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Building and Living with at 3D printer

Introduction

Ok, so I got myself a 3d printer from reprap pro (Mendel Tricolour, yep.. proudly develeoped in the UK so no „color“). The thing came as a complete kit.. „some assembly required“… and by „some“ we mean: you don’t have to solder SMD components otherwise EVERYTHING has to be bolted, screwed, soldered, crimped and glued.

I won’t go into detalis, if you are REALLY intrested in my build and my experiences and what I learned, go into the „animate.se“ forum and look for my tricolour build (swedish) or ask me.

After ca 20hours of pure build time i got it moving, and extruding.

How should it work?

My printer uses so called „Fused Deposition Modelling“ to make a model. Now how does that work?
Imagine you squeeze toothpaste out of the tube, in a circle, then you sqeeze another circle on top of it, and you repeat this, eventually you end up with a tube, made up of layers. The problem with toothpaste is that it doesn’t have enough stability and don’t get me started on flowing.. smells nice though…

Now instead of toothpaste my macine uses plastic (more about plastics further down). The plastic comes in long strands (filament on coils) of 1.75mm diameter and is put into the extruder, a stepper motor (a motor where the rotation can be finely controlled) feeds the strand into the hot-end where it is molten and squirted out of a fine nozzle (the kit comes with a .5 mm hole, i upgraded to a .3mm hole). Then it lays down a strand on the buildplate just like the toothpaste. The plastic is a little bit more stable and it cools quickly and becomes solid.

The whole extruder can move in x/y/z direction so you can reach any point whitin a 20x20x14cm envelope.

So layer by layer a model can be built… in theory

Slicing

I’m not going to cover how to make a model, that in itself is a HUGE art of its own (if you know how to do 3D CAD this is no problem)

Now, most models come in a .stl format, and are usualla solid 3D models (there are libraries online like Thinigiverse). In order to print them you need to translate the 3D CG instructions into instructions that can be understood by the machine, so called GCODE. GCODE tells the machine everything it needs to know to make an object. The temprature, the speed of the axis,  of the extruder, the feedrate (speed of plastic squriting out) the temprature of the buildplate and whatever else is needed.

In order to make this translation so called „slicers“ are used. They add the settings for the machine to the 3D model and translate everything into GCODE.

The settings for the machine, and printout are the true craft of 3D printing. You decide how fast the printhead should move, how thick the plastic strand is (this may vary!), what temprature buildplate and hotend should have, should your fans be turned on, if so at what level, do you want to print directly on the plate or do you want some support structures (raft, skirt, brim, supports…)

If you get it wrong all sorts of stuff can happen, even if your hardware is fine.

Too high temprature an you get blobs of material and fine structures won’t cool and the whole print will become ugly or even fail

Too low temprature and you won’t get enough material, or it cloggs directly.

Too high temprature on the buildplate and you print melts (se above)

Too low temprature on the buildplate (or wrong surface) and your print can lift of the plate and wrap or fail.

Too fast and you get vibrations

Too slow and it will print for days

Turn on the fans to early and you risk lifting

Turn them on too late and you get problems with details

 

In summary there is a steep learning curve in this and every day i learn something new.

Actual printing

Interface

In order to control the printer there is a printer interface (I use pronterface) you connect the printer to your computer via USB and ge at control interface. You can set the tempratures, „Home“ the axis i.e. tell the printer where the printhead is, by sending it to the „endstops“ and manually drive the head to any x/y/z coordinate.

z-axis calibration

An important part of setting up is the z-axis calibration. Ideally the printhead is barely touching the buildplate when it’s at z=0, in reality it is about 1 paper-thicknes off the plate (z=0.1mm). This is set with a screw and is more of a skill than something that can be built into the hardware. The procedure is not easy and has to be repeated before every print, if you want good results.

Materials

The printer works with thermoplastics, i.e. plastics that can be formed and reformed with heat. The most common materials are Poly-lactic Acid (PLA) and Acrylonitrile butadiene styrene (ABS). PLA is made from organic materials (e.g. corn starch) and is even biologially degradeable. ABS is made from petroleum producs. Printing PLA requires 180-200 deg C and is rather unflexible, to prevent warping the buildplate should be heated to 50-60 degC or has to have a certain surface (roughed up acrylic or blue painters tape), it ha a tendency to flow if not cooled propperly. ABS is printed at about 220-230 degC, needs a heated bed (100 degC) to prevent warping and should have a very stable thermal environment (enclosure). Oh and PLA smells nicely, ABS more like acrylic glue (so I am told.. never used the stuff).

Running gcode and starting the print

Printing can be done from the computer, but can lead to problems if it something disrupts the print-program.
A better way is to download the gcode to an SD card and run it from the card in the machine, while the computer just starts the print.

Once the machine starts and the first layer sticks, you can relax, otherwise, stop the print, clean the plate, adjust the z-axis and try again…

Print done!

When the print is done you remove it from the plate, remove the supports (just  break them of, or remove them with a scalpel), clean it, sand it paint it or whatever you wish to do.

About multicolor

Multicolor works by running 3 printheads with 3 different colors, these cannot be mixed, but rather layered next to each other. An addidional calibration tells the printer of the relative position of each head, each printhead has to be installed at the same height.
It works, but is complicated and the results are very dependent on the model. The printer basically prints 3 different models in the same space, and this means that all problems of a normal print are multiplied by 3. I rarely use it.

Final thoughts

The good

3D printing is really lots of fun, from an idea, to a 3D model to final pirint, if all goes well, you end up with something that you just had in your mind, sure most crafts work the same way but I don’t have the patience and dexterety to really become good to that level.

The bad

It takes time to print, even small simple items take about an hour, 15-20 minutes preparation, 30-40 minutes printing. Complex models can take days to model, slice and print.

The ugly

When it goes bad… best case your print is ugly and you have to use a lot of scalpel-work and sanding, worst case, your print destroys the machine: blobs of plastic block everything, the z-axis goes straight into the bed and the x/y axis looses calibration and tries to print in thin air or at impossible coordinates where your stepper motors scream and eventually fail.

Was it worth it?

I think so, i learned a lot, and expanded my toolbox for problem solving.

Should you get one?

If you want to tinker get a kit for 500 euros, if you want/need to make models get a propper printer (e.g. makerbot or ultimaker) for about 1500 euros, and if you need REALLY good quality get something from the pros (e.g. stratsys) 15000 euros and up…
If you don’t want to tinker, program or spend a lot of money wait a little, prices will go down preformance up and ease of use up.

 

 

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The Pain of Win 8 on Mac

Eines vorneweg: Ich bin kein computerexperte. Klar ich weiss wie man die dinger einschaltet und Programcode jagt mir nicht unbedingt einen Schrecken ein (wenngleich ich in 99% der Fälle keine Ahung habe was es bedeutet)

Die Aufgabe

Mission des Wochendes war die installtion von Windows 8, ich hatte mir nämlich Xcom-Enemy Unknown gekauft, was nur unter Vista läuft. Zum glück hat Microsoft endlich ein einsehen was die Preispolitik angeht (wenn man leute zum switchen bringen will) und schmeisst Windows 8 um die 30 euro raus.

Auf meinem 6 jahre alten Mac Pro läuft momentan Lion (Mac OS X 10.7), eine alte XP disk hatte ich noch rumfliegen und dachte: Hey schnell mal am samastag nachmittag bis abends das ganze installieren, und am sonntag abend Xcom zocken… Der alten zeiten wegen.

Zusammenfassung:

– Ziel ist installation von Windows 8 auf einem Mac Pro auf dem OS X Lion läuft

– Vorhanden ist eine legale OEM kopie von Win XP, und eine etwas modifizierte XP disc mit SP2 (Grauzone der legalität… aber immernoch Legitim!)

– Vorhanden ist eine Legale OEM kopie von Win7 aber der Code ist auf einem anderen computer, kann also nicht installiert werden

– Genügend muskeln dürfte mein alter Senior noch haben, 2×4 Xeon 2.66 Kerne (Clovertown), eine HD5770 Grafikkarte und 4 GB Ram sowie die SSD werden das spielvergnügen möglich machen…

 

Wurzeln des übels

Um vor 5 jahren XP auf meinen Mac Pro Windows XP zu dängeln brauchte ich mindestens XP home mit Service Pack 2, leider hatte der laden nur eine billige OEM version mit SP 1, aber kein problem es gibt ein program namens „Streamline“ damit kann man dann eine custom-installations CD erstellen, gesagt getan, alle unnötigen komponenten entferen, SP2 reinkleben und fertig… So lief das auch ohne probleme bis ich Lion und eine neue SSD installierte. Danach forderte der „Kleine“ Windows 7, da ich mittlerweile ganz gut ohne windows auskomme kein problem (XP wurde zu 99% zum zocken benutzt… kennt noch jemand Freelancer?).

Aber jetzt wollte ich ja das neue Xcom spielen und dafür brauche ich halt W-vista oder W-7…oder eben W-8, und W-8 war hinreichend billig… also wie gehen wir das an?

Akt 1 Bootcamp austricksen

Bootcamp 4.0 nimmt nur noch Windows 7 an PUNKT damit stand ich mit meiner alten XP-SP2-Streamline disc ziemlich doof da… Wenn ich nicht noch für den computer meiner freundin eine W7 disc da gehabt hätte. Der trick ist reichlich einfach.. Bootcamp fragt nach der Windows 7 disc um weiterzumachen, aber beim neustart fängt man mit „alt“ den bootvorgang ab, tauscht die discs und kan in ruhe sein altes XP installieren, eine alte Snow Leopard (Mac OS X 10.6) disc gibt mir dann die alten bootcamp Treiber und Voilá: XP auf dem Mac unter Lion!

Akt 2 windows XP auf vordermann bringen

Da es sich um ein update handelt wollte ich auf nummer sicher gehen und XP SP3 aufspielen, leider war ich zu radikal beim Streamlinen damals und es fehlten ein paar komponenten, normalerweise meckert der nur, aber wenn ich systemupdates automatisch fahren wollte.. NIX GIBTs..

Also alles Manuell von Microsoft runtergeladen…

Achja.. wenn man SP3 runterlädt, sollte man tunlichst auf die richtige sprachversion achten… Und man sollte wissen wie man ISO images brennt…

Aber selbst das half nicht.. meine partition war 70GB gross, und trozdem behauptet der dass 4 MB (!) fehlen um SP3 zu installieren… Google ist dein freund… In der registry muss man dem system verklickern dass es nicht die erstbeste partition nimmt sondern eben die C: -partition…

All das hat etwa 4 stunden länger gedauert als ich geplant hatte und die downloads waren auch happig dementsprechend lange hat es gedauert (muss mal endlich meinen DSL anschluss aufbohren!)

Nungut.. der samstag abend und die nacht war fast vorbei und XP mit SP3 war endlich installiert! YAAAAYYY…

Akt 3 Windows 8 installieren

Microsoft macht es recht einfach Windows 8 auf ein funktionierendes system zu bringen. Das diagnoseprogram erleichtert das ganze ausserdem. Der download war zwar wieder lang, und die installation brach beim ersten mal ab, aber nach dem zweiten versuch hatte ich endlich das ersehnte W8 auf dem rechner

Epilog

Xcom:EU will Steam… Wie war nochmal mein Steam Account? Achja.. TIPPERTIPPER…

Los gehts! Installation und….

….UPDATEBALKEN!

Aus einschlägigen foren erfahre ich das es ein 2 GB update ist… na denn prost!

Ich hoffe das ganze ist es wert! Windows 8 lernen hätte ich jetzt nicht nötig gehabt!

 

Lehren

– Es gibt immer einen weg

– Der gewählte weg ist nicht immer der leichteste

– Bei Service Packs kommt es auf die Sprachvariante an…

– Steam Stinkt…