Erste greifbare Erfolge mit der Contraptor MiniCNC

vor 19 Wochen 5 Tage

Vor einiger Zeit habe ich in einem Blogbeitrag von meinem Vorhaben berichtet, eine Contraptor MiniCNC zu bauen. Mittlerweile bin ich unmittelbar davor, die ersten Platinen zu fräsen.

Einzelheiten zum Werdegang des Vorhabens können unter Mini CNC case study nachgelesen werden.

Da in der Diskusion zum ersten Bericht einige Fragen offen geblieben sind, möchte ich sie hier kurz beantworten.

Kosten: Gekostet hat das Ganze inkl. Elektronik als Bausatz 500$ (ca. 370€). Hinzu kamen noch Zollgebühren um die 80€. Grundsätzlich ist zu sagen, dass man sich viele Einzelteile selbst anfertigen kann, was die Sache dann nochmal erheblich günstiger werden lässt.

Genauigkeit: Auf der Contraptor Seite wird eine Genauigkeit von 0,01" angegeben, was in etwa 0,254 mm entspricht. Mein erster Versuch hat aber gezeigt, dass die Genauigkeit deutlich höher sein muss, da wesentlich feinere Strukturen klar herausgearbeitet wurden. Bei diesem Versuch habe ich einen Fräser mit 0,6 mm Durchmwesser benutzt, der Maschinencode wurde für einen Fräser mit 0,2 mm Duchmesser generiert. Glücklöicherweise habe ich einen solchen Fräser, den ich beim nächsten Versuch in einer Kupferplatine einsetzen werde. Das wird die Genauigkeit vermutlich noch einmal erheblich steigern. Klar ist auf jeden Fall, dass Leiterbahnen zwischen Mikrocontroler Kontakten gefräst werden können.

PS.: Die Vorlage für die gefräste Platine ist das dorkpov. Das Ergebnis kommt dem mit der PCB Milling Machine hergestellten Platine ziemlich nahe.

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gatonero - hat Artikel auf Freeduino geschrieben.


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22 Antworten auf “Erste greifbare Erfolge mit der Contraptor MiniCNC”


  1. Jan sagt:

    Wow, die Resultate sind beindruckend, vor allem die superschmalen Tracks.

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  1. Raketopet sagt:

    da muss ich mich anschliesen, das ergebniss sieht echt super aus.

    wie lange dauert das den ungefähr ein bord zu fräsen? das viedeo war ja in zeitraffer.
    geht es schneller als ätzen?

    hab mir die sache mit der minni fräse auch mal überlegt, aber der preis war mir dann doch zu häftig für nen kleines projekt nebenbei und als student war das sowiso nicht machbar vom geld her.

    MFG Raketo

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  1. Jan sagt:

    Ich würde sagen die Zeit ist mir persönlich egal. Man wirft es halt an und dann läuft es bis es fertig ist. Wenn man nicht gerade ne Serienproduktion zum Verkauf herstellen will und das ganze von alleine durch läuft...
    Vorteil gegenüber ätzen: die Löcher sind schon drin :)

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  1. Raketopet sagt:

    ok an die löcher hab ich jetzt erlich gesagt garnicht gedacht :)
    aber we das gerät die gleich mit macht ist das natürlich super.

    da fehlt dan nur noch nen integrierter sauger würde ich sagen dan währe das ding wirklich wohnzimmer tauglich.

    und in verbindung mit nem kleinen laser cutter, für gehäuse und co, würde dem vertigen projekt kaum noch was fehlen.

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  1. Jan sagt:

    Wie schätzt Du die Chancen ein damit Alu zu bearbeiten?

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  1. Raketopet sagt:

    rein von den benutzten werkzeugen her sollte das eigentlich kein proplem sein würde ich sagen.
    und da alu ja nicht gerade viel härterals kupfer ist müste man wohl nichtmal den fräseinsatz wechseln.

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  1. gatonero sagt:

    Dieses Board zu fräsen hat ungefähr eine Stunde gedauert (es wäre ungefahr 25% schneller gegangen, wenn ein Baufehler meinerseits mich nicht gezwungen hätte, die Arbeitsgeschwindigkeit zu reduzieren). Jede Bahn 4 mal gefräst. Das hat den Sinn, auch kleinste Kupferspäne, die evtl. einen Kurzschluss verursachen könnten, zu entfernen. Theoretisch könnte man das Ganze auf eine Viertelstunde reduzieren. Zusätzlich könnte man durch die Verwendung von Trapezgewindestangen die Verarbeitungsgeschwindigkeit nochmal um den Faktor zwei bis vier erhöhen.

    Ich habe bereits auch Platinen mit der Tonertransfer-Methode angefertigt. Arbeitsschritte: ausdrucken, auf bügeln, einweichen, Papier entfernen, ätzen, Löcher bohren. Wenn alles gut geht, hat man so in ca. einer halben bis dreiviertel Stunde ein Ergebnis (ohne Löcher). Das Risiko ist relativ hoch, dass doch nicht alles so wird, wie man das erwartet. Dass damit eine Platine mit diesen feinen Strukturen verlässlich hergestellt werden kann, bezweifle ich. Angenommen, ich lasse alles so wie es ist, also vier mal fräsen und kein Trapezgewinde, gibt sich das nicht viel, was die Zeit betrifft. Die Ergebnisse haben jedoch eine verlässlich und jederzeit wiederholbare Qualität.

    Aluminium lässt sich problemlos bearbeiten, ich habe gerade keinen Link darauf zur Hand. Ggf. sind die Arbeitsgeschwindigkeiten anzupassen, insbesondere, wenn man aus dem Vollen arbeitet. Alle Nicht-Winkel-Teile des Contraptors werden z.B. mit einer MiniCNC gebohrt.

    Zum Preis. Das ist das bisher günstigste System, dass meinen Anforderungen entspricht. CNC-Maschinen und Bausätze können ganz schnell einen vierstelligen Betrag kosten. Ich kenne nur ein Projekt, das momentan unterwegs ist, etwas um die 100$ herzustellen. http://makeyourbot.org/ Ich habe mich jedoch bewusst gegen eine Holzkonstruktion entschieden, weil

    * ich fürchte, dass das Material arbeitet
    * ich mir damit nur einmal eine Maschine bauen kann, die nicht mehr auseinander genommen und aus den Teilen etwas Neues gebaut werden kann. Contraptor wird in einem Rastersystem weiterentwickelt, so dass ich meine Maschine ständig "upgraden" kann, ohne wieder eine komplett neue Maschine bauen zu müssen.
    * Bei diesem System gibt es Klabeverbindungen, denen ich nicht so ganz traue.

    Ich denke aber, dass dieses System sicher gut brauchbar ist. Ansonsten kann ich empfehlen, sich mal http://www.instructables.com/id/DIY-CNC/ anzuschauen, da sind jede Menge Anregungen. Interessant fand ich z.B. das hier http://www.instructables.com/id/Easy-to-Build-Desk-Top-3-Axis-CNC-Millin..., was leider nicht mehr in der Suche auftaucht. Diese Maschine http://www.instructables.com/id/20-CNC-Machine/ würde ich nicht emphehlen, auch wenn sie nur 20$ kostet, die hält den mechanischen Beanspruchungen sicher nicht stand.

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  1. Benni sagt:

    Hallo!
    Sehr beeindruckend!

    Kannst du mir bitte sagen, welchen Haltemoment die Stepper haben?
    Ich plane schon länger einen XYZ-Tisch zu bauen. Möchte jedoch Motoren aus Druckern etc verwenden.
    Mein erster vielversprechender Ansatz mittels DC-Motoren und PID-Reglern das ganze aufzubauen ist derzeit auf Eis gelegt. Habe jedoch noch mehrere Stepper aus alten Canon Druckern die jedoch kein Typenschild besitzen.

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  1. Jan sagt:

    Stepper sind nicht so teuer. Da würde ich als letztes dran sparen.

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  1. gatonero sagt:

    60 oz*in (Ich habe das noch nicht umgerechnet) Hier sind alle Informationen zu den Steppermotoren samt Bestellmöglichkeiten zu finden alltronics.com Ein Motor kostet nur 9,95$. Da kommen aber noch Versandkosten dazu, die den Preisvorteil schnell zunichte machen. Laut der Berechnung auf der alltronics Seite sind das nach Deutschland im günstigsten Fall 46,74$

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  1. bohne sagt:

    Toll, wie Du das alleine auf die Beine gestellt hast!

    Die Präsentation heute beim dorkbot Treffen in Aachen war beeindruckend. Ich hoffe, dass die Contraptor Community in Deutschland bald wachsen wird und dies nicht die einzige CNC Fräse in der Republik bleiben wird, die auf diesem grossartigen Open Source Hardware Projekt aufbaut.

    Auf jeden Fall weiß ich, wer die nächste Generation der dorkpov Platine fräsen wird ;)

    Und für die, die es im Video vielleicht nicht so richtig erkannt haben: da ist ein handelsüblicher Dremel am Werk, keine teure Spezialspindel. Einen 0.2mm UniversalCutter in einen Dremel einzuspannen ist alleine schon ein guter Einfall!

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  1. MatthiasG. sagt:

    Das sieht wirklich interessant aus!

    Ich überlege gerade, was besser für mich geeignet wäre: Fräsen oder Ätzen. Im Moment tendiere ich schon zum Fräsen, bräuchte aber wahrscheinlich eine genaue Anleitung, da ich in solchen Sachen noch etwas unsicher bin. Kann ich nach dem von dir angegebenen Link (http://www.contraptor.org/forum/t-192541/mini-cnc-case-study) einfach "nachbauen"?

    Gruß,
    Matthias

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  1. uwe sagt:

    Hallo Matthias
    Ich würde sagen Ätzen ist einfacher und als Investition für die benötigten Geräte billiger.
    Bei Ätzen gibt es grundsätzlich Fotobelichtung und Tonertransfertechnik.
    Natürlich ist eine gefäste Platine kooler wenn sie sichtbar ist.
    Grüße Uwe

    Antworten

  1. MatthiasG. sagt:

    Hallo Uwe!

    Ich habe inzwischen darüber geschlafen und mich für das Fräsen entschieden:

    * Das ganze ist meiner Meinung nach nicht so aufwändig (außer erster Aufbau)
    * Ich habe kein Verbrauchsmaterial (Eisen III-Chlorid o.ä.)
    * Die Löcher sind direkt eingebohrt
    * Und das ganze scheint meiner Meinung nach genauer zu sein.

    Hat jemand einen Link, den er mir empfehlen kann, der eine entsprechende Bauanleitung enthält. Die oben beschriebene Holzkonstruktion gefällt mir ebenfalls nicht: Contraptor scheint sehr gut für das geeignet zu sein.

    Herzlichen Dank bereits im Voraus!

    Grüße aus Gevelsberg,
    Matthias

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  1. gatonero sagt:

    Zwei weitere Vorteile des Fräsens wurde noch nicht erwähnt (wahrscheinlich gibt es noch mehr)

    1) Doppelseitige Platinen können mit einiger Übung zuverlässig angefertigt werden.
    2) Außer Platinen lassen sich auch noch sehr viele andere Dinge herstellen aus Kunststoff, Plexiglas, Holz, Metall etc. Auch 3-dimensionale Objekte sinc möglich

    Die meiner Meinung nach bisher besste Einführung habe ich unter millpcbs.com gefunden. Auch einfach-cnc.de hat tolle Tips. Der Inhaber dieser Website schreibt auch einige gute Bücher.

    Und ja, es ist mit einfachen Mitteln möglich, eine Contraptor MiniCNC nachzubauen. Es werden keine speziellen Werkzeuge oder Kenntnisse benötigt. Das kommt dann schon ganz von alleine. ;-D

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  1. Jan sagt:

    Was kosten die Contraptor Profile pro Meter? 80/20 ist hierzulande komischerweise einfacher zu bekommen als einfaches, gewinkeltes Alu.

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  1. gatonero sagt:

    Das kann ich Dir nicht so genau sagen, weil ich mich dafür vor etwas längerer Zeit gekümmert habe. Bei den Preisen kann man sich ganz gut auf Meterpreise für vergleichbare Materialien bei ebay beziehen. Was ich jedoch festgestellt habe ist, dass Profile und Winkel im Preis sehr ähnlich sind, solange in den Aluminiumpressen keine Spezialstempel für die Anfertigung eingesetzt werden müssen. Die Anfertigung solcher Stempel kostet richtig Geld. Deshalb bin ich bemüht, für die Umsetzung des Contraptor Systems in das metrische Maß ausschließlich DIN bzw. ISO Norm Materialien einzusetzen http://www.contraptor.org/metric-version-development

    Hier ist noch ein Link, auf dem ich mal alle möglichen Bezugsquellen zusammen getragen habe: http://gatonero.wikidot.com/bezugsquellenhttp://gatonero.wikidot.com/bez...

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  1. Raketopet sagt:

    also das contraprot system hat mich, glaube ich, überzeugt.
    werde mir wohl dann demnächst auch das set bestellen.
    hatte zwar auch überlegt mir die teile alle selber zu besorgen und zu bearbeiten, aber eigentlic ist das nicht gerade die arbeit die ich mal eben in meiner freizeit machen will.

    und da es mir mehr um das fertige produckt geht, als um das entwerfen und bauen, solte der bausatz doch gerade richtig sein.
    und bei dem preis kann man auch nicht meckern.

    hast du dir schonmal gedanken gemacht ob und wie man das system auf laser umbauen könnte?
    müste doch eigentlich auch recht leicht machbar sein. zumindest für die bearbeitung von löt schablonen und anderen plastik teilen.
    oder hab ich da nen denk fehler, man müste doch nur den drehmel gegen einen laser tauschen und die befehle für die z axe als ein und aus für den laser nutzen oder?

    MFG Raketo

    Antworten

  1. gatonero sagt:

    Klar, sobald man in der Lage ist, Dinge kontroliert durch den 3-dimensionalen Raum zu bewegen, kann man natürlich alles mögliche damit steuern. Ich sehe keinen Grund, dass das z.B. ein Laser sein könnte. Hier bewegt ein Mensch z.B. einen Plasma-Schneider auf einer selbstgebauten CNC, auch wenn die ein bißchen größer und aufwändiger als eine Contraptor MiniCNC ist ;-)

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  1. Benni sagt:

    Hallo gatonero,

    habe dir gestern ne Nachricht geschrieben. Als ich heute dann aber gesehen habe dass bei mir unter "Gesendete Nachrichten" diese nicht auftaucht hier nochmal:

    Hallo,

    nach anfänglichen Umrechnungsproblemen habe ich mal die "Captive Nut"-Komponente aufgebaut.

    Nur gibt es zwei Probleme:

    1. Der Export von SolidWorks ins skp Format: Hier werden nur die Oberflächen exportiert, deshalb weiß ich jetzt nicht inwiefern mein Beitrag nun brauchbar ist! Ich habe nicht viel Erfahrung mit SketchUp und weiß deshalb nichts über irgendwelche Plugins die bestimmte Dateiformate importieren können. Ich könnte in folgende Formate exportiere: http://img688.imageshack.us/img688/812/exportl.png
    Wobei die Grafikformate nur die Zeichnung beinhalten würden. Der markierte Eintrag wurde für das jetztige Model verwendet!
    http://rapidshare.com/files/381642962/Captive_Nut_Metric.skp.html

    2. ISO / DIN Bauteile: Für die Mutter wird z.B die DIN 934 angegeben. Diese ist laut Tabellenbuch identisch mit ISO 4032. Bevor ich (wenn überhaupt wegen dem Format-Problem) weiter mache, möchte ich wissen, ob ich nur die DIN Teile verwenden soll oder auch auf ISO ausweichen kann. Könnte ich ISO weiterverwenden müssen die "banalen" Bauteile wie Schrauben und Muttern nicht modelliert werden sondern können aus der sog. Toolbox verwendet werden.

    Evtl. kannst du mir wegen dem Format-Problem Auskunft geben (evtl. wurde das bei contraptor ja schon einmal angesprochen) und hoffe das mein Beitrag etwas Nutzen hat.

    MfG
    Benni

    Antworten

  1. gatonero sagt:

    Hallo Benni,

    klasse! :-D

    Ich habe den Entwurf für die captive nut nach sketchup importiert. Das sieht zwar etwas ungewohnt aus, wird auf jeden Fall aber funktionieren, um zu überprüfen, ob die Teile nachher alle richtig zusammen passen.

    skp export from SolidWorks in Sketchup

    (Edit: Mist, funktioniern die Links auf externe Bildquellen mal wieder nicht
    Link auf Bild)

    Das Teil ist ziemlich groß, Kantenlänge 635mm! Die Kantenlänge sollt 25mm sein, alle verwendeten Schrauben M5, Gewindstangen entsprechend dicker, alles sollte handelsüblich sein und den Normen entsprechen.

    Selbstverständlich kann ISO verwendet werden, so weit ich das (ich bin kein Ingenieur) mitbekommen habe, löst ISO die DIN ab, und bisher habe ich immer ISO-Entsprechungen für DIN gefunden.

    Ich bin gespannt, wie Du weiterkommst! Als für mich nicht oder nur sehr schwer machbar fand ich, dass nachher alle Teile im Raster (25 mm) zusammenpassen, wie z.B. hier contructice details.
    Konstruktionsdetail

    Im Zoll-System scheint mir das ein bisschen einfacher. Man kann z.B. 3/8" sagen und bekommt dort handelsübliche Bauteile. Im DIN/ISO-System führt 3/8 cm zu absolut unüblichen Bauteilen, Kleiner Typ, es ist absolut zulässig, Unterlegscheiben als Distanzscheiben zum Ausgleich einzusetzen.

    Bezugsquellen, Kataloge u.ä. und ähnliches findest Du hier gatonero.wikidot.com

    Gruß
    Christoph

    Antworten

  1. Benni sagt:

    Hallo,

    freut mich dass es ein kleiner Erfolg ist!

    Das mit der Kantenlänge stellt jedoch noch ein Problem da! Ich habe begonnen die simplen Alu L-Profile mit den zwei Bohrungen in den verschiedenen Längen zu konstruieren. Deshalb ist es mir rätselhaft wo die 635mm herkommen!

    Im Zoll-System scheint mir das ein bisschen einfacher. Man kann z.B. 3/8" sagen und bekommt dort handelsübliche Bauteile. Im DIN/ISO-System führt 3/8 cm zu absolut unüblichen Bauteilen, Kleiner Typ, es ist absolut zulässig, Unterlegscheiben als Distanzscheiben zum Ausgleich einzusetzen.

    Ich hab mir die Zoll Maße in Millimeter umgerechnet und dann das nächstliegende gerade Maß hergenommen. Für die meisten Bohrungen und Gewinde ist das dann kein Problem! Ich werde voraussichtlich morgen weiter machen und eine kleine Überischt anlegenen damit sichergestellt ist, dass die metrische Version einheitlich aufgebaut werden kann.

    Dein Wiki dazu ist übrigens sehr hilfreich! Kannte ich vorher noch nicht!

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