Kettentrieb anstelle von Zahnriemen in einem 3d Drucker?
Hallo,
man kann dazu irgendwie überhaupt nichts nachlesen.
Ich frage mich, warum man bei einem 3D Drucker mit einer beweglichen Grundplatte nicht den Zahnriemen für die Y-Richtung durch eine Kette ersetzt...
das sollte es doch theoretisch möglich machen höhere Geschwindigkeiten zu fahren, weil die Kette, bei abrupter positiver oder negativer Beschleunigung viel weniger arbeitet... also die Länge nicht ändert. Oder bin ich da auf dem Holzweg und ich lasse da was außen vor was wichtig ist?
4 Antworten
Du kannst dafür keine Kette benutzen.
Ketten erlauben keine gleichförmige Bewegung, das Stichwort heißt "Polygoneffekt".
Das Resultat wäre eine ständig schwankende Vorschubgeschwindigkeit bei jedem neuen Eingriff.
https://de.wikipedia.org/wiki/Polygoneffekt
Abgesehen davon sind hohe Geschwindigkeiten für einen Riemen kein Problem dar. Wenn höhere Belastungen durch wechselnde Beschleunigung zu erwarten sind, kann man auch welche mit Drahtseele einbauen, die sind äußerst stabil und bieten trotzdem alle Vorteile eines normalen Zahnriemens.
also ich hab mir den wiki artikel nicht durchgelesen... aber das ist davon abhängig wieviele Zähne die "umlenkrollen" haben schätz ich... je größer die Zahnräder sind desto kleiner wird der Effekt... ich hab mir das letztens als ich auf die Kette meines Fahrrads geschaut hab schon mal überlegt....
aber ich lass den Fakt einfach mal im Raum stehen
Ja, deshalb werden auch Schiffsanker an Ketten und nicht an Gummiriemen befestigt. Hat nur leider gar nichts mit deiner Frage zu tun.
doch hat es... ein gewicht, was schnell beschleunigt und schnell abgebremst wird und es eben dadurch möglichweise sinnvoller macht eine Kette zu nutzen anstatt des Riemens
oder anders... durch die Kette, wären höhere Beschleunigungswerte möglich bei gleichem Gewicht
achso... ich hab irgendwie was essentielles vergessen bei meiner Antwort... selbstverständlich kann der Riemen das gleiche Leisten... aber wenn er sich bei hohen Geschwindigkeiten verlängert, ist die Positionsgenauigkeit ( die wohl bei 3d druckern <0,1mm sein sollte oder noch kleiner) nicht mehr gegeben
aber wenn er sich bei hohen Geschwindigkeiten verlängert,
Eben dafür gibt es drahtverstärkte Riemen, die verlängern sich nicht. Die werden sogar an industriellen Werkzeugmaschinen eingesetzt, zb. in der Twin32 von Gildemeister (Unterer Revolver, X-Achse). Die Beschleunigungswerte und Drehmomente, die dort übertragen werden, sind um ein vielfaches höher als alles, was du an deinem 3D Drucker erreichen kannst. Und die Positionsgenauigkeit liegt unter 0,005mm.
möglichweise sinnvoller macht eine Kette zu nutzen anstatt des Riemens
Noch mal, eine Kette kannst du dafür nicht benutzen.
und ich versteh es nach wie vor nicht. wenn die kette am Antrieb genug Auflage hat sprich mit genügend Zähnen gleichzeitig in Verbindung steht, ist ein Überspringen quasi ausgeschlossen
aber ok, der Frage geh ich später mal weiter auf den Grund... dank dir ;)
Es geht nicht um ein Überspringen, es geht um den Polygoneffekt.
Deine Kettenglieder stellen eine starre Verbindung zwischen den einzelnen Gelenken dar. Die bewegen sich geradlinig auf das jeweilige Umlenk- bzw. Kettenrad zu und werden dann in eine Kreisbahn gezwungen. Ein Riemen folgt dem Radius des Rades an seinem Umfang, ein Kettenglied aber verhält sich wie eine Kreisbogensehne, es kürzt diesen Weg ab, anstatt dem Umfang zu folgen. Somit hat das nachfolgende Gelenk nicht dieselbe Geschwindigkeit wie das vorauseilende. Das bedeutet, es gibt unterschiedliche Geschwindigkeiten zwischen gerader Bewegung und Umfangsbewegung.
genau dass mit dem nicht verlängern, wollte ich anhand meines Fahrrad Beispiels wiederlegen... wenn ein Fahrrad das mit einem riemen getrieben wird 30% schlechtere Kraftübertragung hat, dann muss die Energie ja irgendwo hingehen... und sie geht halt über in Verformungsenergie des Riemen... und wir reden von carbonverstärkten Riemen
dann muss die Energie ja irgendwo hingehen
Bei einer Verlängerung würde die Energie nirgendwo hingehen, sie würde nur nicht im richtigen Moment übertragen, dafür würde sie später zusätzlich übertragen.
Verluste an einem Riemenantrieb sind immer entweder Reibungsverluste, also zb. bei einem Keilriemen, oder Schlupf, der Riemen rutscht durch (Flach- oder Keilriemen).
Ein Zahnriemen hat keine höheren Reibungswerte als eine geschlossene Kette und auch keinen Schlupf.
Wie gesagt, Zahnriemen werden an industriellen Werkzeugmaschinen eingesetzt, Maschinen, die mehrere hundert Kilo Schnittkraft aufbringen müssen und dabei noch auf 3 Stellen hinter dem Komma genau positionieren müssen.
Im Vergleich dazu ist dein kleiner 3D-Drucker kaum mehr als ein Spielzeug.
hallo?
natürlich geht die Energie irgendwo hin, weswegen der Energieaufwand um das gleiche zu bewältigen am Ende höher ist... ich hab zwar in der Schule nicht so richtig aufgepasst... aber ich glaub das nennt sich Energieerhaltungssatz
natürlich geht die Energie irgendwo hin,
Nein. Was passiert mit dem Riemen, wenn die Beschleunigung nachlässt? Bleibt der dann so lang, oder verkürzt der sich dann nicht wieder auf die ursprüngliche Länge?
das nennt sich Energieerhaltungssatz
Der sagt nur, dass Energie nicht verloren geht, aber natürlich wird sie ständig transformiert.
Bei Reibungsverlusten zb. in Wärme.
Reibung tritt aber in jedem Transformationsgetriebe auf, egal wie das ausgeführt wird.
Wenn dein Fahrradbauer so hohe Reibungsverluste zu verzeichnen hat, dann gewiss nicht mit einem Zahnriemen.
Nein. Was passiert mit dem Riemen, wenn die Beschleunigung nachlässt? Bleibt der dann so lang, oder verkürzt der sich dann nicht wieder auf die ursprüngliche Länge?
also brauchst du keine Energie um ein Gummiband lang zu ziehen? weil es ja dann wieder auf die ursprüngliche Länge zurück geht?
was ist dass denn für ein Blödsinn?
also brauchst du keine Energie um ein Gummiband lang zu ziehen?
Natürlich. Aber auch, um das Gummiband wieder in die ursprüngliche Länge zu versetzen.
Die Energie, die für die Längung aufgewendet wird, wird als statische Energie im Gummiband gespeichert. Das ist wie bei einer Feder, die du von Hand zusammendrückst. Dabei wird die potentielle Energie der Feder erhöht. Beim Gummiband genau so. Beim Auseinanderziehen wird die geleistete Arbeit der Struktur des Gummibandes zugefügt. Deshalb benutzen wir ja Gummibänder, weil die Energie speichern können, sonst könntest du auch einfach einen Bindfaden nehmen.
Lässt du die Feder oder das Gummiband los, wird so lange potentielle Energie in Arbeit umgewandelt (um die ursprüngliche Länge wieder herzustellen) bis ein Potentialausgleich erfolgt ist, also weder Zug noch Druck auf Feder/Gummiband lasten.
was ist dass denn für ein Blödsinn?
Für Jemanden, der die einfachsten Zusammenhänge nicht erkennt, gibst du dich ziemlich herablassend.
ja genau und das gleiche passiert bei dem Riemen auch, nur dass es da nicht gewollt ist und in einem schlechteren Wirkungsgrad also in einem Mehr an benötigter Energie mündet
Ich hab dir gerade erklärt, dass ein sich längender Gummiriemen eben keinen Energieverlust bedeutet. Es wird kein Mehr an Energie benötigt.
Geht Energie für die Längung drauf, dann verschwindet die nicht, die ist immer noch in dem gelängten Riemen enthalten, er gibt sie wieder als kinetische Energie ab, wenn er sich wieder zusammenzieht.
Verluste entstehen nur durch Schlupf oder Reibung, es sei denn, du gehst davon aus, dass du einen Riemen hast, der sich unendlich dehnen kann, also Energie einfach einbehält.
aber wird sie denn dann auch in die Richtung abgegeben in der es gewünscht ist?
ich versteh deinen Punkt jetzt, aber pauschal zu sagen, dass nicht ein Mehr an Energie gebraucht wird, ist nur genauso halb richtig wie, dass was ich schrieb ^^
ich hatte mir heute übrigens dann doch mal den Artikel zum Polygon Effekt durchgelesen... da steht halt auch dass sich dieser mit einer größeren Anzahl an Zähnen der Zahnräder minimieren lässt
sry ein muss ich noch... noch mal zurück zum Fahrrad... ich trete in die Pedale, wende einen Teil der geleisteten Arbeit dafür auf den Riemen zu verformen, also zu spannen, sobald ich den Zug von den Pedalen nehme, "verpufft" die statische Energie die der Riemen aufgebaut hat, weil das Entspannen nicht dafür sorgt, dass das Rad weiter angetrieben wird... schlechterer Wirkungsgrad.
Ich denke, die Gummiriemen sind einfach nicht das Problem, und du überschätzt deren Dehnbarkeit. Zudem kann man dem ganzen auch durch eine kontrollierter Beschleunigung auch weiter entgegenwirken, viele Slicer haben diese Option.
Selbst mit Gummiriemen sind sehr hohe Geschwindigkeiten und Präzisionen möglich.
Zwar ist dieser Drucker mehr ein Experiment, allerdings druckt er absurd schnell, und für diese extremen Geschwindigkeiten auch noch halbwegs präzise - mit Gummiriemen.
https://www.youtube.com/watch?v=Cq-NzMtmD98
Auch Highend-Systeme wie das Motion System von E3D benutzen Gummiriemen, und E3D hat sich mit Sicherheit lange Gedanken dazu gemacht, was die beste Option ist.
Ketten haben mehrere Probleme. Erstmal sind sie verdammt laut, was für Hobby- und Desktop-Drucker ein No-Go ist. Zudem sind sie wartungsintensiver, sie müssen ordentlich gefettet bleiben und wo viele bewegliche Teile sind, ist fast immer mehr Verschleiß. Zudem kann nichts mit 100%iger Präzision gefertigt werden. Das bedeutet, jedes einzelne Kettenglied wird etwas Toleranz und etwas Spiel haben. Während das elastische Verhalten eines Gummiriemens relativ einfach vorherzusagen und zu berechnen wäre, hat man bei so vielen Einzelteilen, die sich je nach Toleranz eventuell unterschiedlich verhalten, eventuell ein ungleichmäßiges Verhalten.
Ketten sind gut, wenn es darum geht, Kraft konstant zu übertragen, aber für präzise Steuerungen sind sie denke ich nicht die beste Wahl.
dein Video zeigt aber nen Core x/y
ich spreche von nem drucker mit beweglichem bett i y richtung
da muss jedes mal das gewicht des druckbetts beschleunigt und gebremst werden und dann spielt die flexibilität der riemen vermutlich schon eine rolle
Ja, das ist dann aber ein Argument für CoreXY, aber kein Argument für Ketten.
"Wenn man viel Masse bewegt, dann ist es schwieriger, Bewegungen zu Dämpfen"
"Vielleicht sollten wir noch mehr Masse hinzufügen, indem wir Ketten hinzufügen, die selbst nochmal mehr Masse haben, das macht es bestimmt einfacher für die Motoren, das zu bremsen"
wenn ich mich nicht komplett irre zeigt dein video nen Voron Zero, der nur für hohe Druckgeschwindigkeiten konzipiert ist... das hilft irgendwie nicht so richtig weiter
Je schneller man druckt, desto mehr Sorgen muss man sich darüber machen, wie man das ganze auch wieder bremsen will. Wenn Riemen wirklich so dehnbar wären, wie du dir das vorstellst, würde das Ding nur so rumschlackern. Wenn man mit Gummiriemen bei solchen Geschwindigkeiten keine Probleme haben, warum sollten sie dann bei niedrigeren Geschwindigkeiten plötzlich das Problem sein?
Das hört sich alles an, als wünscht du dir einfach verzweifelt, dass Ketten besser wären, weil sie cool sind oder so.
Gibt zwei Möglichkeiten:
Entweder sind die Entwickler von 3D-Druckern total dumm und wissen nicht das Ketten alle Probleme auf magische Art und Weise lösen.
Oder sie wissen doch irgendwie was sie tun und Riemen sind einfach besser.
nenene du verstehst da was komplett falsch
es steht außer Frage, dass Riemen effizient sind
aber es ist halt einfach so, dass bei einem core x|y wie in deinem Video viel weniger Masse bewegt werden muss als bei dem Drucker von dem ich spreche... dem core x|y wird nachgesagt, dass er von Haus aus viel schneller drucken kann als ein I3 oder dessen Klone
ich rede nur vom I3 und dessen Klonen .... das ist als würdest du Äpfel mit Birnen vergleichen
bei diesen wird eine nicht unerhebliche Masse schnell positiv oder negativ beschleunigt... je stabiler und massiver das Druckbett ist, desto höher die Masse, desto höher die Gefahr dass bei hohen Beschleunigungen, positiv oder negativ, Fehler durch die Flexibilität des Riemens entstehen
wie in einem anderen Post angemerkt wurde, ist es viel aufwändiger eine Kette einzubauen, die keine unschönen Geräusche erzeugt.
Ja ist okay. Du findest Ketten geil und siehst auch gern über die Nachteile hinweg.
Wie gesagt, wir sind uns einig, dass die hohe Masse das Problem solcher Drucker ist, und du versuchst es zu lösen, indem man mehr Masse hinzufügt. Dieser genialen Logik habe ich leider nichts entgegenzusetzen.
Bin gespannt wann 3D-Drucker-Hersteller diese innovative "Kette" doch auch mal entdecken.
ich hab einfach nen I3 Mega, ein neues Board, einen quasi Bauplan für einen AM8 und die Idee wie ich das als meinen ersten Eigenbau zu einem Drucker mit 4 Bowden extrudern oder 2 und einem Direct drive umbauen könnte
keine Frage, dass ich dann keinen Voron 2.4 habe... aber so ist halt die idee
edit: ist auch keine Frage, dass das ganze verschwendetes Geld ist... aber ich lerne dabei vermutlich unheimlich viel... zumal ich mich dann auch gleich mal mit Klipper befassen willl...
ich würde mir wenn es richtung core x|y einen Drucker mit dual x und dual y erdenken... oder sogar Trippel... sprich mind 2 oder eben 3 extrudern mit geteiltem Heizbett, den ich beliebig vergrößern und verkleinern kann...
ich bräuchte nen Drucker, mit 700mm x ,100mm y, 100mm z (das is auch mit den dimensionen nicht änderbar)
als dual oder tripple extruder... das ist ein langfristiger plan... aber bis es dahin kommt... fang ich klein an und bau meinen I3 mega um zu einem AM8 mit linearschienen und wenn sinnvoll einem Kettentrieb für y
mit dual x und dual y meinte ich btw die Anzahl der Motoren
Ich kann halt absolut nicht nachvollziehen, wie du zwar das Problem klar erkennst, aber dann auf eine völlig unpassende Lösung kommst.
Zumal es die Lösung schon gibt, und die ist ein Druckkopf, der sich in X- und Y-Richtung bewegen kann (muss nicht mal CoreXY sein, gibt auch einfachere Systeme). Ist eben etwas aufwändiger, aber löst das Problem vollständig, und ist immer noch weniger aufwändig und fehleranfällig als eine Kette. Denn obwohl ich es jetzt schon mindestens zwei mal angesprochen habe, scheinst du es mit deinem Tunnelblick auf Ketten getrost zu ignorieren: Die Motoren. Die müssen das ganze am Ende ausbremsen. Selbst wenn du eine super leise Kette mit 0 Toleranz hast (die es nicht gibt), aber die Masse immer noch hoch ist, bekommt der Motor das einfach nicht gebremst. Dann müsste man stärkere Motoren nehmen. Am Ende hat man dann die teurere, wartungsintensive und laute Kette, und das Problem nur halb gelöst, oder es wird noch teurer durch übertrieben starke Motoren.
Oder man denkt einfach problemorientiert, und sucht die effektive Lösung für das Problem, und das ist eine fixierte Bauplatte, wodurch der Druckkopf die einzige Masse ist, die noch bewegt werden muss. Das geht schnell, leise und günstig mit Gummiriemen und relativ einfachen Motoren.
Man kann sich natürlich auch zu jeder Lösung ein Problem ausdenken, so scheinst du hier ja vorzugehen.
zu dem Problem der Motoren, hab ich kürzlich erst gesehen, dass man die Motortreiber durch Endstufen ersetzen könnte und das die Leistungsfähigkeit der Motoren steigern würde... es würde sich ja auch nur um einen handeln
aber trotz dessen, dass ich mir zu allen möglichen Sachen schon mal gedanken gemacht hab, ist es nachwievor nur eine lose Idee, die noch nicht in Stein gemeiselt ist
es soll halt auch kein kompletter Neubau werden sondern nur ein Umbau und mein I3 Mega ist halt mein erster Drucker... der hat irgendwie emotional einen Wert... auch wenn das idiotisch ist...
edit: gleichzeitig find ich das konzept des Attelery Sidewinder's ziemlich cool
Falsch: Je nach Auslegung halten Zahnriemen eine deutlich höhere Belastung aus als Ketten.
Warum hat sonst Harley Davidson den Antrieb seiner größeren Motorräder auf Riemenantrieb umgestellt?
Technisch aufwendiger, vermutlich sehr viel lauter und man muss sich um Vibrationen kümmern. Deswegen gibt es auch bei Kraftfahrzeugen immer noch Zahnriemen.
ja das mit den Geräuschen kam mir schon in den Sinn...
ich hab einen Anycubic I3 Mega und hab den vor kurzem von dem relativ stabilen Sideboard, aufdem er normalerweise steht, auf nen Ikea Kallax Regal gestellt... da ist mir zum ersten mal richtig bewusst geworden, wo egtl die Vibrationen herkommen
durch das Abstoppen und beschleunigen des Gewichtes des "Y-Schlittens" bekommt er jedes mal nen Impuls, den meine Dämpferfüße niemals abfangen können
viel lauter als das wird es nicht sein... bzw lässt sich das konstruktiv vermutlich lösen
da wo ich herkomme, gibt es nen Fahrradbauer... in der DDR waren die recht namenhaft... die haben Fahrräder mit Riementrieb eingeführt... sagen aber selbst, dass selbst bei diesen Kohlefaserverstärkten Riemen die Kraftübertragung bis zu 30% sinkt.... nun wirken beim Fahrrad andere Kräfte als bei einem 3D Drucker... aber ich lass den Fakt einfach mal im Raum stehen