforderungen:

- Benötigter Arbeitsraum ca. 10cm x 20 cm
- Handlingsgewicht maximal 500g
- Positioniergenauigkeit <0,1 mm
- Wiederholgenauigkeit <0,1 mm

Für diese Anforderungen funktionieren alle 3 Prinzipien, es kommt halt nur darauf an, welche finanziellen Mittel man hat und investieren möchte.

Am billigsten ist sicherlich der Portalaufbau über Schrittmotoren/Spindeln. Hier spielt auch keine Rolle wenn sich dein Arbeitsraum vergrößert oder das Gewicht des Druckkopfes ansteigt. Nachteil ist hier die geringe Verfahrgeschwindigkeit, was aber in deinem Falle nichts ausmachen sollte.

Der größter Vorteil des Delta Roboters ist die mögliche Geschwindigkeit des Roboters wegen der geringen Massen, diese kannst du aber bei dem Druckkopf sowieso nicht nutzten. Daher ist dieses Prinzip eher ungeeignet.

Die teuerste Variante ist der Scara-Roboter, da hier neben den hochgenauen Antrieben zusätzlich noch ordentlich in die Mechanik investiert werden muss. Im Vergleich zum Delta Roboter können hier doch deutlich höhere Traglasten realisiert werden.

Gruß Joe

[Joe23]

Hallo Mirxx,

deine Postioniergenauigkeit ist für Hobby Projekte extrem hoch.

Je nach Antrieb kann das nur folgendermaßen funktionieren:

- Antrieb, entweder Schrittmotor oder DC-Motor mit Inkrementalgeber
- Spielfreie Untersetzung, möglichst hoch (> 50) (Zahnriemen, Spindel, Plantengetriebe)

Ausgehend von deinem Ausleger von 150 mm benötigst du eine Winkelauflösung von 0,038 Grad für eine Positioniergenauigkeit von 0,1 mm. Ausgehend von der Basis das du auf diese Winkelauflösung nicht genau positionieren kannst, (z.B. bei einem Impulsgeber wird immer auf mehrere Impulse 2-3 genau positioniert), sollte diese wohl noch etwas höher sein.

Was definitiv nicht funktionieren wird:

- Modellbau-Servos mit alternativem Geber, selbst die hochwertigen Servos mit Metallgetrieben haben Spiel im Bereich von schätzungsweise 30 Winkelminuten. Ausgehen von deinem Ausleger mit 15 cm Länge hast du hier schon 1,3 mm Umkehrspiel
- Kostengünstiger Antrieb und einen hochwertigen Geber direkt an die Drehachse setzten, selbst mit extrem höchsten Auflösungen muss dein Getriebespiel im Antrieb ausgeregelt werden -> Schwingungen am Endeffektor über deinem Vorgabemaß

Gruß

[goara]

Ich würde die Kinematik auf kartesisch aufbauen, also wie eine "normale CNC", das hat mehrere Vorteile:
- Die Steuerung ist einfach, keine Koordinatentrafo benötigt
- während dem Drucken wird die Z-Achse nicht bewegt, bei einem Flexpicker mit parallelkinematic ist es extrem schwer die Z Position immer konstant zu halten, ausserdem kostet es unnötig Energie da immer alle 3 Motoren laufen müssen
- Bei einem Scara bot müsssen auch immer beide Motoren laufen obwohl du beim drucken meist nur gerade linien (Füllmaterial drucken) fährst, die du so ausrichten kannst dass immer nur eine Achse läuft.

Was gegen den kartesischen Aufbau spricht, ist dass es halt langweilig ist, alleridngs macht es hier wirklich Sinn und auch die Genauigkeiten von 0.1mm im Raum PV sind so gut erreichbar.