Projekte und Bauanleitungen Zykloiden-Zeichenmaschine - Die Zonengabi Intro / Features Die Zonengabi ist eine Zeichenmaschine, die für unseren Kritzelkurs "Kühne Kritzeleien und Kinkerlitzchen" im Jahr 2022 entstanden ist und seither tolle Bilder entstehen lässt. Die Maschine besteht aus einem großen Drehteller und bis zu drei Achsen, auf die die bewegliche Zeichenmechanik installiert werden kann. Je nach Installation lassen sich spiropraphenähnliche Bilder generieren. Prinzipielle Parameter, die das Bild verändern, sind zum Beispiel: Drehzahl der Motoren (Potetionmeter) Installationsart der Leisten Lochmuster der Leisten (welche Paarung) 2 oder 3 Scheiben isntalliert? Motorsignal gespiegelt auf mehrere Schrittmotoren oder volle Einzelkontrolle= Tauschen der Stifte und Farben Variieren der Lochabstände Verändern der Tellerstellung (initialer Drehwinkel zueinander) - kann auch durch Abbremsen einer Scheibe erreicht werden (Motor gezielt Schritte verlieren lassen) Heißer Tipp: Die Zonengabi kann mit ihrer Plattform auch ideal als einfache Drehplattform für Fotoreihen zweckentfremdet werden! Stückliste / Komponenten Breadboard 4x Signal Generator DC 15-160V/5-12V PWM 1x PC ATX-Netzteil 1x Kaltgerätekabel 4x Schrittmotor Nema 17 Drehplattform mit Übersetzungsgetriebe und Abrollvorrichtung Thing: https://things.fablabchemnitz.de/#/document/view/abe12ab6-5811-486c-99d8-25e9d145aa96/content Signalgeneratoren Jumper zum Setzen der Drehzahl/Frequenz: 100 - 1.000 Hz (Low) 1.000 - 5.000 Hz (Medium) 5.000 - 100.000 Hz (High) Jumper zum Setzen des Steuermodus Frequenz (Pulse) (passend für Schrittmotoren), oder PWM Potentiometer zum Feinjustieren der Geschwindigkeit Ein/Aus-Schalter Wechselschalter CW/CCW (Drehrichtung) 2 Pin Terminal für Eingangsspannung (12-160V) 6 Pin Terminal für 5-12V Input Co-Positiv Co-negativ ENA (enable für die Endstufen) DIR (direction) PUL (pulse) Kritzeleien mit Wunderwuzzi und Co. Basierend auf unseren Tests während unserer Veranstaltungsreihe "Kühne Kritzeleien und Kinkerlitzchen" haben wir auch Wunderwuzzis umgebaut.   Kreisel aus alten CDs Mit CDs können auf einfache Art und Weise interessante Zeichenergebnisse auf Papier zu Tage gebracht werden. Dazu basteln wir uns eine 3D-gedruckte Halterung, in dessen Mitte wir Bleistifte, Eddinge, Fasermaler oder andere Stifte einspannen können. Je nach CD-Größe, Stiftlänge, Stiftgewicht, Höhe der Stiftmontage und dem Schwung aus dem Handgelenk erzeugen wir so individuelle Kurvengeometrien. Teilweise kommen die Kreisel sogar ins Hüpfen und erzeugen gepunktete Kurven. Stückliste 1x alte CD 1x Stift 1x 3D-Druck Halterung. Source Files → https://manyfold.stadtfabrikanten.org/models/mbhrmf916df7 für 8,6mm Durchmesser für 16mm Durchmesser 1x Madenschraube M4 Werkzeugliste Heißleim Heißklebepistole Gewindeschneider M4 Sechskantschlüssel, passend für Madenschraube Rüttler mit alter CD Dieses Zeichenwerkzeug (Kritzelbot) kann ganz ohne Löten hergestellt werden (vorrausgesetzt, alle Komponenten wurden passend dafür beschafft)   Stückliste 3x Fasermalstift, z.B. wie im Photo (Durchmesser ca. 10mm) 1x alte CD 1x Gleichstrommotor (Typ: Johnson DC-Motor 732129-00 - Motorkörper 20mm Durchmesser, 25mm lang, mit Zahnrad auf der Welle (5,4mm Durchmesser) und Steckern für Flachhülsen) 3D-Druck Teile (Source Files → https://manyfold.stadtfabrikanten.org/models/1jkbf3pls38m) 3x Stifthalterung 1x Motorhalterung 1x Unwucht 2x Kabelbinder 2mm x 15cm 1x 9V Batterieclip 1x 9V Block 1x Kippschalter ca. 10cm alte Litze (0,5mm Querschnitt - Farbe egal) - z.B. von PC-Netzteil 4x Flachsteckhülse 2,8mm (rot) 3x Madenschraube oder Zylinderschraube M4 (zum Fixieren der Stifte in den Halterungen) Heißleim-Sticks (zum Fixieren wackeliger Komponenten bei Bedarf) Deko (z.B. Wackelaugen) Benötigtes Werkzeug Akkuschrauber Metallbohrer 10mm (Löcher für Sitfthalterungen und Kippschalter) 6mm (Loch für Kippschalter) 5,7mm (Unwucht auf Zahnrad) 3mm (für Durchführung Kabelbinder und Kabel) Heißleimpistole Quetschzange (Crimpzange) für Flachsteckhülsen Abisolierzange Seitenschneider (zum Trennen von Kabeln und überstehenden Kabelbinderenden) Sechskantschlüssel für Madenschrauben Gewindeschneider M4 Holzunterlage (Opferholz zum Bohren) Arbeitsschritte in Kurzfassung Markieren der Loch-Positionen für die drei Stifthalter mit dem Edding. Idealerweise 120° verteilt auf der CD-Oberfläche den Kippschalter Gewinde in die Stifthalter schneiden (Gewindeschneider in Akkuschrauber einspannen und mit niedriger Geschwindigkeit einschneiden) Madenschrauben in Stifthalter einfädeln (alternativ Zylinderschrauben) Bohren der 10mm Löcher für die Stifthalter (Holzunterlage zu empfehlen). Ggf. in mehreren Schritten bohren, falls die CD widerspenstig ist (z.B. erst mit 3mm, dann mit 6mm, dann mit 10mm) Bohren des 6mm Lochs für den Kippschalter Kippschalter auf CD montieren (Schalter nach oben zeigend) Motor auf Motorblock montieren (2x Kabelbinder; überstehenden Rest abschneiden) Unwucht auf Motorzahnrad montieren (ggf. vorher aufbohren) - Montage mit Heißleim oder einfaches Aufstecken, je nach Unwuchtgeometrie Motorblock und 3x Stifthalter mit Heißleim montieren (alternativ können diese auch verschraubt werden; hierzu ist die Stückliste entsprechend anzupassen) 9V Clip mit Heißleim auf CD fixieren Kabel konfektionieren: Flachsteckhülsen auf 9V Clip aufbringen sowie ein Käbelchen auf ca. 10cm ablängen und an beiden Enden jeweils eine weitere Flachsteckhülse aufcrimpen. Tipp: sollten die Adern des 9V Clips zu dünn sein und deshalb der Draht wieder rausrutschen, dann kann ein dickeres Stückchen Kabel (ca. 1cm) abgeschnitten und abisoliert werden. Wird dieses parallel zum Clip-Kabel eingecrimpt, ist der Umfang dick genug Kabel und Batterie anstecken Stifte in die Stifthalter einstecken Schalter ein und los gehts! Zeichenpendel Komponenten Pendel, 300g Gegengewichte (von Webmaschine) Neodymmagnete für Gewichtsfeinjustage der Gegengewichte Angelschnur Führungen (z.B. Lampen oder Deckenhaken) leere, entgratete Katzenfutterdose Klebeband Stifte Zeichenuntergrund Schreibmaschine auf Holzfurnier benutzen Torpedo 6 Schreibmaschine (Spende von Tom Friedel; wieder fit gemacht von Mario August 2022) kann zum Schreiben auf Holzfurnierpapier verwendet werden (max. 0,8mm Dicke) → muss in Faserrichtung eingelegt werden Holzfurnierpapier siehe Decoflex (https://www.modulor.de/platten/furnier/furnierpapier/) 2 mögliche Schreibmodi mit der Maschine kann in mittlerer Farbbandstellung quasi ohne Farbe geschrieben werden (Lettern pressen ihr Negativ natürlich ein) normaler Schreibmodus mit Farbe schwarz (oder rot oder violett, falls man ein anderes Band kauft) XY-Stiftplotter - "Plotty" Unser selbstgebauter Stiftplotter wurde nach dem Vorbildern von Open Source Projekten wie AxiDraw und 4xiDraw von einem Mitglied des Fablabs gebaut (2017). Der Plotter verfügt über eine X- und Y- Achse, auf denen er sich mit Hilfe von Schrittmotoren bewegt. Zur Höhenverstellung des eingespannten Stiftes ist ein Miniatur-Stellmotor (Servo) installiert. Außer Stiften können theoretisch auch kleinere Werkzeuge eingespannt werden. Zweck des Plotters ist neben dem Zeigen eines DIY-Projekts, bestehend aus 3D-Druckteilen, Open Source Hardware und Open Source Software, das Zeichnen von Grafiken auf Elementen. Sinnvolle Anwendung ist beispielsweise das Vorzeichnen von Grafiken mit dem Plotter auf Holzplatten, um diese z.B. per Hand mit Laubsäge oder Dekupiersäge auszusägen. Die Elektronik von Plotty besteht aus einer Gut&Günstig-Kopie eines Arduino Mega 2560, einem preiswerten RAMPS 1.4 Shield und zwei DRV8825-Schrittmotorentreibern. Das LCD-Display mit integriertem SD-Kartenslot erlaubt die Verwendung des Plotters komplett ohne via USB-Serial verbundenen PC. Als Firmware nutzt der Plotter eine Repetier Firmware, die GCode verarbeiten kann. Dieser Code ist letztendlich das Zeichenprogramm, das die Maschine nach und nach ausführt und die entsprechenden Koordinaten auf dem Papier (oder einem anderen Untergrundmaterial) befolgt. Der GCode wird durch ein selbst modifiziertes InkScape-Plugin (siehe unten) erstellt. Unser Plotter ist ein gutes Beispiel dafür, dass man auch mit wenig Geld beeindruckende Maschinen bauen kann. Die Kunststoffteile haben wir selbst angefertigt! Die maximale Zeichenfläche beträgt ca. 246x222 mm Controller (RAMPS 1.4) RAMPS 1.4 + Arduino Mega 2560 DRV8825 (1/16 Schritt) - 2x8 StepStick Servomotoren (Miniatur-Servo) Orange = signal Red = + Brown = - Wie bekannt, bietet das RAMPS 1.4 via D4, 5, 6 und 11 vier Servo´s zu steuern. M340 P0 S500 (-1, -90°) M340 P0 S2500 (+1, +90 °) The 5V pin in that connector on RAMPS only supplies the 5V to the auxiliary servo connectors. It is designed so that you can jumper it to the VCC pin and use the Arduino's power supply to supply 5V for extra servos if you are only powered from USB or 5V. Since there is not a lot of extra power from the Arduino's power supply you can connect it directly to your 5V power supply if you have one. You can also leave this pin not connected if you have no plan to add extra servos. InkScape PlugIn (Achtung: nicht mit Inkscape 1.0+ kompatibel) Der Plotter wird durch GCode gefüttert. Diesen generieren wir über das Plaster (InkScape PlugIn für Plotty XY-Stiftplotter) Plugin aus SVG-Vektorgrafiken in Inkscape. Hierfür benötigen wir Inkscape 0.92.4 und Python 2. Python 3 wird nicht unterstützt. Firmware / Repetier GCode Für manuelle Anpassungen im GCode hilft die GCode Referenz Repetier Firmware 1.0.3. Repetier 1.0.3 (08.08.2019) HowTo 1. Nivellieren des Gerätes Dieser Schritt ist nur notwendig, wenn sich das Maschinengestell verzogen hat oder die Maschine vom Bett demontiert wurde) → mit 1 mm Fühlerlehreblatt an allen Ecken, wo der Stift eingespannt ist, den gleichen Abstand einstellen (an den Gestellfüßen der Maschine kann Klebeband angetaped werden) 2. Stift einspannen zuerst den Hubschlitten bis ganz nach unten drücken dann Stift locker einsetzen, sodass die Stiftspitze das Papier berührt den Stift zusätzlich etwa 1 mm nach unten drücken (Kraft draufgeben) und dann mit der Stellschraube fixieren GCode testen und prüfen, ob der Stift richig abhebt oder ob jede Leerlauflinie mitgezeichnet wird 3. Koordinatensystem auf den Tisch kleben (am besten mit Tape) → X.max = 346 mm, Y.max = 222 mm 4. Zeichnung erstellen Aktuell ist das Plaster Plugin nur mit Inkscape 0.92.4 kompatibel (Migration zu 1.0+ steht noch aus). Für die korrekte Skalierung der Zeichnung (und damit das Einhalten der maximalen Maschinenkoordiaten - dies ist wichtig) müssen folgende Dokumenteneinstellungen adäquat vorgenommen werden: Blattbreite 246mm Blatthöhe 222mm Anzeigeeinheit mm Dokumenteneinheit mm Skalierungsfaktor 1,0 Sollte die Skalierung der Grafik nicht stimmen, kann diese in Inkscape 1.0+ geöffnet werden und die Plugins Apply Transformations und Normalize Drawing Scale angewendet werden. 5. Grafik barbeiten und GCode generieren Siehe Plaster (InkScape PlugIn für Plotty XY-Stiftplotter) 6. GCode auf SD-Karte packen und losplotten ggf. vorher simulieren via Pronterface oder NC Corrector v4 Changelog 2022.08 - Magnetisches Blech Für eine ideale Befestigung hat unser Stiftplotter nun eine magnetische Blechplatte erhalten. Damit lassen sich mit Neodymmagneten einfach Papierbögen befestigen. 2022.04 - Grundplatte Aus Stabilitätsgründen wurde dem Plotter 2022 von Tino eine Untergrundplatte hinzugefügt, die dafür sorgt, dass der Abstand zwischen Stifthalter und Bett an allen Koordinaten möglichst gleich ist. Nur so ist der Stiftdruck überall annähernd konstant. 2019.09.25 - Elektronik-Fix (Kondensator für Servomotor) 12V zu 5V Spannungsregelung (2x 47µF Kondensator + 7805 Transistor) eingebaut, da der Arduino Mega zu wenig Power für den Servo liefert. Deshalb sind nur noch GND und Signal am RAMPS-Board installiert. Die Versorgung kommt nun direkt vom Netzteil Elektrolytkondensator 2200µF / 16v direkt zwischen 5V und GND installiert ("Zwischenbatterie") Stückliste Menge (Stück) Postenpreis Netto Benennung 1 0,20 € Radialkugellager 639/3-2Z (693-2Z) 2 8,36 € Präzisionswelle Ø8 x 350 mm - X46Cr13 2 3,86 € Texas Instruments DRV8825 2 0,61 € Mechanischer Endschalter - Makerbot v1.2 3 0,03 € PTFE Schlauch Ø3 x Ø6 mm 4 0,33 € DIN 6923 - M10 4 0,88 € Selbstklebender Gerätefuß - 10,2 x 10,2 x 2,5 mm 14 0,10 € Spanplattenschraube 3 x 10 mm - Torx 2 13,80 € Nema 17 Schrittmotor 17HS4417 - 1,8° 8 0,16 € Kabelbinder 150 mm - Orange 6 0,10 € ISO 4762 - M2 x 3 2 0,05 € ISO 4762 - M2 x 8 2 0,02 € ISO 4762 - M3 x 10 2 0,03 € ISO 4762 - M3 x 20 4 0,08 € ISO 4762 - M3 x 22 1 0,02 € ISO 4762 - M3 x 35 1 0,01 € ISO 4762 - M3 x 8 4 0,08 € ISO 4762 - M4 x 12 4 0,06 € ISO 4762 - M4 x 8 3 0,01 € ISO 7093-1 - 3 1 0,01 € ISO 7093-1 - 4 4 0,06 € ISO 10642 M3 x 16 9 0,00 € ISO 10642 M3 x 35 7 0,01 € ISO 7092 - 3 5 2,17 € DIN 705 - Stellring - Form A - Ø8 x Ø16 x 8 mm - M4 Gewinde 2 0,87 € DIN 705 - Stellring - Form A - Ø8 x Ø16 x 8 mm - M4 Gewinde 6 2,60 € DIN 705 - Stellring - Form A - Ø8 x Ø16 x 8 mm - M4 Gewinde 18 0,52 € DIN 562 - M3 5 0,06 € ISO 10511 - M3 2 0,02 € ISO 10511 - M4 5 4,00 € Umlenkrolle Ø3 x Ø13 x 8,5 mm - Laufdurchmesser 9,68 mm 1 4,14 € Zahnriemen Gates 2GT - 2 mm Teilung, 6 mm breit 1 3,80 € RAMPS 1.4 - RepRap Arduino Mega Pololu Shield - 12 V 1 8,17 € Arduino Mega 2560 8-Bit 16 MHz 1 5,80 € RAMPS 1.4 LCD RepRapDiscount Smart Controller + Smart Adapter 2 2,20 € DIN 653 - Rändelschraube, niedrige Form - M4 x 20 8 7,42 € Lineargleitlager igus RJ4JP-01-08 1 0,26 € Gewindestange M10 x 470 mm - verzinkter Stahl 2 10,06 € Präzisionswelle Ø8 x 450 mm - X46Cr13 2 2,32 € Riemenscheibe 2GT - 16 Zähne - Ø5 mm Bohrung - Ø12,7 mm 2 0,18 € Distanzbolzen mit Innengewinde - M4 x 5 mm 1 0,09 € Druckfeder Ø4,5 x Ø6,3 x Ø0,9 mm - 9,3 mm lang - D-144A 4 1,34 € [3D] CABLE_LEAD_CLAMP 1 1,00 € [Laser] CABLE_LEAD_X 1 1,00 € [Laser] CABLE_LEAD_Y 1 0,00 € CONTROLLER-HOUSING 2 1,47 € [3D] MOTORMOUNT 1 1,50 € [3D] TOOL-BASE 1 1,53 € [3D] TOOL-CLAMP 1 1,56 € [3D] TOOL-HOLDER 1 1,59 € [3D] TOOL-SLIDE 1 1,63 € [3D] X-SLIDER 1 1,66 € [3D] Y-END1 1 1,69 € [3D] Y-END2 1 1,72 € [3D] Y-SLIDER 2 0,27 € Doppelseitiges Klebeband - Tesa Powerbond Mirror - 19 mm breit 1 1,16 € TowerPro sg90 9g Servomotor mit Getriebe und Hebel 2 0,00 € Welle Ø3 mm - 93 mm lang 2 0,01 € ISO 4032 - M2 1 Netzteil PA-1905-001 Druckfolie/Bügelfolie bedrucken Neben der Sublimation auf Transferpapier können auch spezielle Druckfolien direkt mit einem Drucker bedruckt werden und im Anschluss ebenso mit einer Transferpresse auf das Wunschtextil aufgebracht werden. In der Regel sind diese Folien im A4-Format vorzufinden. Beispielprodukte Avery Dennsion Zweckform Photo Paper Direct (PPD) schwarz Photo Paper Direct (PPD) weiß Nachteile von Druckfolien oft geringe Haltbarkeit Farben bleichen sehr schnell aus mit Druckfolie bedruckte Sachen in der Regel nur bis 30° waschbar. nicht mit jedem Drucker bedruckbar. Je nach Herstellerangabe zu prüfen ob diese für Tintenstrahldrucker oder Laserdrucker geeignet sind Beschränkung auf rechteckige Formate wie A4 oder A3. "Leere" Stelle hinterlassen matte Flächen oder müssen vor dem Transfer aufwendig ausgeschnitten werden unterschiedliche Handhabe für dunkle und helle Stoffe: für dunkle Stoffe muss weiß in der Druckfolie unterlegt sein, damit nicht durch das Bild der dunkle Stoff durchscheint. Für helle Stoffe ist die Druckfolie transparent. Die FabLab Außenschilder Klein, aber fein. Diese Schilder haben uns jede Menge Arbeit gemacht, die man daran nicht unbedingt sehen kann. Das kleine und große Außenschild an unserer alten Außenfassade haben wir selbst wieder zum Leben erweckt und angebracht. Das kleine Schild ist uns 2017 zugeflossen, aber wir hatten lange keine Möglichkeit, es zu installieren. Ende 2018 haben wir durch einen glücklichen Zufall einen guten Schneidplotter Roland CAMM-1 PNC-950 für günstiges Geld bekommen. Den haben wir dann 2019 startklar gemacht – das war garnicht mal so einfach, denn Windows 2000/XP Treiber gehen nur auf virtuellen Maschinen noch so richtig sinnvoll. Deshalb mussten wir sehr lange fummeln. So konnten wir nach vielen Lernstunden endlich auf PVC Folien plotten und unser Logo auf den Gehweg befördern. An- und Ausschalten lässt es sich über unsere Devolo Home Control Zentrale. Das große Schild ist in ähnlichem Aufwand entstanden und musste zunächst gründlich aufgearbeitet werden, denn es war sehr verrottet.