MPCNC: Mostly Printed CNC Nachbau

Schon 2016, zu dem Zeitpunkt als ich mein 3D-Drucker mit 14 gekauft habe, wollte mein Vater eine CNC-Fräse bauen. Jetzt, im Jahr 2019 haben wir gemeinsam die MPCNC (Mostly Printed CNC) nachgebaut. In diesem Beitrag möchten wir kurz über den Prozess und die Verwendung als Plotter mit Estlcam sprechen.

Eigentlich wollten wir den MaXYposi aus dem Make-Magazin nachbauen, doch aufgrund der immensen Kosten für diese Lösung legten wir das Projekt erstmal auf Eis. Dann fand mein Vater Ende November/Anfang Dezember die MPCNC auf Thingiverse. Nachdem entschieden war, dass sie gebaut wird, ging alles ziemlich schnell. Im Dezember wurde das benötigte Filament (~2 Kilogramm) bestellt und die MPCNC ausgedruckt. Wir kamen auf eine Druckzeit von ungefähr 200 Stunden, bis alles ausgedruckt war.
Die meisten Komponenten bezogen wir Online, die Tischplatte und die Rohre holten wir bei Fachhändlern vor Ort, da diese da sogar günstiger waren als im Baumarkt.

Die Y-Achse der MPCNC

Eine kurze Bauzusammenfassung…

Zuhause haben wir alles zugeschnitten und bis hierhin war alles ziemlich unspektakulär. Mit der Mechanik hatten wir größere Probleme. Teilweise, vor allem die Z-Achse war ziemlich fummelig und einige Arbeitschritte kann man nicht alleine machen. Glücklicherweise lief die Mechanik nach dem „finalen“ Zusammenbau sofort. Mit der Elektrik gab es noch ein paar kleinere Probleme, z.B. haben nicht alle Endschalter ausgelöst. Da Estlcam Endschalter wie Not-Aus-Schalter behandeln kann, haben wir alle Endschalter einfach zusammengelötet und die an einen Eingang des CNC-Shields angeschlossen. Wenn einer, egal welcher, gedrückt wird, bleibt die Maschine stehen bis der Endschalter nicht mehr gedrückt wird. Um die Kabel der Z-Achse zu befestigen nutzen wir derzeit noch einen Mikrofonständer.

Z-Achse, zu dem Zeitpunkt als sie noch nicht montiert war

Änderungen im Vergleich zu „normalen“ MPCNC“

Prinzipiell gibt es bei unserer Lösung drei große Unterschiede:

  • Eine andere Kabelführung: Wir haben zur Zugentlastung Vierpolige Stecker und Buchsen verwendet, die eigentlich in der Luftfahrt benutzt werden. Die Buchsen im Gehäuse werden trotzdem mit einem normalen DuPont-Stecker am CNC-Shield angeschlossen.
  • Ein größerer Bauraum. Klar, V1 Engineering hat einen Dienst, mit dem die Maße der CNC-Fräse berechnet werden können. Hier mit den gut 60 auf 90 Zentimetern ist diese Variante relativ groß – Plotten funktioniert, fräsen in Holz sehr wahrscheinlich auch, bei Metallen könnte es schwierig werden.
  • Die Verwendung eines Arduino Uno’s mit einem GRBL-CNC-Shield und Estlcam. Traditionell wird für die MPCNC Marlin und ein Ramps-Board verwendet. Estlcam flasht den Arduino selbst und arbeitet besser mit einem CNC-Shield zusammen als mit einem Ramps-Board und Marlin. Da das CNC-Shield nur drei Ausgänge für die Achsen und einen für den Fräsmotor hat, müssen alle Motoren bis auf den Motor der Z-Achse in Serie geschaltet werden.

Die MPCNC als Plotter nutzen

In den letzten zwei Tagen haben wir die MPCNC erstmal als Plotter getestet, bevor in ein paar Tagen ein Dremel als Werkzeug verwendet wird. Plotten ist mit Estlcam ziemlich einfach, obwohl es keine Plott-Funktion gibt. Aber Estlcam kann gravieren, und den Graviermodus haben wir verwendet um verschiedene Vektorgrafiken auf Papier zu Plotten. Hier ist es oft so, dass die Grafik als png, svg oder jpg vorliegt. Mit Inkscape muss diese ins dfx-Format umgewandelt werden, bevor Estlcam damit umgehen kann. Um in Inkscape eine Grafik im dfx-Format zu speichern, muss die Grafik als Pfad nachgezeichnet und dann im dfx-Format abgespeichert werden.
Dann in Estlcam importieren, die automatische Objekterkennung für Gravuren verwenden und schon kann geplottet werden. Am Anfang nutzten wir einen Fineliner, danach ein Edding. Ein Edding ist vor allem für große Zeichnungen geeignet, eher weniger für kleine. Dafür sieht ein Fineliner bei kleinen Zeichnungen weitaus besser aus, aber mir gefällt der dickere Strich des Eddings besser als der eines Fineliners. Auf den ersten Testplotten wurden Raumschiffe aus Science-Fiction-Serien (Firefly, Starb Trek) und Logos von anderen Makern gedruckt.

6 Antworten auf „MPCNC: Mostly Printed CNC Nachbau“

  1. Hi
    Habe deine Seite entdeckt und drucke gerade mir die Teile aus.Jetzt meine Frage. Es gibt einen F-Roller und einen F-Roller M. Was ist der Unterschiede, oder gibt es gar keinen? Danke für eine Antwort.
    Grüße Steffen

    1. Hallo Steffen,

      die M-Bauteile sind jeweils die „gespiegelten“ (mirror) Teile für die gegenüberliegende Seite. Das wird besonders deutlich bei den Bottom- und Top-Corner Teilen, eins ist für die jeweilige linke, das andere für die rechte Seite. Das unterscheidet sich aber wieder, ob du oben oder unten am Tisch stehst… also ist “gespiegelt” einfacher zu verstehen.

      Beim Roller wäre das nicht unbedingt nötig, aber manche Drucker kommen laut Ryan scheinbar mit den Winkeln nicht klar. Ich hab die M-Teile nach Anleitung gedruckt – alles gut. 🙂

  2. Hallo,
    gratuliere zu dem erfolgreichen Projekt.
    Ich bin auch aktuell beim bauen einer Mostly CNC.
    Ich habe Probleme mit der Serienschaltung der Motoren können Sie mir bitte ein verständliche Anleitung bzw. Plan (Steckerbelgung) zukommen lassen.
    Danke
    Grüße
    Andreas

    1. Hallo Andreas,

      die Serienschaltung von Schrittmotoren ist nicht so kompliziert, allerdings musst du aufpassen, dass du die Phasen nicht miteinander vertauschst. Wenn sie vertauscht sind, werden die Motoren im besten Fall nur vibrieren. Bei Mikrocontroller.net gibt es eine Anleitung zur Serienschaltung von Schrittmotoren: https://www.mikrocontroller.net/topic/346157
      Bei der Verkabelung kann die Farbe der Anschlusskabel des Schrittmotors variieren. Ich habe bei der Gelegenheit auch andere Kabel (vieradrig, mit Abschirmung und Schleppkettenfähig) installiert. Schau am besten im Datenblatt deiner Motoren bzgl. der Phasen und Pinbelegungen nach. Allgemein kann man nach dieser Definition gehen: https://www.my-home-fab.de/de/dokumentationen/technische-beschreibungen/technische-daten-zum-nema-17-42byghw609

      Im Zweifelsfall einfach nachmessen um die Phasen zu identifizieren.

      Viele Grüße,

      Kilian Hofmann

    2. Vom Stecker: Blau + Grün an Stepper 1 Blau und Grün.
      Von Stepper1: Rot an Blau von Stepper2 und Stepper1 Schwarz an Grün von Stepper2.
      Von Stepper2: Rot und Schwarz an Stecker Rot und Schwarz

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