Imprimante 3D Funduino Pro

Der Funduino Pro wird wegen seiner Größe in zwei vorgefertigten Teilen geliefert: der Basis mit Druckbett und Elektronik und dem Rahmen mit Druckkopf. Beide Teile setzt du mit wenigen Handgriffen zusammen.

Diese Anleitung führt dich durch den Aufbau, die Justierung des Druckbetts, die Vorbereitung eines Modells in Tinkercad und Cura, den ersten Druck und die wichtigsten Wartungsarbeiten.

Nimm Basis und Rahmen aus dem Karton und lege beide Teile auf einen großen Tisch.

• Schiebe die Basis einige Zentimeter über den Tischrand, sodass die beiden Löcher mittig an der Unterseite frei liegen.
• Stelle den Rahmen auf die Basis. Achte darauf, dass der Druckkopf nach vorn zeigt, also in Richtung Display.
• Führe die Bolzen von unten durch die Löcher der Basis bis in den Rahmen und verschraube beide Teile.
• Wiederhole den Vorgang auf der anderen Seite.

Rahmen und Basis werden an den Außenseiten zusätzlich mit je einem T-Verbinder stabilisiert. Auf der linken Seite sitzt am T-Verbinder gleichzeitig der Endschalter für die Z-Achse.

In der Basis verwendest du die längeren Schrauben, die kürzeren kommen wie auf dem Foto an die Nut-Steine. Drehe die Schraube nur eine Umdrehung in den Nut-Stein und setze ihn dann in das Aluminiumprofil ein. Die Nut-Steine sind an zwei Ecken abgerundet und drehen sich beim Festziehen von selbst im Profil fest.

Prüfe zum Schluss, ob der Motor der Z-Achse bündig mit der Basis abschließt. Ist das nicht der Fall, löst du die zwei Schrauben an der Motorhalterung und korrigierst die Höhe.

Verbinde die Kabel, die aus der Basis herausragen, mit dem Rahmen. Kabel, die man vertauschen könnte, sind mit der zugehörigen Achsenbezeichnung beschriftet.

Schließe zuerst den Kabelbaum vom Rahmen an – also die Kabel für Extruder und Druckkopf. Danach folgen die übrigen:

• E – zum Extruder-Motor
• X (vier Adern) – zum Motor der X-Achse, also links/rechts
• X (zwei Adern) – zum Endstop der X-Achse
• Z (vier Adern) – zum Motor der Z-Achse, also auf/ab
• Z (zwei Adern) – zum Endstop der Z-Achse

Prüfe anschließend, ob wirklich alle Kabel stecken – auch die von Motor und Endstop des Druckbetts.

Zum Schluss befestigst du den Filamentsensor mit zwei Schrauben vor dem Extruder und schließt ihn an. Der Sensor meldet dem Drucker, wenn kein Filament mehr nachkommt.

Vor der ersten Verwendung stellst du das Druckbett einmalig ein. Dabei geht es um den Abstand zwischen Düse und Druckbett in der ersten Schicht:

• Ist der Abstand zu groß, haftet das Objekt nicht an der Druckplatte und der Druck misslingt.
• Ist der Abstand zu gering, kommt kein Filament aus der Düse, oder die Düse kratzt über das Druckbett und beschädigt es.

So gehst du vor:

• Schalte den Drucker ein.
• Öffne am Touchscreen das Menü „Level“.
• Starte mit der Schaltfläche „FIRST“. Die Düse fährt nacheinander vier Positionen auf dem Druckbett an.
• Schiebe an jeder Position ein Blatt Papier zwischen Düse und Druckbett und bewege es hin und her. Drehe die Einstellschraube, bis sich das Blatt nur noch mit leichtem Widerstand bewegen lässt.

Führe den Vorgang an jeder Einstellschraube zweimal aus. So stellst du sicher, dass sich eine Korrektur an einer Schraube nicht auf die anderen Positionen auswirkt.

Das Filament liegt – von vorn betrachtet – links vom Drucker auf einem Rollenhalter oder einer vergleichbaren Konstruktion.

• Führe das Ende des Filaments vorsichtig von links in den Filamentsensor ein, im Bild das grüne Modul.
• Schiebe es von dort in den Extruder. Damit das Filament bis in den Teflonschlauch geht, musst du den Extruder entspannen: leichter Druck auf den Hebel am Extruder, im Bild die Pfeile mit der Aufschrift „2“.
• Schiebe das Filament per Hand bis in die Düse. Alternativ erledigt das der Vorschub elektrisch über das Menü „EXTRUDE“.

Das Einführen geht leichter, wenn du das Ende des Filaments mit einer Filamentzange spitz zuschneidest.

Zum Wechseln gehst du in umgekehrter Reihenfolge vor: Extruder entspannen und das Filament von Hand komplett herausziehen.

3D-Objekte erstellst du am einfachsten mit dem kostenlosen, browserbasierten Tinkercad. Die Plattform gehört zu Autodesk, einem der bekanntesten Anbieter für CAD-Software.

Tinkercad eignet sich nicht nur für Kinder und Jugendliche, sondern für alle, die wenig oder keine Vorerfahrung mit 3D-Design haben. Nach der Registrierung bietet die Plattform eigene Tutorials an, die sich wirklich lohnen.

Am Ende steht eine 3D-Datei, die du herunterlädst und für den Druck vorbereitest.

• Gruppiere das 3D-Objekt mit allen Einzelteilen.
• Markiere das zu druckende Objekt mit der Maus.
• Klicke oben rechts auf „Exportieren“.
• Wähle im neuen Fenster das Dateiformat „STL“.
• Lege im Speicherfenster Speicherort und Dateinamen fest. Den Namen kannst du frei wählen, nur die Endung „.stl“ muss erhalten bleiben.

Die STL-Datei bereitest du anschließend mit dem Programm Cura für den Druck vor.

Cura ist eine Slicing-Software: Sie zerlegt ein 3D-Objekt in die einzelnen Schichten, die der Drucker nacheinander aufträgt. Die Open-Source-Anwendung wird von UltiMaker entwickelt und ist kostenlos. Sie öffnet unter anderem .stl, .obj und .gcode und zeigt neben der Vorschau auch die ungefähre Druckdauer und die Druckkosten an.

Bevor du loslegst, sammelst du ein paar Angaben zu deinem Drucker:

• Bauraum: Wie groß darf das Objekt höchstens sein?
• Material: PLA, ABS, PETG, Nylon, PC, HIPS, PP, TPU oder TPE. Für die Schule bietet sich PLA an: günstig, leicht zu verarbeiten, kaum schädliche Emissionen.
• Filamentdurchmesser: üblich sind 1.75 mm; 2.85 mm kommt fast nur noch bei Ultimaker-Druckern vor. Beim dickeren Filament muss der Extruder langsamer vorschieben, um dieselbe Menge Kunststoff zu schmelzen – deshalb muss der Wert stimmen.
• Düsendurchmesser: daraus berechnet Cura, wie viel Kunststoff extrudiert werden muss.
• Drucktemperatur: steht meist auf der Filamentrolle. Zu niedrig bedeutet zu wenig Material und schlecht haftende Schichten, zu hoch bedeutet Fäden, die du nachträglich entfernen musst.
• Druckbetttemperatur: ein beheiztes Bett verbessert die Haftung und verhindert, dass sich das Objekt beim Abkühlen zusammenzieht und ablöst.
• Schichtdicke: je dünner, desto feiner das Ergebnis – aber halbe Schichtdicke bedeutet doppelte Druckzeit. Die Schichtdicke darf nie größer sein als der Düsendurchmesser.
• Druckplattenhaftung: Skirt druckt vor dem Objekt eine Linie, um die Düse freizuspülen. Brim druckt einen wenige Millimeter breiten Rand um das Objekt und klebt es damit fest. Raft druckt ein ganzflächiges Raster unter das Objekt.

Für den Funduino Pro sehen die gesammelten Daten so aus:

• Bauraum: 300 mm × 300 mm × 400 mm (X, Y, Z)
• Material: PLA
• Filamentdurchmesser: 1.75 mm
• Düsendurchmesser: 0.4 mm
• Drucktemperatur: 205 °C
• Beheiztes Druckbett: ja, 60 °C
• Schichtdicke: 0.2 mm
• Druckplattenhaftung: Skirt

Wenn auf dem Computer bereits ein Drucker eingerichtet ist, kannst du diesen Schritt überspringen.

• Starte Cura. Beim ersten Start öffnet sich ein Fenster zur Druckerauswahl. Der Funduino Pro steht in keiner Liste, du legst ihn selbst an.
• Wähle „Custom FDM Printer“.
• Trage als Druckernamen „Funduino Pro“ ein.
• Gib im Fenster „Printer Settings“ bei X (Breite), Y (Tiefe) und Z (Höhe) die Größe des Bauraums an, setze den Haken bei „Heated Bed“ und wähle als Druckbettform „Rectangular“.
• Auf dem Kartenreiter „Extruder 1“ trägst du Düsen- und Filamentdurchmesser ein.

Nach den Geräteeinstellungen zeigt Cura die Vollansicht. Die Einstellungen für den aktuellen Druck stehen rechts. Klicke im Bereich „Druckeinrichtung“ auf „Benutzerdefiniert“, um alle Werte zu sehen.

Für unser Beispiel:

• Qualität – Schichtdicke: 0.2 mm
• Material – Drucktemperatur: 205 °C
• Material – Druckbetttemperatur: 50 °C
• Material – Durchmesser: 1.75 mm
• Geschwindigkeit – Druckgeschwindigkeit: 80 mm/s
• Geschwindigkeit – Bewegungsgeschwindigkeit: 80 mm/s
• Druckplattenhaftung – Typ: Skirt

Wird eine dieser Einstellungen nicht angezeigt, blendest du sie über das Zahnradsymbol ein.

Sind die Grundeinstellungen gemacht, lädst du das 3D-Objekt in Cura: über das Ordnersymbol oder per Drag-and-drop in den Arbeitsbereich.

Prüfe die Druckeinstellungen im rechten Menü und lass das Objekt dann slicen, also für den Druck vorbereiten.

Anschließend speicherst du das Ergebnis im gcode-Format auf einer Speicherkarte, meist eine Micro-SD. Sobald ein Wechseldatenträger am PC steckt, ändert sich die Schaltfläche unter den Druckeinstellungen von „Speichern in Datei“ zu „Speichern auf Wechseldatenträger“.

Steck die Speicherkarte in den Steckplatz am Drucker. Wähle im Hauptmenü „Print“ und dort die gewünschte GCODE-Datei. Der Drucker heizt zuerst das Druckbett und danach die Düse vor; sobald beide Temperaturen erreicht sind, beginnt der Druck.

Die erste Schicht ist die wichtigste – beobachte den Start deshalb aufmerksam. Sie muss gut am Druckbett haften, damit sich das Objekt während des Drucks nicht löst.

• Ist der Abstand zu gering, kommt zu wenig Filament aus der Düse. Der Extruder macht dann oft knackende Geräusche, weil das Antriebsrädchen durchrutscht. Im schlimmsten Fall berührt die Düse das Druckbett und beschädigt die Beschichtung.
• Ist der Abstand zu groß, haftet die erste Schicht zu schwach. Der Boden wird unsauber, und das Objekt kann sich während des Drucks lösen.

Ist die erste Schicht sauber, läuft der Rest in der Regel durch. Behalte den Druck trotzdem im Auge.

Die Leistungselektronik für das beheizte Druckbett ist separat verbaut, damit es nicht zu Überlastungsschäden kommt. Hardwarefehler in der Spannungsversorgung sind deshalb unwahrscheinlich.

Das Kabel des Druckbetts bewegt sich dagegen bei jedem Druck mit. Achte darauf, dass es nicht abknickt und nirgends scheuert – sonst nimmt das Kabel oder der Kontakt am Druckbett Schaden. Lege die Zuleitung so, dass solche Bewegungen gar nicht erst entstehen.

Sauber lösen lässt sich das mit einer Schleppkette (englisch „drag chain“), die das Kabel führt.

Der Drucker fährt hin und her, das Ergebnis sieht aber verschmiert aus? Dann fährt die Düse vermutlich nicht nach oben. Meist hat sich eine der Schrauben am Wellenverbinder gelöst, der Schrittmotor und Gewindestange verbindet.

Lösung: Schrauben am Wellenverbinder nachziehen.

Die Z-Achse ist mit nur einem Motor und einer Welle sehr einfach aufgebaut. Ihre Freigängigkeit prüfst du, indem du den Wellenverbinder von Hand drehst – das sollte sehr leicht gehen. Bist du unsicher, löse den Wellenverbinder und drehe nur an der Welle des Schrittmotors. Geht das deutlich leichter, klemmt die Gewindestange irgendwo.

Lösung: Abstände von Schrittmotor und Gewindestange zum Aluminiumrahmen prüfen. Die Gewindestange muss parallel zum Rahmen verlaufen.

Zeigt das gedruckte Objekt einen Versatz, ist entweder die GCODE-Datei defekt, oder eine der Achsen läuft zu schwer. Dann überspringt ein Schrittmotor ein paar Schritte und die Düse verliert ihre Position.

Schalte den Drucker aus und bewege den Schlitten von Hand in alle Richtungen, indem du an den Antriebsrädchen der Schrittmotoren drehst. Sobald du die schwergängige Achse gefunden hast, suchst du die Ursache: gelöste oder schief montierte Schrauben – oder schlicht fehlendes Öl.

Die Y-Achse zerlegen und prüfen:

• Löse die vier Schrauben und nimm das Druckbett vom Schlitten ab.
• Schiebe den Zahnriemen seitlich aus der Ausfräsung.
• Nimm die Umlenkrolle vorn am Drucker ab; dazu löst du seitlich zwei Schrauben.
• Befestige ein Band oder ein kleines Kabel am Zahnriemen, damit er bei der weiteren Arbeit nicht im Aluminiumprofil verschwindet.
• Zieh den Schlitten nach vorn aus der Schiene und dreh ihn um.
• Prüfe die Laufrollen auf Verschmutzung und Beschädigung und reinige sie.
• Prüfe und reinige auch die Aluminiumschiene.
• Die Befestigungen der rechten Laufrollen – von vorn gesehen – sind über konische Bohrungen justierbar. Löse die Schrauben um ein paar Umdrehungen, damit sich die Abstandshalter drehen lassen.
• Setz den Schlitten wieder auf die Schiene und drehe die Abstandshalter mit einer Zange oder einem Schlüssel ganz langsam, bis ein leichter Druckpunkt erreicht ist.
• Zieh die Schrauben der Räder wieder fest. Dafür ziehst du den Schlitten gegebenenfalls noch einmal aus der Schiene, um an die Schraubenköpfe zu kommen.
• Ist das Ergebnis noch nicht zufriedenstellend, kannst du testweise die mittleren Laufrollen entfernen. Auf Stabilität und Laufruhe wirkt sich das kaum aus, einzelne defekte Rollen findest du so aber schneller.

Am Extruder und im Hotend treten Verschleiß und Justierbedarf am häufigsten auf. Lässt sich das Filament nur mit viel Kraft aus der Düse bewegen, arbeitest du diese Liste ab:

• Ein anderes Filament und eine höhere Drucktemperatur testen.
• Prüfen, ob sich das Antriebsrad am Extruder dreht. Wenn nicht: Fixierschrauben am Zahnrad prüfen.
• Prüfen, ob sich das Kugellager gegenüber dem Antriebsrad dreht – notfalls kurz ausbauen.
• Freigängigkeit prüfen: Lässt sich das Filament von Hand durch den Teflonschlauch schieben, wenn der Schlauch nicht im Hotend steckt? Schafft es der Extruder? Dabei auch prüfen, ob die Feder des Extruders genug Anpressdruck erzeugt.
• Alle Befestigungsschrauben auf Spiel prüfen und nachziehen.
• Ist oben alles in Ordnung: den Teflonschlauch aus dem Pushfitting ziehen oder das Pushfitting abschrauben. Besonders das untere Stück direkt vor der Düse prüfen – verformte oder beschädigte Stellen abschneiden oder den Schlauch ersetzen. Es ist vorgekommen, dass sich die Widerhaken der Pushfittings durch zu starke Zugkraft in den Schlauch geschnitten und das Filament blockiert haben.
• Filament direkt oben in das Hotend einführen und schieben, um zu prüfen, ob die Düse frei ist. Die Düsentemperatur passend zum Filament über das Menü des Druckers einstellen.

Die Düse reinigen oder tauschen

Verstopfte Düsen lassen sich mit einer feinen Nadel von unten säubern. Gelingt das nicht, tauschst du die Düse: Heize sie so weit auf, dass das verwendete Filament schmilzt, drehe sie mit einer 7er-Nuss von unten ab und schraube die neue Düse direkt wieder in den Heizblock.

Den Druckkopf tauschen

Wer keine Zeit für die Fehlersuche hat, tauscht den ganzen Druckkopf – er ist vergleichsweise günstig und im Funduino-Shop mit passender Verkabelung erhältlich. Auch Druckköpfe vom Creality CR-10 passen mechanisch, ihre Steckerbelegung weicht aber ab und müsste angepasst werden.

Belegung des Funduino-Pro-Steckers (Verschraubung hinten an der Basis):

• 1 + 2 (weiß): Thermistor
• 3 + 4 (rot): Heizpatrone
• 5 (blau) + 6 (gelb): Extruderlüfter
• 7 (schwarz) + 8 (rot): Hotend-Lüfter, also die Filamentkühlung unterhalb der Düse

• Modell: Funduino Pro
• Rahmen: massiver Aluminiumrahmen, silber
• Druckgröße: 300 × 300 × 400 mm
• max. Druckgenauigkeit: ± 0,1 mm
• Schichtdicke: 0,05 – 0,4 mm
• Display: Farb-Touchscreen
• Bewegungsgeschwindigkeit: 30 – 200 mm/s
• Druckgeschwindigkeit: 80 – 200 mm/s
• Druckdüse: 0,4 mm (Standard), austauschbar
• max. Extrudertemperatur: 260 °C
• max. Druckbetttemperatur: 100 °C
• Heizbett: 3 mm Aluminiumplatte und 4 mm gehärtetes Glas
• XY-Achsenpräzision: 0,011 mm
• Z-Achsenpräzision: 0,0025 mm
• Filament: ABS, PLA, PETG, Carbon, HIPS, PVA und weitere, 1,75 mm
• Menüsprache: Englisch
• unterstützte Dateiformate: STL, OBJ
• Verpackungsgröße: 635 × 525 × 315 mm
• Gewicht: 11 kg netto, 14 kg gesamt
• Spannungsversorgung: 230 V
• Datenübertragung: SD-Karte (liegt bei), USB
• Software: Cura, Repetier-Host und andere