Inleiding
Een 3d-printer biedt de doorgewinterde doe-het-zelver ongekende mogelijkheden om bestaande en zelfontworpen objecten te maken. De enige beperkingen zijn je fantasie, je handigheid met 3d-ontwerpsoftware en, niet onbelangrijk, het bouwvolume van je printer. Aan de eerste twee kunnen wij niets doen, maar aan de derde wel: bouw gewoon een grotere printer.
Nu zijn de prijzen voor kleine, kant-en-klare printers behoorlijk gezakt, en voor niet al te veel geld, tegenwoordig tussen de drie- en vijfhonderd euro, koop je al een printer die in de regel zonder veel poespas werkt en nette printjes oplevert. Daar staat tegenover dat het printvolume, dus de oppervlakte van de bouwplaat en de maximale hoogte van je object, dan vrij beperkt is. Met een printer voor vijfhonderd euro die 15×15×15 centimeter kan printen, heb je al een flink exemplaar te pakken, met een bouwvolume van krap 3,5 liter. Wil je iets groters bouwen, dan zul je de knip moeten trekken of zelf moeten bouwen.
Nu is met geld smijten niet direct een optie die voor iedereen is weggelegd en als zuinige Hollanders en tweakers willen we graag voor een dubbeltje op de eerste rang zitten. Als je bereid bent flink tijd te investeren, kun je een goedkoop bouwpakket voor een grote printer kopen, en die in elkaar zetten, afstellen en verbeteren. En precies dat doen we in deze .Build.
De FLSun i3
Het eerste probleem waar je tegenaan loopt als je een 3d-printer wil gaan kopen, of je nu kiest voor zelfbouw of voor een kant-en-klaar-product, is het enorme aanbod aan modellen. Er is een aantal basismodellen, waarvan Chinese fabrikanten weer klonen hebben gemaakt. Sommige van die klonen zijn zo succesvol gebleken, dat de klonen klonen krijgen. Zo is Prusa's i3-printer waarschijnlijk de populairste consumenten-3d-printer, waarvan tientallen klonen bestaan. Het origineel kost ongeveer negenhonderd euro, maar klonen variëren in prijs van tweehonderd tot vijfhonderd euro, afhankelijk van het bouwvolume. We zochten een model dat én goedkoop is, én een groot bouwvolume biedt.
We hebben rondgestruind op de bekende Chinese webshops en op AliExpress vonden we een verkoper van 3d-printers die voorraden in Duitsland heeft. Dat heeft twee voordelen: je loopt geen risico op importheffingen en je spullen zijn er lekker snel, want Duitsland is een stuk dichterbij dan Shenzen. We kozen voor een bouwpakket voor een printer met een bouwvolume van maar liefst bijna 38 liter, tien keer dat van een gemiddelde kant-en-klare printer, en elke dimensie is twee keer zo groot. De bouwplaat is namelijk een riante 30 bij 30 centimeter en de maximale hoogte voor je printjes bedraagt 42 centimeter. Dat betekent dat je ook grote objecten kunt printen zonder die in delen op te splitsen. Dat scheelt in nabewerking, want je hoeft niets te lijmen en het niet hoeven opdelen van 3d-ontwerpen scheelt ook aan voorbereiding.
De printer in kwestie is de FLSun i3, een wat onverfijnde kopie van de Prusa i3. Die laatste kost tegen de duizend euro, of achthonderd voor de kitversie, terwijl de FLSun minder dan driehonderd euro kost, maar daarvoor lever je nette afwerking en wat kwaliteit in. Dat geldt waarschijnlijk ook voor onderdelen als stappenmotoren, en andere elektronische en mechanische onderdelen.
De i3-zelfbouw heeft wel extra opties, zoals autolevelling, een touchscreen voor de bediening én een dubbele printkop, zodat je twee kleuren kunt printen of twee materialen kunt gebruiken. Bij Prusa is dat een aparte upgrade van driehonderd euro, maar die kit laat je wel met vier in plaats van twee materialen printen. De dubbele printkop van de Flsun wordt ook nog eens in twee varianten geleverd: als chimera- en als cyclopskop. In het eerste geval komen twee filamenten in twee afzonderlijke spuitmonden terecht en in het tweede geval delen de filamenten dezelfde mond.
Specificaties
Waarom kozen we voor deze printer? Dat deden we vooral op specificaties en prijs. Je krijgt namelijk een hoop printer voor je geld en de levering is douanevrij, want hij komt uit Duitsland. De printer wordt geleverd met een extra stappenmotor en controller om het filament voor de tweede printkop aan te voeren. De belangrijkste specificaties:
Bouwplaat |
31 bij 31cm, 30 bij 30cm bruikbaar |
Maximale printhoogte |
42cm |
Dubbele z-as voor extra stabiliteit |
Printresolutie |
0,05 tot 0,4mm |
Printsnelheid |
Maximaal 150mm/s |
Voeding |
200W |
Verwarmd aluminium printbed met autolevelling |
Bediening |
Via pc, touchscreen of lcd met draaiknop |
Firmware |
Marlin 1.1.7 met ondersteuning voor gcode en stl |
Gebruikte slicer |
Cura 3.2.1 |
Afmetingen |
460 bij 400 bij 420mm |
Het bouwen
Wil je eerst gewoon met een enkel filament en een enkele spuitmond printen, dan kun je er ook voor kiezen gewoon de single extruder te monteren. Dat is overigens ook waar wij met de bouw zijn begonnen. Alle onderdelen voor de dubbele printkoppen zijn meegeleverd; er is onder meer een extra stappenmotor nodig om het filament aan te voeren en ook de plaat waarop de printkoppen worden gemonteerd, is natuurlijk afwijkend.
De printer wordt in een soort Ikea-flatpack geleverd: een flinke doos met daarin alle onderdelen voor de constructie, de elektronica en de aandrijving. Het gros van het geraamte bouw je met geëxtrudeerd 2020- aluminium profiel. Dat is een profiel waarin je makkelijk moeren kunt schuiven, en zo hoekstukken en verbindingsplaten kunt vastschroeven. De moeren die je gebruikt, zijn vierkante moeren die in het profiel glijden en die door de bijbehorende bouten aan te draaien op hun plek worden gehouden. Over het algemeen werkt dat prima, maar soms is het lastig de juiste hoek te vinden en onderdelen netjes haaks te monteren.
Verder hebben we een moederbordje om alle elektronica aan te sturen. Die elektronica bestaat uit enkele stappenmotors, die de verschillende assen laten bewegen. De x-as en y-as hebben ieder een enkele stappenmotor voor de aandrijving, beide met een tandriem. De z-as wordt bediend met twee steppers, die met een schroefas de dwarsbalk met de x-as bewegen. Verder heb je een aantal plexi onderdelen, kogellagers, wieltjes en een hoop schroeven. Aan gereedschap ten slotte hebben we niet veel meer nodig dan een hexsetje, met ratel is het makkelijkst, een tangetje om dingen vast te houden, en een om tandriemen en tiewraps te knippen. Verder heb je een paar uur tijd en een handleiding op YouTube of op papier nodig. Bij het afstellen ten slotte is een schuifmaat eigenlijk verplicht gereedschap.
Je bouwt een rechthoekig frame voor de onderkant en daar zet je haaks het frame voor de printkop op. Met hoekstukjes moet dat netjes negentig graden zijn. Het stuk profiel met de loopkat, waarop de printkop is gemonteerd, wordt met rubberen wieltjes en lagers op de staanders gemonteerd en beweegt dankzij twee stappenmotors, of steppers, over de z-as. Een lange schroefdraad zit flexibel op die steppers, die de dwarsbalk bewegen. Uiteraard moet de dwarsbalk netjes waterpas worden afgeregeld, want anders kan de printkop nooit parallel over de bouwplaat bewegen. Het afstellen is nogal een gedoe, want de schroefdraad zit onderaan niet vast en je moet de dwarsbalk waterpas krijgen door handmatig de schroefdraad door de steppers heen te draaien. Een optie om alleen de linker- of rechterstepper te bewegen om de balk horizontaal te krijgen, is er niet.
De bouwplaat bestaat uit een grote plaat aluminium en wordt door een stepper met een kartelriem heen en weer getrokken. Daarmee wordt de bouwplaat dus in de y-as bewogen. De printkop beweegt langs de x-as langs de dwarsbalk, en de hele dwarsbalk beweegt op en neer langs de z-as. Het verwarmingselement, een sticker met weerstandsdraad, is al gemonteerd, dus dat hoef je niet zelf te doen. Voor abs-prints is zo’n verwarmd printbed onontbeerlijk om kromtrekken van het plastic zoveel mogelijk te voorkomen, maar ook voor andere plastics, zoals pla, is een verwarmd printbed handig. Wel moet je een manier vinden om de kabels, een dikke voor de verwarming en een dunnere voor de temperatuursensor, weg te werken zonder dat ze klem raken.
Uitdagingen en problemen
Een van de problemen die we bij de bouw tegenkwamen, betrof de eindstop voor de y-as. Een momentschakelaar geeft aan de aanstuurlogica door wanneer de bouwplaat op zijn uiterste positie zit. Dat schakelaartje werd niet lekker aangestoten, waardoor de bouwplaat de eerste paar keer tegen de constructie bleef stoten. Ook moet je de aandrijfriem goed aansluiten, anders gaat het hele bouwplatform de verkeerde kant op als je de printer aanzet. Dat kun je overigens in zowel de hardware als de software oplossen.
Het in elkaar zetten van zo'n printer is niet heel moeilijk. Je moet alleen de soms onduidelijke instructies volgen en waar nodig even op YouTube nagaan hoe iets zit. Het is ook aan te raden om gedegen rekening te houden met de veiligheid. Een keurmerk zit uiteraard niet op de printer en een extra zekering of andere beveiliging tegen kortsluiting of brand is geen overbodige luxe. Ook voor je eigen veiligheid is het aan te raden een behuizing voor de voeding te bedenken, want standaard zijn de 230V-aansluitingen compleet onbeschermd. We hebben ook een schakelaar tussen de stekker en de voeding gezet, omdat de enige manier om de printer aan of uit te zetten eruit bestond de netvoedingsstekker in het stopcontact te prikken respectievelijk eruit te trekken.
Verbeterpunten
Voor een dubbeltje op de eerste rang zitten is wat veel gevraagd en hoewel de printer het prima doet, zeker voor zijn geld, zijn er genoeg aandachtspuntjes en zaken waar we kritiek op hebben. De belangrijkste daarvan zetten we op een rij.
Veiligheid - De aansluitingen van de voeding zijn open en bovendien is de voeding niet supersolide gemonteerd. Een los kastje zoals bijvoorbeeld een andere Prusa-kloon als de Creality CR-10 heeft, met voeding en bedieningspaneel, zou een mooiere oplossing zijn.
Esthetiek - Kabels lopen, waar mogelijk met kabelbinders op hun plaats gehouden, langs het aluminium profiel of slingeren los. Sommige kabels zijn een klein beetje weg te werken, maar erg netjes ziet het er niet uit.
Kwaliteit - De geleiders zijn meestal rubberen rollen met lagers, maar soms simpelweg plastic glijlagers. In beide gevallen kan de kwaliteit beter. Ook de plastic onderdelen mogen van metaal en de bevestiging van alle onderdelen met vierkante moeren in het profiel is niet erg professioneel.
Betrouwbaarheid - De twee z-assen zijn nauwelijks vastgemaakt. Eigenlijk hangt de hele printkopas aan de schroeven waarmee de assen aan de stappenmotors zijn bevestigd. Dat zit niet erg recht en is foutgevoelig. Een zekering aan de onderkant van de assen zou een verbetering zijn.
Het resultaat
Het resultaat van een middagje bouwen is niet de aantrekkelijkste printer. Het zit allemaal wel aardig in elkaar, maar op bouwkwaliteit scoort de printer niet hoog. De eerder genoemde losse draadeinden voor de z-as verdienen geen schoonheidsprijs, en ook de kwaliteit van de rollers en geleiders is allemaal maar net aan. Ook wat afwerking betreft is er weinig eer te behalen. De kabeltjes tussen de bedieningsschermen en de 'computer' zijn te kort om de bediening naar boven te verhuizen. De voeding is, zoals gezegd, gewoon een open kabelbende en bovendien lastig op het frame te bevestigen.
Je moet echt van het industriële ontwerp houden en willen zien hoe alles werkt om de FLSun mooi te vinden. Het open ontwerp heeft, naast een esthetisch, ook een functioneel nadeel; abs printen wordt lastig, want daarvoor wil je het liefst een afgesloten behuizing. Nu is dat natuurlijk wel zelf te maken en bovendien wordt printen met abs door sommigen als overbodig gezien, maar het is iets om rekening mee te houden.
Afgezien van het uiterlijk en de wenselijkheid om zelf aan de slag te gaan met modificaties en verbeteringen, heb je voor weinig geld een printer waarmee je grote objecten kunt maken. Eenmaal gebouwd moet je ook flink wat afstellen, want out-of-the-box werkt het nog niet lekker. Zo zul je het geleiden van kabels in goede banen moeten leiden en vergt het afstellen van het bouwplatform, met de juiste hoogte en natuurlijk het levellen, wat werk. Vervolgens moet je je printer kalibreren door met een schuifmaat de afgelegde weg van de printkop over de drie assen te meten en te vergelijken met de afstand die je via de software hebt opgegeven. Door de stapgrootte van je motoren aan te passen kun je de assen kalibreren en als je dat netjes doet, kun je eigenlijk best nette printjes maken.
We hebben een testkubus, net als bij onze round-ups van kant-en-klare printers, geprint en die bleek nauwelijks afwijkingen te hebben. In de x- en y-as bedroeg de afwijking minder dan 1 procent, maar de z-as bleek nog wat onnauwkeurig, met een afwijking van ongeveer 2,5 procent. En een goede illustratie waarom het leuk is om een printer met groot bouwvolume te hebben, is een print van een ruim 35 centimeter hoog Falcon Heavy-model, die we zonder problemen in één keer konden maken.
Bediening en conclusie
Twee schermen
Inmiddels is de printer die we hebben gekocht, nog verder in prijs gedaald en kun je een versie zonder touchscreen, want dat heb je eigenlijk niet nodig, voor ongeveer 250 euro in huis halen. Een koopje voor een printer die je zoveel mogelijkheden geeft, als je maar bereid bent er wat tijd in te stoppen om hem goed werkend te krijgen. Over de kwaliteit kunnen we weinig zeggen; de steppers lijken oké, de voeding doet het nog zonder vonken en de printjes zijn in orde. Je moet wel flink ruimte reserveren voor zo'n gevaarte en een beetje handigheid kan geen kwaad.
We hebben de printer gebouwd met zowel het touchscreen als het ouderwetsere schermpje. Dat voelt dubbelop, maar beide interfaces hebben hun eigen voor- en nadelen. Het touchscreen is handig om even snel, handmatig de positie van de verschillende assen aan te passen, iets wat met het andere controlepaneel lastig is. Met het lcd-paneel en de draaiknop kun je weer instellingen wijzigen die met het touchscreen niet beschikbaar zijn, zoals het afstellen van de stapgrootte of temperaturen. Uiteraard zijn er prima behuizingen te printen om beide schermpjes netjes in te bouwen, waarmee je build wat netter wordt en de schermpjes bovendien in een prettiger werkbare hoek staan.
Tot slot
Zouden we iedereen aanraden zelf een printer in elkaar te zetten? Dat hangt helemaal af van de persoon. Als je het leuk vindt om met hardware te rommelen, en het idee en proces van een bouwpakket voor een 3d-printer staan je aan, dan is het een leuk project. En als je klaar bent met de hardware, is het tijd om met de firmware en software aan de gang te gaan en je zelfbouwprinter netjes werkend te krijgen. Daarna kun je natuurlijk altijd extra onderdelen kopen of zelf printen om je printer steeds weer iets verder te verfijnen en te tweaken.
Aan de andere kant, als je gewoon eens incidenteel een printje denkt te willen maken zonder al te veel gedoe, dan is zelf bouwen niets voor je. Dan wil je misschien gewoon een kant-en-klare printer, die het direct uit de doos al prima doet. Als je toch voor zelfbouw kiest, is het raadzaam om niet zoals wij een zo goedkoop en zo groot mogelijke printer uit te zoeken, maar een beproefd zelfbouwpakket te kiezen, zodat je bij problemen, waar je ongetwijfeld tegenaan zult lopen, kunt terugvallen op hulp en oplossingen van anderen.
Waar je ook voor kiest, 3d-printen blijft een behoorlijk ingewikkeld proces met veel variabelen, maar het zelf bouwen is leerzaam en relatief eenvoudig.