Anfängerfragen zur Steuerung eines 3D Druckers

[MilloMille]

Hallo,
ich arbeite zur Zeit an einem Projekt bei dem wir ein 3D Drucker bauen wollen. Das Gerüst steht schon, jedoch wollen wir jetzt die Steuerung entwerfen. Da ich Kenntnisse in der Programmierung und in der Elektrotechnik habe, ist das meine Aufgabe.

Die in dem Internet am meist verbreitete Umsetzung ist (so kommt es mir zumindest vor) ein Raspberry Pi mit einem Arduino Mega und dem RAMPS 1.4.
Meine erste Frage dazu wäre: Warum brauch man alle diese Komponenten? Der Raspberry sliced das 3D Modell und schickt die Koordinaten an den Arduino. Der RAMPS regelt die Stromzufuhr für die Motoren soweit ich das verstanden habe. Aber warum kann das Raspberry nicht alle diese Aufgaben übernehmen (Ich habe wenig Erfahrung mit dem Raspberry wie ihr vielleicht merkt).

Meine zweite Frage wäre welche anderen Möglichkeiten es gibt. Kann ich den Arduino auch über Matlab, LabVIEW oder vielleicht eine App steuern?

Entschuldigung für die dummen Fragen, ihr könnt mir gerne auch Anfänger-Anleitungen empfehlen, die meisten die ich gefunden habe behandeln hauptsächlich den mechanischen Teil. Ich brauche auch Hilfe wie es danach weiter geht.

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Im Endeffekt wollen wir genauso ein System wie AAndre-HB
https://www.roboternetz.de/community...-green-monster
unser Drucker ist ähnlich aufgebaut und auch wir wollen ein Display, bzw. ein Touchscreen anschließen.

[i_make_it]

Hallo,

RAMPS ist ein Arduino Shield.
Das führt eigentlich "nur" die Anschlüsse des Arduino nach draußen und enthällt schon ein paar externe Beschaltungen.
Beim RAMPS sind das eigentlich ein paar Widerstände, Kondensatoren, Jumper, MOSFETs (um 12/24V zu schalten) und Sicherungen.
Die Stromregelung der Stepper erfolgt in den Motortreibern von denen das RAMPS 5 Stück aufnehmen kann.
Mann kann also das RAMPS weglassen wenn man das alles selbst bauen will. Ist halt entsprechend viel Arbeit und am Ende wird man was ähnliches wie das RAMPS haben.
Also hat sich jemand gedacht die Arbeit haben wir uns schon gemacht, ersparen wir den anderen das selbe Rad noch x mal zu erfinden.
Die Motortreiber kann man auch weg lassen und sich selbst H-Brücken Schaltungen entwickeln.
Da wird man dann von der Funktion aber auch wieder was ähnliches rausbekommen wie es schon in einem A9488 oder DRV8825 Modul enthalten ist. (wenn man es diskret aufbaut ist es dann halt entsprechend größer)

Der Arduino ist ein Microcontroller, der arbeitet sein Programm in einer annähernd festen Zeit ab und dass immer wieder.
Wenn man also mehrere Motoren regeln will um eine exakte Bahn im Raum oder in einer Ebene abzufahren ist das ganz nützlich.
Denn so werden die einzelnen Motoren immer im verhältniss zueinander bewegt und zwar so schnell das der Eindruck der Gleichzeitigkeit entsteht.
Wenn man einen Kreis abfährt, ist das so sie wenn mann in Wirklichkeit immer nur in eine Richtung gradeaus fahren kann und dann in die um 90° versetzte Richtung.
Macht man das mit eine Schrittlänge die dem Radius entspricht hat man ein Quadrat. macht man die Schrittlänge entsprechend klein, dann wird es mehr und mehr zu einem Kreis bis man ohne Mikroskop keinen Unterschied mehr feststellen kann.

Den Raspberry kann man auch weglassen, an dessen Stelle kann man auch einen PC nehmen.
Denn der Raspberry ist im Gegensatz zu einem Microcontroller ein Computer mit Betriebssystem und Programmen drauf.
Da kann man dann CAD Software, Slicer etc. (also das Präprozessing das am Ende den G-Code liefert) drauf laufen lassen.
Wie bei jedem PC auch kann es aber auch mal vorkommen das ein Task etwas länger braucht und dann hängt es für einen Augenblick.
Das ist für eine synchrone Motorregelung/-steuerung zur Bahnsteuerung halt tödlich.
Deshalb kann der Raspberry das nicht übernehmen.
Wenn ein mobiler Roboter mal 3mm weiter fährt bevor er auf etwas reagiert macht das nicht viel aus, wenn eine CNC Achse bei einem Radius von 1,5mm 3mm zu weit fährt ist das Teil Ausschuß.

Das ist jetzt alles stark simplifiziert
Hoffe das hilft aber trotzdem etwas zum Verständniss.

Die Kombination Marlin, Arduino, Ramps ist halt so verbreitet, weil damit auch jemand der nicht viel Ahnung von Elektronik und von Programmieren hat zu einem Ergebniss kommen kann.
Motoren, Endstops, Heater & Fan anstecken.
Jumper für die Motortreiber setzen.
Marlin, Parameter anpassen.
Und man hat ein Minimalsystem an Start.

[MilloMille]

Vielen vielen Dank i_make_it das hat mir schon sehr weitergeholfen. Aber wie ist es mit anderen Steuerungsmöglichkeiten. Kann ich auch mit Matlab, Labview oder irgendwie anders eine G-Code erstellen? Was für alternativen gibt es zu der Arduino/RAMPS Kombo?

[i_make_it]

G-Code ist ja CNC-Programmcode.
Der ist in ISO 6983 definiert (Befehlswörter, syntax, etc.)

Ob Matlab oder Labview ein ISO6983 Programm erstellen kann, lässt sich googlen: z.B. "matlab g-code generator".

Normalerweise erstellt man ja ein 3D-Volumenmodell von dem Werkstück mit einem CAD Programm.
Dann nimmt man eine Software für CAD-CAM Kopplung mit der man den Maschinenspezifischen Programmcode erstellt.
Im Fall von 3D-Druckern sind das Slicer, denen man als Paramter die Schichtdicke der Layer, Dicke der Außenkontour und Angaben zum Füllverhalten des Volumens eines Körpers mit gibt.
Der erzeugt dann das G-Code Programm.
Marlin z.B. stellt den G-Code Interpreter, die Bahnsteuerung und noch einiges Mehr zur Verfügung.

Man kann z.B. auch eine PC basierte CNC Steuerung aufbauen.
Üblicherweise nimmt man dann entweder ein Singletask oder ein echtzeitfähiges Betriebssystem um sicherzustellen das man auch die Bahn abfährt die man haben will.
In dem Bereich gäbe es z.B. Mach3 als weit verbreitete Steuersoftware. Wegen dem Umfang, wird Mach 3 aber erher für CNC Fräsen genutzt als zum 3D-Druck (was aber laut Handbuch auch unterstützt wird)

Im RepRap Wiki gibt es eine Liste von Firmware (Marlin etc.) und auch von unterstützten Boards.
http://reprap.org/wiki/List_of_Firmware
http://reprap.org/wiki/List_of_electronics

Im RepRap Wiki findest Du auf die meisten Fragen rund um 3d-Printer Antworten.
Zusätzlich kann man dann mit den verschiedenen Schlagworten noch Google bemühen.

[MilloMille]

Ok super nochmals vielen dank i_make_it. Du bist mir wirklich eine große Hilfe. SO langsam habe ich verstanden wie das alles funktionert.
Ich hoffe das ich auch bald zu dem Forum beitragen kann, wenn ich mich in die Materie eingearbeitet habe.

[i_make_it]

Für die Planung stell Dir erst mal die folgenden Fragen:
- Willst Du schnell oder Genau drucken? (schnell = 3mm Filament, Genau = 1,75mm Filament)
- Wenn Du genau drucken willst, wie filigran? (wechselbare Düse 0,2-0,5mm oder fest 0,4/0,5mm)
- Willst Du nur PLA oder auch andere Werkstroffe drucken? (Heizbett, ggf. temperiertes Gehäuse)
- Wie groß willst Du drucken ? (Abmessungen/Heizbett)

Damit ertellst Du dir ein paar Eckdaten mit denen Du festlegen kannst welche Teile Du für Heater, Extruder, Heizbett, Lüfter, Netzteil (da kommem noch Daten bei der Motor, Heizbett und Extruderwahl dazu), etc.kaufst.

Wenn Du das festgelegt hast, dann kommen so Überlegungen wie Endschalter an einem oder an beiden Enden der Achsen, Bed Leveling, Option für zweiten Extruder, etc.
Das bestimmt dann welches Shield du nimmst z.B. Ramps 1.4 kann 5 Stepper und 3 größere Lasten für Heizbett Lüfter und Extruder ansteuern.

Da muß man bei der Planung bedenken was man alles am Ende mal haben will damit man nicht mittendrinn die Hälfte nochmal neu kauft.
Bie den Motortreibern muß man auch sehen was man an Leistung nemen will. Unter Umständen ist ein Bundle mit Ramps 1.4 und A4988 nicht das was man später braucht.
also erst Sehen was die Treiber können und kosten dann sehen welche Motoren man nimmt und dann ggf. den nächst größeren Treiber nehmen.Und erst dann bestellen.