Heizbett-Umbau

Aus K8200 Wiki
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Umbau des original Heizbett

Wie oft beschrieben wurde ist das Original-Heizbett des K8200 sehr schwach ausgelegt. Man kann mit wenig Extramaterial sein Heizbett umbauen, um eine bessere Funktion zu erreichen.
Schwachstellen des Originalheizbetts sind:

  • schlechte Wärmeleitung der Platine (PCB)
  • Verformung bei Aufheizen/Abkühlung
  • schlecht haftende Oberfläche der Platine

Lösungsvorschlag: Umdrehen & Glas

Da die Platine aus FR4 oder FR5 Material ist, besitzt diese keine gute Wärmeübertragung. Desweiteren heizt der originale Aufbau mehr die Aluplatte unterhalb des Betts als die obere Arbeitsfläche. Der Ansatz war, die Platine zu wenden und eine passende, besser leitende und zu reinigende Druckbettoberfläche zu verwenden.

Schritt: Ausbauen

Das Bett demontieren. Als erstes muß der kleine Thermisistor(Thermowiderstand oder NTC) abgelötet werden. Hierzu mit Entlöt-Litze, mit einem Lötabsauger oder am besten mit eine Heißluft-Lötstation arbeiten. Eine feine Pinzette (SMD-Besteck) sollte auf jeden Fall verwendet werden. Dannach wird mit einer Handfräse(z.B. Dremel) ein passendes Loch zwischen den Kontakten ausgefräst, so daß der NTC darin verschwinden kann.

Ausbau NTC aus Heizbett

Schritt: Widerstand

Jetzt den Thermowiderstand in dem "Bettchen" verlöten, so dass die Kontaktflächen ihre ursprüngliche Leitfunktion haben.

NTC einlöten

Dabei achten, daß nichts über den Oberflächenrand hervorsteht.

ohne Überstand

Schritt: Platine

Damit das Bett wieder fest montiert werden kann, werden an den Schraubenlöchern auf der ehemaligen Unter-, jetzt aber Oberseite, per Hand Versenkungen angebracht. Dazu kann man einen größeren Bohrer verwenden. Es ist unbedingt darauf zu achten, dass hierbei nicht die Leiterbahnen verletzt werden und/oder der Schraubenkopf eine Überbrückung der Heizwendel-Leitungen verursacht. Alles absolut plan halten, damit die Scheibe gut auf der PCB liegt, d.h. evtl. die Schraubenköpfe flacher feilen.

Fase in Bohrlöcher schneiden

Schritt: Dämmung

Der alte Isolator wird "entkernt" und als Zwischenlage zu einem 2. normalen Pappkarton(extra) verwendet. Was auch gut funktioniert ist eine Korkfliesplatte (Baumarkt) oder Ofendämmflies. Es gibt allerhand gute Isolatoren, die hier verwendet werden können, und je bessere dieser ist, desto besser heizt das umgebaute Bett. Ich habe hier die Version dargestellt, die keine neuen Schrauben und Halterungen benötigt, sondern alles mit den original Bauteilen verändert wird.

neuer Isolator für das Bett

Schritt: Glas

Das ganze wieder so zusammenbauen wie gehabt jedoch: Die Platine mit den Leiterbahnen nach oben und die zusätzliche Pappe darunter. Als Glas wurde ein einfaches Bilderrahmenglas 2mm werwendet, welches vorher mit einem Glasschneider aus dem Baumarkt noch zurecht geschnitten wurde. Hier gilt auch: Je dicker das Glas, desto länger dauert die Aufwärmphase und desto schwerer wird der XY-Schlitten, was zu vermeiden ist! Es kann auch eine alte Fensterscheibe benutzt werden, dabei darauf achen, dass die Oberfläche auch wirklich plan ist (alte Scheiben sind dünner als heutzutage, sehr alte aber nicht ganz plan). Zwischen die Platine und das Glas kann Wärmeleitpaste (nicht -kleber!) aufgestrichen werden. Die Glasscheibe kann mit den bekannten Papierklammern befestigt werden. Nützlich kann auch sein, wenn man die Glasscheibe von unten mit einem Filzstift ein diagonales Kreuz gezeichnet wird, man sieht dann immer genau, wo der Mittelpunkt ist.

Glasplatte als neue Druckbettoberfläche

Schritt: Klammern

Man kann die Klammer auf der oberen Seite abschneiden/brechen. Das bringt den Vorteil, daß die Druckerdüse nicht so schnell an der Klammer hängen bleiben kann. Hierzu mit einem Seitenschneider so gut es geht das runde Ende der Klammer anschneiden. Dannach mit einer Zange das Enden vorsichtige hin- und herbiegen bis es abbricht. Dannach sollte man es kurz mit einer Feile bearbeiten. Zur Montage verwendet man einen flachen großen Schraubenzieher und hebt von innen das nun "freie" Ende auf die Glasplatte.

erweiterte Heizbettklammer


Ergebnis

Das Heizbett heizt nun wesentlich schneller auf und es erreicht eine höhere Temperatur als im Originalzustand. Der Druck bleibt besser haften und die Oberfläche lässt sich deutlich leichter reinigen (Glasschaber), je nachdem ob man zusätzliche Tinkturen verwendet hat. Der Umbau ist kostentechnisch recht günstig und man benötigt relativ wenig Zeit für dieses Upgrade.


Lösungsvorschlag: Bessere Wärmedämmung nach unten & anderer Unterbau & andere Heizplatine & Umdrehen & Glas & 24 V Heizspannung

Die Entwickler haben dem K8200 ein beheiztes, wenn auch schwachbrüstiges Druckbett spendiert. Wie die mühsam erzeugte Wärme unter das Druckstück kommt, war offenbar nicht von Interesse. Der die Heizplatine tragende Unterbau aus Aluminium ist in Verbindung mit dem als Wärmedämmung dienenden Pappstück eine gute Wärmebrücke. Diese macht ihrem Namen alle Ehre und leitet die Wärme ab - in die Unterkonstruktion!

Unterbau

Der originale Unterbau aus Aluminium wird entfernt, weil er für das neue Heizbett (siehe weiter unten) zu klein ist. Es wird ein neuer Unterbau aus Gfk eingesetzt.

K-Druckbett Gfk-Platte.jpg

Dieser ist nicht schwerer als der alte, leitet die Wärme aber deutlich schlechter ab. Befestigt wird der neue Unterbau mit den vorhandenen Schrauben.

Wärmedämmung

Eine Korkplatte aus dem Baumarkt ist völlig ausreichend. Sie erfüllt alle Bedingungen, welche an eine gute Wärmedämmung gestellt werden und ist einfach zu bearbeiten.

K-Druckbett Korkplatte.jpg

Da die Anschlussleitungen des Thermistors sinnvollerweise unterhalb der Korkplatte verlegt werden sollten, sind entsprechende Schlitze einzuarbeiten.

K-S1200004.jpg

Oberseite und Ränder werden mit (selbstklebender) Aluminiumfolie versehen, damit der Wärmestrahlungsanteil der Heizplatine reflektiert wird.

K-S1200005.JPG

Die Wärmedämmung wird mit doppelseitigem Klebeband auf dem Unterbau befestigt. Es reicht ein ca. 5 cm langer Streifen an jedem Rand.

Heizplatine

Hier wird eine MK 2 B eingesetzt, von der die 24 V-Schiene der Platine genutzt wird. Jedes andere Fabrikat ist selbverständlich auch nutzbar. Die Seite mit den Leiterbahnen ist nach oben anzuordnen.

K-Druckbett Heizplatine.jpg
K-MK 2 B.jpg

Die Befestigung auf der Wärmedämmung erfolgt mit 5 Wärmeleitpads, analog zur Glasplatte.

Glasplatte (Druckoberfläche)

Glas ist bekanntlich ein sehr schlechter Wärmeleiter. Das ist für den vorgesehenen Zweck nachteilig. Von Vorteil ist die sehr gute Planarität und die Resistenz gegen Stoffe wie Aceton und Nitroverdünnung, welche zur Entfettung der Druckoberfläche eingesetzt werden. Es ist hier erforderlich einen Kompromiss einzugehen. Das Beste wäre die vollflächige Verklebung der Glasplatte auf der Heizplatine mittels Wärmeleitkleber. Damit wäre die Glasplatte bei Beschädigung nicht mehr entfernbar, ohne das Risiko einzugehen, die Heizplatine zu zerstören.

Der Kompromiss besteht in der hier ersichtlichen Lösung:

K-Druckbett Glasplatte.jpg
K-IMG 20150113 184749.jpg

Die Klebepads sind ca. 20 x 20 mm gross.

Befürchtungen, dass die Luftschicht zwischen Glasplatte und Heizplatine den Wärmeaustausch massiv behindert, wurden durch den dauerhaften Druckbetrieb widerlegt.

Thermistoreinbau

Die Anschlussleitungen zum Thermistor werden in den (gefrästen) Schlitzen der Wärmedämmung verlegt und mit Kapton-Band abgeklebt.

K-Druckbett Thermistor.jpg


K-IMG 20150113 185730.jpg


K-IMG 20150113 185528.jpg


Die Wärmeleitpaste ist entsprechend des Hinweises einzubringen. Von der Sorgfalt, mit der das geschieht, hängt das spätere Regelverhalten des Druckbettes ab.


Ergebnis

Das, wie oben beschrieben, montierte Druckbett enthält jetzt keinerlei Bauteile mehr, welche gut oder sehr gut wärmeleitend sind. Damit wird die Wärmeabgabe an die Metallkonstruktion des Druckers minimiert. Infolge der 24 V-Versorgungsspannung erfolgt die Aufheizung wesentlich schneller als beim Original-Druckbett. Bei einer tiefsten Umgebungstemperatur von +10°C beträgt die gemessenen Aufheizzeit auf 60°C etwas mehr als 3 Minuten (eigener Test). Wird "Cura" als Slicer eingesetzt, erfolgt die Aufheizung von Druckbett und Hotend quasi parallel, so dass die gesamte Aufheizzeit unter 4 Minuten liegt.

Voraussetzung dafür ist der Umbau der Hotend-Heizung auf 24 V.

K-Druckbett gesamt.jpg

Im nachfolgenden Bild sind die einzelnen, oben beschriebenen Bestandteile gut zu erkennen:

K-Druckbett bei der Arbeit.jpg

Stromversorgung

Die Original-Platine kann auch mit einem zusätzlichen 24V-Netzteil versorgt werden, allerdings dann z.B. mit einem SSR-Relais gesteuert. Die Original-Stromversorgung steuert jetzt das Relais und "sagt" dem Netzgerät, wann es die Platine versorgen soll.

Eine weitere Alternative ist die Nutzung eines zusätzlichen Heizbett-Treiber. Dies benötigt einen weiteren I/O-Ausgang, dafür bleibt aber der originale Heizbett-Treiber zum Beispiel für einen zusätzlichen Lüfter frei.