Rückblick: E3D Motion System und ToolChanger

Die 3D-Druckindustrie testet das E3D Motion System und den ToolChanger 3D-Drucker.

Das vom 3D-Druck-Hardware-Hersteller E3D entwickelte Motion System and ToolChanger ist ein professioneller FFF-3D-Drucker, der den Wurzeln des DIY-3D-Drucks treu bleibt. Konzipiert mit nicht weniger Liebe zum Detail, als wir es von einem Unternehmen erwarten würden, das so gut auf die 3D-Druck-Community eingestellt ist, und mit entsprechender Präzision ausgeführt.

Ich möchte zunächst sagen, dass dieses System anders ist als alle FFF-3D-Drucker, die wir im Labor der 3D-Druckindustrie gehostet haben. Das E3D Motion System verfügt über vier (ja, vier) austauschbare Werkzeugköpfe, die für eine beispiellose individuelle Anpassung von Komponenten ausgelegt sind. Auf diese Weise können Benutzer vier verschiedene Multifunktionswerkzeuge in einem einzigen Druck kombinieren, und das kann eine Mischung aus Extrusionsdruckköpfen, Lasergravierern, CNC-Werkzeugen oder Pick-and-Place-Werkzeugen sein.

Mit einem Preis von 2.010 £ (2.800 $) richtet sich der erste und einzige 3D-Drucker von E3D an Ingenieure und fortgeschrittene Prosumer, die eine hochgradig anpassbare Fertigungsmaschine für die Werkstatt suchen. In den Händen eines erfahrenen Bedieners liegt dieses System weit über seiner Gehaltsstufe.

Die reine Modularität ermöglicht die Anpassung an die Bedürfnisse jedes Benutzers und gewährleistet ein Maß an Flexibilität, das selten zu finden ist. Wichtig ist, dass das Motion System ein Open-Source-Projekt ist, das die RepRap-Wurzeln von E3D widerspiegelt. Daher sind Ersatzteile zum kostenlosen Ausdrucken auf dem GitHub von E3D verfügbar, wo Benutzer Zugriff auf Komponenten wie Kabelabdeckungen, Spulenhalter und Strukturhalterungen haben.

Hardware: Die Qual der Wahl

Das E3D Motion System macht bei der Hardware sicherlich keine Kompromisse und ist daher die erste Wahl für Personen, die gerne herumbasteln. Ein Großteil der Neuheit des Systems liegt in seinem ToolChanger-Mechanismus, der es Benutzern ermöglicht, je nach Bedarf zwischen den Werkzeugköpfen zu wechseln.

Während die Basismaschine entweder mit 4x Direct Drive Hemera-Werkzeugen oder 4x Bowden V6-Werkzeugen angeboten wird, können diese gegen jede beliebige Extruder/Hotend-Kombination des Unternehmens ausgetauscht werden. Wenn Sie beispielsweise das Motion System mit 4 Volcano-Hotends mit hoher Durchflussrate für einen maximalen Durchsatz bei der 24-Stunden-Produktion ausstatten möchten, können Sie dies gerne tun. E3D bietet auch leere Werkzeugsätze an, mit denen Benutzer ihre eigenen Werkzeuge entwerfen können. Eine ganze Reihe neuartiger Open-Source-Zusatztools wie Pastenextruder und Kameraverriegelungen sind online zu finden.

Was die wichtigsten technischen Daten betrifft, so verfügt der Motion System 3D-Drucker über ein Bauvolumen von 300 x 200 x 300 mm. Die erhitzte Borosilikatglasplatte wird auf 200 °C erhitzt, während die maximale Düsentemperatur bis zu 500 °C beträgt. Der Drucker selbst misst 580 x 550 x 800 mm und hat ein Gesamtgewicht von 30 kg. Sie können also davon ausgehen, dass er unter den kleineren Verbrauchersystemen eine herausragende Figur darstellt. Bei der Konnektivität können Benutzer je nach gewähltem Motherboard (Duet Wi-Fi-Motherboard und Duet Ethernet-Motherboard) zwischen Ethernet und WLAN wählen.

Der halbgeschlossene Ganzmetallrahmen ist durch Plexiglasplatten begrenzt und verfügt über ein einfaches, aber robustes Design mit einer CNC-gefrästen X-Achse, leistungsstarken Hiwin-Linearschienen und Original-Gates-Riemen. Die Maschine basiert auf einem CoreXY-Achsenaufbau und wurde mit Blick auf Geschwindigkeit und Genauigkeit gebaut. Das CoreXY-System ist schneller als vergleichbare kartesische oder Delta-Systeme, da es die Trägheit besser bewältigen kann, ohne die Teilequalität zu beeinträchtigen. Wir haben es geschafft, die Druckgeschwindigkeit auf satte 300 mm/s zu maximieren und gleichzeitig feine Funktionsdetails beizubehalten.

Einrichtung von Anfang bis Ende

Wenn Sie auf der Suche nach einem Plug-and-Play-System sind, kehren Sie jetzt um, denn hier werden Sie nicht fündig. Das Bewegungssystem und der Werkzeugwechsler werden vollständig zerlegt geliefert und der Benutzer muss es selbst zusammenbauen. Auch wenn das Fehlen einer physischen Bedienungsanleitung zunächst entmutigend sein mag, können Sie sicher sein, dass alles, was Sie zum Aufbau benötigen, in den Montageanleitungen auf der E3D-Website beschrieben ist.

Obwohl die meisten dieser Leitfäden ausführlich und verständlich sind, dachten wir, dass sich der Abschnitt zur Verkabelung für diejenigen, die nicht viel Erfahrung auf diesem Gebiet haben, als schwierig erweisen könnte – Kabelmanagement ist schließlich eine Kunstform. Eine freundliche Anlaufstelle gibt es im E3D Online 3D Printing Forum. Hier hatten wir das Vergnügen, die unternehmenseigenen, äußerst reaktionsschnellen Inhouse-Ingenieure zu engagieren.

Nach dem Zusammenbau (dies dauerte etwa 15 Stunden) können Benutzer dann in das Duet-Motherboard eintauchen, um die Funktionalität zu verfeinern. Alles ist in der Dokumentation hier beschrieben. Da unser Modell mit der Wi-Fi-Karte geliefert wurde, stellten wir eine Verbindung zur Duet Wi-Fi-Weboberfläche her, wo wir ein benutzerdefiniertes Gcode-Profil für das Laden und Entladen von Filamenten einrichten konnten.

Während Sie den erforderlichen Gcode in den Duet-Foren finden, haben Sie auch die Möglichkeit, je nach Ihren Anforderungen Ihren eigenen zu erstellen. Der folgende Gcode wurde beispielsweise zum Laden von PLA verwendet. An diesem Punkt müssen Sie nur noch die benutzerdefinierte Konfigurationsdatei auf der Weboberfläche ausführen und Ihr Filament manuell einführen.

Der letzte Einrichtungsschritt ist die Kalibrierung von Bett und Werkzeugkopf. Ein ebenes Bett ist eine absolute Notwendigkeit für hochwertige 3D-gedruckte Teile und hilft, Delaminierungsprobleme in den ersten Schichten zu vermeiden. Zu unserer großen Freude verwendet der 3D-Drucker von E3D ein automatisches Sensornivellierungssystem, das die Neigung der Platte an 40 verschiedenen Punkten für den Benutzer präzise misst. Die Werkzeugkopfkalibrierung ist etwas schwieriger und erfordert Benutzereingaben, aber die notwendigen Schritte werden in diesem Handbuch ausführlich erklärt.

Durch die enge Zusammenarbeit mit der Hardware erhalten Benutzer ein außerordentlich hohes Maß an Kontrolle über die Funktionen des 3D-Druckers. Mit dieser Leistung geht auch Verantwortung einher, da Duet-Motherboards bestimmte Sicherheitsfunktionen vermissen lassen, um Benutzer vor sich selbst zu schützen. Beispielsweise verfügt der Drucker über keine Bewegungsbegrenzung für die Motoren. Das heißt, wenn Sie die Platte so programmieren, dass sie sich nach unten bewegt, während sie bereits ganz unten ist, wird sie dies weiterhin versuchen, was die Motoren überlastet. Wir dachten, dass das System als Ganzes ein paar Endanschlagssensoren an den kritischen Komponenten gebrauchen könnte, um ein Sicherheitsnetz zu schaffen.

E3D bietet keinen Slicer für die Verwendung mit dem Motion System und ToolChanger. Obwohl das Unternehmen die Verwendung von Simplify3D empfiehlt, reicht jeder Slicer aus, der Multi-Extrusion unterstützt. Für diejenigen, die nicht bezahlen oder Simplify3D nutzen möchten, ist PrusaSlicer für uns eine großartige Alternative. Außerdem können Benutzer ihre Konfigurationsprofile für zusätzliche Anpassungen entwickeln.

Benchmarking des E3D Motion Systems und ToolChanger

Es ist Zeit zu sehen, woraus der E3D Motion System 3D-Drucker besteht. Unsere Benchmarking-Tests wurden alle entweder mit dem V6-, dem Volcano- oder dem Hemera-Druckkopf in einer Reihe von Polymerfilamenten gedruckt. Wir beginnen mit dem ABS-Benchmarking-Modell der 3D-Druckindustrie, das mehrere kleinere Tests in einem umfassenden Teil zusammenfasst.

Die Ergebnisse waren hervorragend. Wir hatten zunächst einige Bedenken hinsichtlich der weitgehend offenen Struktur des 3D-Druckers, da Schwankungen der Umgebungstemperatur das Drucken mit Filamenten wie ABS erschweren können. Betrachtet man jedoch die verschiedenen Abschnitte unseres Modells, waren diese Sorgen unbegründet.

Der Überhangtest druckte bis maximal 75° einwandfrei. Klingt beeindruckend? Das liegt daran, dass es so ist. Mit vergleichbaren Systemen von durchschnittlich etwa 55° ist dies zweifellos der beste Überhangtest, den wir in den letzten Jahren gesehen haben. Es spricht Bände über die Kompetenz von E3D bei der Entwicklung von Extruderbaugruppen und Kühlsystemen.

In ähnlicher Weise quantifiziert der Überbrückungstest die Fähigkeit eines Systems, horizontal in den Hohlraum zu drucken, der maximal 45 mm beträgt, bevor er sich zu krümmen beginnt. Da der Durchschnitt für diesen Test bei etwa 20–30 mm liegt, hat das Motion System mit Bravour bestanden.

Als wir zum Abschnitt zum Zurückziehen des Geräts übergingen, ist ein kleines Problem aufgetreten. Das Spike-Array war vollständig gedruckt, wies jedoch einige Oberflächenartefakte und eine beträchtliche Menge an Fäden auf. Da E3D-Extruder im Rückzugstest normalerweise hervorragende Ergebnisse erzielen, haben wir dies auf den Versuch zurückgeführt, dünne ABS-Strukturen bei Raumtemperatur zu drucken. Dennoch können die Defekte entfernt werden, ohne die darunter liegenden Strukturen zu beeinträchtigen, und das Modell insgesamt war ein überwältigender Erfolg.

Wir wollten auch sehen, wie das CoreXY-System des 3D-Druckers mit konzentrischen kreisförmigen Strukturen umgehen würde, also haben wir den kreisförmigen Flugbahntest ausprobiert. Bei diesem Test ermitteln wir die Differenz zwischen den Sollmaßen und den tatsächlich aufgedruckten Maßen und erhalten so einen Eindruck davon, wie maßhaltig das System ist. Wenn man die Normalverteilung der Ergebnisse untersucht, kann ein Mittelwert der Differenz von weniger als 0,1 mm und eine Standardabweichung von weniger als 0,05 mm als „wiederholbar“ angesehen werden.

Die Ergebnisse waren gelinde gesagt ausgezeichnet, mit einem durchschnittlichen X-Achsen-Versatz von nur 0,022 mm, einem Y-Achsen-Versatz von 0,025 mm und einer durchschnittlichen Standardabweichung von 0,026 mm. Als Referenz: Industrielle FFF-Systeme können manchmal Maßgenauigkeiten von bis zu 0,1 mm aufweisen, was sie für hochpräzise technische Projekte in Branchen wie dem Automobilwerkzeugbau qualifiziert. Für den Preis des E3D werden Sie kaum einen FFF-3D-Drucker mit einer vergleichbaren Maßhaltigkeit finden, was die Kosteneffizienz des Hochleistungssystems weiter unterstreicht.

Echte Anwendungstests

Anschließend stellen wir das E3D-Bewegungssystem anhand einiger Teile und Projekte auf die Probe, die ein typischer Benutzer in der Werkstatt in Angriff nehmen könnte. Zunächst ging es um eine Oberfräsenführungsplatte – ein funktionsfähiges Ersatzteil, das von unseren Ingenieuren für den 3D-Druck und die Installation auf der Oberfräse des Motion Systems entwickelt wurde. Da die Führungsplatte keinen hohen Belastungen oder Temperaturen ausgesetzt sein sollte, haben wir uns für ein sehr einfaches PLA-Teil entschieden. Das Bauteil wurde fehlerfrei gefertigt und passte wie angegossen zu unserer Oberfräse.

Als nächstes folgte der mechanische Drucktest. Für diesen Test haben wir uns für einen funktionalen Kamera-Slider entschieden. Diese Halterung verfügt über mehrere Getriebesysteme, die zusammenarbeiten, um eine professionelle Kamera entlang einer Führungsschiene zu führen. Da das System manuell zusammengebaut werden musste, zeigte sich, wie eng die Toleranzen beim Motion System waren. Der Kamera-Slider war in der Tat ein großer Erfolg und kann für eine ganze Reihe von Videografieprojekten verwendet werden.

Natürlich mussten wir auch die Dual- (und Triple-)Extrusionsfähigkeiten des Motion Systems bei einigen Multimaterialdrucken ausprobieren. Das Drachenei unten ist eine PLA/PLA-Kombination, während die gestreifte Eidechse mit PLA/PLA/ABS noch einen Schritt weiter geht. Beide Modelle wurden wie abgebildet in 3D gedruckt, ohne dass eine zusätzliche Montage erforderlich war.

Bei genauerem Hinsehen erkennen wir, dass beide Modelle auf sehr hohem Niveau gefertigt wurden. Das Ei weist aufgrund der Häufigkeit der Farbveränderungen leichte Blutungen an den Grenzflächen auf, aber die Oberflächen sind glatt und das Teil als Ganzes ist fest. Die Eidechse hingegen ist praktisch perfekt. Die Materialgrenzen sind alle sehr klar definiert und das Modell fühlt sich an, als ob es nur ein durchgehendes Material sein könnte – ein großer Gewinn für das Motion System.

Zum Schluss haben wir noch den TPU-Vasentest. Es wird empfohlen, zum Drucken mit dem flexiblen Filament einen Extruder mit Direktantrieb zu verwenden. Dieser Test gab uns daher einen Eindruck davon, wie leistungsfähig der E3D Hemera-Extruder des Systems war. Das Ergebnis war ausgezeichnet, ohne Oberflächenfehler oder Unvollkommenheiten. Die Vase nimmt trotz erheblicher Verformung wieder ihre ursprüngliche Form an.

Das Urteil

Letztendlich ist der 3D-Drucker E3D Motion System einer der besten Werkstattbegleiter, die wir je getestet haben. Vorausgesetzt, Sie sind bereit, einen Samstag damit zu verbringen, das Ding zusammenzubauen, und Sie haben ein Händchen fürs Heimwerken, dann ist das hier ein Muss. Die bemerkenswerte Druckqualität – gepaart mit der umfassenden Anpassbarkeit des Systems – macht es zu einem leistungsstarken Werkzeug, das Sie in Ihrem Arsenal haben sollten.

Das heißt jedoch nicht, dass es perfekt ist, da das System ein paar sorgfältigere Designüberlegungen vertragen könnte. Erstens würde ein magnetisches Druckbett Wunder bei der Teileentfernung bewirken. Das System könnte auch einen Satz auslaufsicherer Platten und Filamentabfallbehälter verwenden, um sicherzustellen, dass keine unerwünschten Spaghetti herumliegen. Ein paar Premium-Zusätze wie ein Filament-Auslaufsensor und ein optionaler Baukammerdeckel wären ebenfalls toll.

Letztlich handelt es sich hierbei letztlich um geringfügige Kritikpunkte, da der E3D wie beworben funktioniert und den Benutzern Fertigungsmöglichkeiten bietet, die über die eines normalen FFF-Druckers hinausgehen. Für unter 2.500 £ ist die Möglichkeit, vier einzelne Werkzeugköpfe individuell anzupassen, unübertroffen und das Potenzial für Einfallsreichtum ist praktisch grenzenlos. Wenn Sie auf der Suche nach einem leistungsstarken Fertigungsmotor zu einem günstigen Preis sind, können wir Ihnen das E3D Motion System und den ToolChanger nur wärmstens empfehlen.

Kaufen Sie hier das E3D Motion System und den ToolChanger 3D-Drucker.

Technische Spezifikationen

Abonnieren Sie den Newsletter der 3D-Druckindustrie, um die neuesten Nachrichten zur additiven Fertigung zu erhalten. Sie können auch in Verbindung bleiben, indem Sie uns auf Twitter folgen und uns auf Facebook liken. Sind Sie auf der Suche nach einer Karriere in der additiven Fertigung? Unter 3D-Druck-Jobs finden Sie eine Auswahl an Stellen in der Branche. Das Bild zeigt das E3D-Bewegungssystem und den ToolChanger. Foto über E3D.

Kubi Sertoglu hat einen Abschluss in Maschinenbau und verbindet eine Affinität zum Schreiben mit einem technischen Hintergrund, um die neuesten Nachrichten und Rezensionen zur additiven Fertigung zu liefern.