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MK3S Sinterbronzelager Y-Achse  

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pebi
 pebi
(@pebi)
Eminent Member
MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Hallo 3-D Druck Kollegen,

Thema: Umrüstung meines MK3S auf Sinterbronzelager in der Y-Achse.

Erstmal vielen Dank an Karl-Herbert für seine Arbeit und Entschuldigung für meine Misshandlung seiner Entwürfe.

Im Prinzip fand ich die Idee mit Fest,- und Loslager gut. Allerdings bin ich der Meinung, dass eine gute Leichtgängigkeit so nicht erreicht werden kann.

Nehmt mal eine Führungsstange in die Hand und schiebt zwei Sinterbronzebuchsen darauf hin und her, diese Leichtgängigkeit werdet ihr nach der Montage niemals haben. Es sei denn, die Lager befinden sich nach der Montage in der gleichen optimalen Position und es ist "keine Kraft notwendig um sie in diese Position zu drücken". Und genau dieser Kraftaufwand ist das Problem. Der bewirkt nämlich erhöhte Reibung und erhöhte Reibung = Schwergängigkeit.

Deshalb habe ich nach einer anderen Lösung gesucht.

Mein erster Versuch: Alle drei Lager mit Epoxidharz in optimaler Position eingießen. Ich habe die Lager mit Epoxidharz im um 2mm größer gemachten Gehäuse eingegossen. Das Ergebnis war bei PLA (65°) und PETG (85°)sehr gut (Riementest Y-Achse 240), allerdings bei ASA (110°) war es durch den Verzug des Rahmens durch die hohe Temperatur des Heizbettes mit der Leichtgängigkeit auch schon wieder vorbei (Riementest 200).

Also habe ich nach einer Möglichkeit gesucht, bei der auch ein Verzug des Y-Rahmens keine Auswirkungen auf die Leichtgängigkeit hat. Die Lager sollten sich im Idealfall selbständig ohne viel Kraftaufwand ausrichten können und gleichzeitig die Y-Achse ausreichend stabil führen, das war mein Ziel.

Mein zweiter Versuch: Schwimmende Lagerung mit Hilfe von O-Ringen.

Wie ihr auf dem Bild erkennen könnt, wird das Lager nur vom O-Ring gehalten und hat so die Möglichkeit sich nach allen Richtungen auszurichten. In Axialer Richtung habe ich dem Lager noch 0.7mm mehr Platz gegeben weil ansonsten die Pendelbewegung durch den Deckel erschwert worden wäre. Die Gummimischung der O-Ringe habe ich in NBR90 gewählt, das ist eine härtere Variante. Damit zeigt der Riementest für die Y-Achse Werte von 225-235. Das sind für drei Sinterbronzelager gute Werte denke ich. Zusätzlich habe ich noch bei dem einzelnen Lager auf der rechten Seite die Befestigungsbohrungen auf 3,5mm aufgebohrt und an den Flächen die den Lageraufnahmekörper zentrieren etwas Material abgenommen. So bestimmt das Lager die Position des Lageraufnahmekörpers und es entstehen keine oder nur sehr geringe Kräfte gegenüber dem O-Ring. Mein MK3S hat jetzt auf allen drei Achsen Sinterbronzelager, er liefert super Qualität und  läuft sehr leise.

Gruß Peter

Posted : 04/08/2021 9:53 am
d3dp and karl-herbert liked
pebi
 pebi
(@pebi)
Eminent Member
Topic starter answered:
Wenn ihr es nachmachen wollt

diese O-Ringe habe ich verbaut, diese Sinterbronzelager und hier die entsprechenden STL-Files

 

Posted : 04/08/2021 1:41 pm
karl-herbert
(@karl-herbert)
Illustrious Member
RE: Wenn ihr es nachmachen wollt

Auch eine gute Möglichkeit. Da viele Anwender diesbzgl. Probleme hatten (Leichtlauf), habe ich mir erlaubt, Deine Idee in einem meiner  Prusaprints anzuhängen: https://www.prusaprinters.org/prints/51755-prusa-mk3s-mini-y-achse-gehause-fur-sinterbronzela

Schöne Grüße,

Karl

Statt zu klagen, dass wir nicht alles haben, was wir wollen, sollten wir lieber dankbar sein, dass wir nicht alles bekommen, was wir verdienen.

Posted : 04/08/2021 4:20 pm
pebi
 pebi
(@pebi)
Eminent Member
Topic starter answered:
fehlerhafter Link zu den STL-Files

habe bemerkt, dass der obige Link zu den STL-Files nicht funktioniert, das hier sollte gehen.

Posted : 05/08/2021 6:32 pm
d3dp
 d3dp
(@d3dp)
Active Member
Vielen Dank für den Tipp, funktioniert super!

Ich habe jetzt seit 2 Wochen die Sinterbronzelager in meinem Drucker laufen und endlich Ruhe, vielen Dank für deinen Tipp mit den O-Ringen und die Files der zugehörigen Lagergehäuse. Auch die Oberflächenqualität meiner Drucke scheint ggü. meiner Misumi-Umrüstung nochmal gestiegen zu sein und weniger Vibrationsmarken aufzuweisen.

Gedruckt habe ich die Gehäuse aus Prusament PETG, was soweit sehr gut funktioniert, aber ich verdrucke aktuell auch nur PETG bei ca. 80 °C Betttemperatur. Beim Zusammenbau habe ich mir Zeit gelassen und sowohl die Lagergehäuse als auch die Clips, die die Führungswellen in Position halten, langsam und Stück für Stück fest gezogen und durch Hin und Her schieben des Betthalters die Leichtgängigkeit der Achse überprüft.

So gesehen also mit etwas Geduld easy going...

 


 

Zusätzlich habe ich deine Idee mit den O-Ringen auch auf die X-Achse übertragen:

Hier hatte ich bereits für die bessere Einstellbarkeit der Riemenspannung den Bear-Mod im Einsatz, bei dem die Linearlager - statt über Kabelbinder - direkt über 2 gedruckte Teile am X-Wagen befestigt werden. Deswegen habe ich, um einerseits die möglichst schwimmende Lagerung zu erhalten als auch um die 15 mm Außendurchmesser von LMU8 Linearkugellagern zu erreichen, Sinterbronzelager der Abmessung 8 x 12 x 20 mm mit O-Ringen 12 x 1,5 mm kombiniert.

Bei der Montage habe ich dann je 2 O-Ringe pro Sinterbronzelager verwendet (O-Ringe der beiden Lager an der oberen Achse voneinander weg zeigend) und die Druckteile zur Fixierung der Lager langsam und Stück für Stück fest gezogen, sodass die Lager durch den leichten Druck über die O-Ringe sicher an Position gehalten werden, aber die Achse noch leichtgängig beweglich bleibt.

Das Ergebnis ist nicht ganz so gut wie auf der X-Achse (und wird auch immer noch maßgeblich vom Wellenabstand und deren Parallelität abhängen), aber es scheint soweit zu funktionieren. Wie sich das in Zukunft verhält muss dann der Langzeittest zeigen...

 

Wenn ich das ganze an der X-Achse nochmal wiederholen würde, würde ich aber kürzere Lager ausprobieren. Von der geringeren Länge würde ich mir bei einer Winkel-Fehlstellung weniger Neigung zum Verkanten erhoffen.

Posted : 14/11/2021 7:57 pm
ProjektC
(@projektc)
Honorable Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Moin Zusammen,

ich möchte gerade von Messing auf Sinter auf der Y Achse wechseln und das auf Basis der O Ringe.Habe die O ringe von pebi mit O Ring NBR 90 Shore 13,8x2,4 mm genommen.

Nun kann man die Sinter in das Lager einfach reinlegen die haben so viel Spiel das Sie von keiner Seite gehalten oder gedrückt werden.Das ist soweit korrekt das diese so Lose auf alle 3 Lager drin liegen ?

Nun soll ja der O Ring hitnen rein.Der O Ring ist kleiner als das Loch vom Lager, wenn man es unten reinlegt in die Rille ist er oben in der Rille natürlich nicht drin.Wenn ich das Sinter nun reinschiebe merke ich das es sich in den Ring reinschiebt und auch Festgehalten wird.Mir macht nur etwas Sorgen ob der oberen Ring nun auch in der Rille ist, oder durch das reindrücken zb vorne oder hinten oben reingequetscht ist weil das Lager ziemlich schwimmt da drin.

Mache ich mir zu viel gedanken und der muss wie unten automatisch oben auch in der Rille rein, oder kann der auch vorne oder hinter der rille sein und zwischen Lager und Sinter eingequetscht sein ?

Posted : 18/12/2021 3:18 pm
d3dp
 d3dp
(@d3dp)
Active Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Nabend,

ich bin mir bei deiner Beschreibung ehrlich gesagt nicht so ganz sicher was den jetzt genau nicht passt.

Die Sinterlager alleine halten nicht in dem Gehäuse und der große Abstand (vgl. Zeichnung von @pebi im Startpost) ist auch gewollt so, damit sich diese ein wenig verdrehen und verschieben können wenn Achsenabstand und -Parallelität nicht exakt passen. Die Lager werden *nur* durch den Anpressdruck der O-Ringe im Gehäuse gehalten und die Ringe durch deren Aufnahme (die "Rille") in der Wandung des Gehäuses. Deswegen ist der Innendurchmesser der O-Ringe auch kleiner als der Außendurchmesser des Lagers und der Außendurchmesser der O-Ringe kleiner als das Loch im Gehäuse.

Das deine O-Ringe nun zu klein sein sollen, um in die Rille des Lagergehäuses zu passen wundert mich nun etwas, denn die passen da eigentlich ziemlich exakt rein. Ich musste bei mir mit einer angewinkelten Pinzette etwas nachhelfen, um diese zuerst rundherum hinein zu drücken, bevor ich das Sinterlager in das Gehäuse gedrückt habe. Hierbei ist dann kurzzeitig etwas Widerstand spürbar, wenn das Gehäuse die O-Ringe aufweitet, bevor das Lager dann bis zum Ende des Gehäuses durch flutscht. Und ohne Nachhilfe fällt das Lager da auch nicht von alleine wieder raus.

Bevor ich aber überhaupt mit den O-Ringen angefangen habe, habe ich die Gewindebuchsen eingeschmolzen. Hierbei hat sich dann etwas überschüssiger Kunststoff in die Aufnahme-Rille geschoben, der da natürlich wieder raus muss. Diesen z.b. vorsichtig mit einem kleinen Cuttermesser wegschneiden.

Vielleicht hilft dir das weiter und das Problem zu finden...

Grüße

Posted : 18/12/2021 4:23 pm
ProjektC
(@projektc)
Honorable Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Vielleicht mache ich mir auch zu viel Gedanken, ich habe es mal gezeichnet, aber ich glaube da bin ich noch schlechter als erklären 😉

Blau ist die Lagerhalterung
Gelb ist das Sinter Lager
Rot wäre die Rille hinten für den O Ring
Schwarz wäre der O Ring

Der Oring ist ja viel kleiner als die Rille.
Schiebt man den O Ring rein, liegt er unten in der Rille aber oben nicht in der Rille.
Im Grunde wenn man in das Lager rein sieht, kann man den oberen O Ring noch sehen.
Wenn man das Sinter reinschiebt und der in den O Ring reingeht müsste sich der oberen Ring oben in die Rille reindrücken.
Der schwarze Ring in meiner Zeichnung müsste im roten Ring aufgehen.
Weis nicht ob er das wirklich tut, oder vor oder nach der obere Rille sich irgendwo reinbatzt, weil das Sinter ein gewissen Spiel im Lager hat.

Posted : 18/12/2021 5:04 pm
pebi
 pebi
(@pebi)
Eminent Member
Topic starter answered:
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Hallo,

wenn es wirklich so ist wie du es skizziert hast, sind deine O-Ringe definitiv zu klein. O-Ring Ø13.8x2.4 bedeutet InnenØ= 13,8; AussenØ=18,6. Bei einem AussenØ der Sinterbronzebuchsen von 14mm sollte sich der passende O-Ring im ausgebauten Zustand relativ leicht von Hand über das Sinterbronzelager schieben lassen und auf keinen Fall so in dem für ihn gedachten Einstich liegen wie du es skizziert hast. Der Durchmesser dieses Einstiches ist lt. meiner Konstruktion 18,5mm, d.h. man muss den O-Ring schon etwas in seine Sollposition "zwingen".

Gruß  Peter

 

Posted : 18/12/2021 6:01 pm
karl-herbert
(@karl-herbert)
Illustrious Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Wie auch immer man die Lagerung der Sinterbuchsen gestaltet - man sollte darauf achten, dass die Führungswellen in allen Ebenen parallel oder kollinear zueinander verlaufen. An der Y-Achse lassen sich die Wellen ja relativ gut justieren, aber bei der X-Achse sieht's etwas anders aus. Sollten die Bohrungsabstände der originalen Prusa X-End Teile nicht passen (bei meinen habe ich eine Diff. von 0.2mm gemessen), kann dies weder von den Kippvar., noch von den O-Ringvar. ausreichend kompensiert werden. Aus diesem Grund habe ich die X-End Teile neu gedruckt und die Bohrungen auf der CNC-Fräse nachbearbeitet. Diesbzgl. wird dies immer ein heikles Thema beim MK3 sein, da bei Temp. Schwankungen zwischen 60 und 110 Grad C. die ganze Plastik und Blech Konstruktion "wandert". Ich habe das Lager-Problem bei einem meiner Drucker durch Verwendung von Hiwin Führungen gänzlich eliminieren können. Der Drucker druckt nicht schöner, aber der Lagerlauf ist präzise, leise und weitgehend wartungsfrei.

Schöne Grüße,

Karl

Statt zu klagen, dass wir nicht alles haben, was wir wollen, sollten wir lieber dankbar sein, dass wir nicht alles bekommen, was wir verdienen.

Posted : 18/12/2021 7:28 pm
ProjektC
(@projektc)
Honorable Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Ok ich habe das Problem gefunden.

Ich habe deinen link oben angeklickt und direkt das bestellt.

Die habe ich bekommen. Präzisions O-Ring 12,00 x 1,50 mm NBR90

Die sind von deinen linkO Ring NBR 90 Shore 13,8x2,4 mmInnendurchmesser: 13,8 mmSchnurstärke: 2,4 mm

Ich bin eigentlich auf deinen link und habe die bestellt.

Im Auftrag und Rechnung sind aber schon die ersten vermerkt.

Entweder bin ich irgendwie auf die falsche grösse im Nachhinein gekommen oder beim Shop und der Ausführung passt was nicht.

Aber nun ist es mir klar

Posted : 18/12/2021 8:25 pm
ProjektC
(@projektc)
Honorable Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

So noch einmal bestellt und nun passt es.
Keine Ahnung wie das passieren konnte.
Mit den mindestbestellwert die teuersten Grummi Ringe die ich je gekauft habe 😉

Posted : 18/12/2021 8:32 pm
pebi
 pebi
(@pebi)
Eminent Member
Topic starter answered:
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

du hast versehentlich auf den Link geklickt im Beitrag von d3dp, in dem er beschreibt, wie er O-Ringe für die Führungen der X-Achse verwendet hat. Das ist nicht mein Beitrag!

Posted : 18/12/2021 8:42 pm
pebi
 pebi
(@pebi)
Eminent Member
Topic starter answered:
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Hallo Karl,

da kann ich dir nur zustimmen!An meinem mk3s ist schon seit einiger Zeit der "Bunny and Baer Extruder" verbaut, mit dem ich sehr zufrieden bin.Was die Führung in der X-Achse angeht hab ich mir mal was ganz neues einfallen lassen und auch so umgesetzt. Ich wollte die runden Führungen erstmal behalten und trotz der Ungenauigkeiten beim Abstand der beidenFührungen zueinander Sinterbronzebuchsen verwenden, die auch noch leichtgängig sein sollten. Also habe ich mir Gedanken gemacht mit welchen konstruktiven Kniffen man das erreichen kann.Die oberen beiden Sinterbronzelager habe ich in ein gedrucktes Rohr mit etwas größerem inneren Durchmesser eingeklebt. Um eine möglichst exakte koaxiale Ausrichtung der beiden Lager zueinander zu erreichen, war das Rohr mit den beiden Lagern bis zur Aushärtung des Klebers auf einer Führungsstange montiert.Der untere Lagersitz war etwas komplizierter. Dieses Lager sollte den Freiheitsgrad des Extruders "Rotation um die obere X-Achsenführung" eliminieren und dennoch unempfindlich gegenüber Abstandstoleranzen im 1/10mm Bereich der beiden Führungen zueinander sein. Ich habe dieses Lager in ein sogenanntes "Gleitstück" gepackt und per Feder und Druckstück fixiert. Das Lager kann sich sommit lediglich in der Z-Achse+-0.5mm bewegen und verhindert wirkungsvoll die Rotation um die obere X-Achsenführung.Kaum zu glauben, es funktioniert!Anbei ein paar Bilder.

Gruß Peter

Posted : 18/12/2021 8:49 pm
karl-herbert
(@karl-herbert)
Illustrious Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Da hast Du was Feines ausgetüfftelt. Wäre sicherlich eine Bereicherung in den Prusaprints 👍 

Schöne Grüße,

Karl

Statt zu klagen, dass wir nicht alles haben, was wir wollen, sollten wir lieber dankbar sein, dass wir nicht alles bekommen, was wir verdienen.

Posted : 19/12/2021 1:01 am
ProjektC
(@projektc)
Honorable Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Da ich die O Ringe von d3dp nun auch da habe, kann ich auch die Messing Lager an der X Achse gegen Sinter tauschen.
Waren die nicht umsonst.

Bei der Montage habe ich dann je 2 O-Ringe pro Sinterbronzelager verwendet (O-Ringe der beiden Lager an der oberen Achse voneinander weg zeigend) und die Druckteile zur Fixierung der Lager langsam und Stück für Stück fest gezogen, sodass die Lager durch den leichten Druck über die O-Ringe sicher an Position gehalten werden, aber die Achse noch leichtgängig beweglich bleibt.

Das verstehe ich nicht genau.
Das heisst oben sind zwei Sinter Lager und unten eines.
Aber du verwendest pro Sinter Lager zwei O Ringe aber es steht auch dabei, jeweils von einander weg.

[ II      ]   -   [     II ]
           [   II   ]

I sind die jeweiligen O Ringe.
Meinst du das so von der Positioniertung ?

Posted : 19/12/2021 11:16 am
d3dp
 d3dp
(@d3dp)
Active Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Vom Prinzip her so wie du's aufgezeichnet hast. Unten mit ein bisschen Abstand, wegen eines Ausschnitts in den Fixierteilen (Kabelführung). Pi mal Auge so:

ABER Achtung: Ich hab die Aktion an einer X-Achse mit Bear-Mod durchgeführt und am zugehörigen Wagen (vgl. Bild) an dem dann der Extruder befestigt wird, werden die Lager über 3D gedruckte Teile gequetscht und nicht über Kabelbinder wie das glaube ich beim original Prusa der Fall war. Mit Kabelbindern wird das nix. Außerdem haben die Sinterlager, die ich bei der X-Achse verwendet habe, ebenfalls andere Abmessungen.

2 O-Ringe pro Lager habe ich genommen, um für etwas mehr Auflagefläche zu sorgen. Da die Sinterlager kürzer als normale LMU8 Lager sind und man die Schrauben nicht bombenfest anziehen kann, hatte ich die Befürchtung, dass die Sinterlager sonst unter Umständen verrutschen könnten.

Bisher (knapp 150 Druckstunden) läuft bei mir alles gut, aber es ist und bleibt ein Hack, das darf man nicht vergessen.

Posted : 19/12/2021 12:59 pm
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karl-herbert
(@karl-herbert)
Illustrious Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Ich denke, dass sich die "Oring-Lösung" ganz gut umsetzen läßt, vorausgesetzt bei der Montage der Führungswellen wird möglichst präzise gearbeitet. Damit lassen sich die instabilen Gegebenheiten, bedingt durch Materialwahl (viel gedrucktes Plastik) und Wärmeausdehnung gut ausgleichen. "Hack" trifft es relativ gut 👍 

Ich habe meine Sinterlager (im CNC nachgearbeiteten Gehäuse - 1x Fest- 2xLoslager) nun schon viele hunderte Stunden, sowohl an der X- als auch der Y-Achse problemlos im Einsatz - laufen wie am ersten Tag - und das wartungsfrei. Gedruckt wird alles - vom PLA bis zum PEEK.

Schöne Grüße,

Karl

Statt zu klagen, dass wir nicht alles haben, was wir wollen, sollten wir lieber dankbar sein, dass wir nicht alles bekommen, was wir verdienen.

Posted : 19/12/2021 1:42 pm
ProjektC
(@projektc)
Honorable Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

OK ich sehe, die ich für Y habe sind 8 x 14 x 20 Sinterbronz und deine sind 8 x 12 x 20 Sinterbronz.
Dein Aussendurchmesser ist kleiner wegen den O Ring, gut aber nachdem ich Kabelbinder habe macht das wenig Sinn.
Wenn meine Messing Lager auf der X Achse aber vom Fahrweg links und rechts schon passen, dann sollten die Sinter Lager auch laufen ?
Meine damit die 8 x 14 x 20 Sinterbronz gegen die Messing LM8UU

Posted : 19/12/2021 4:40 pm
karl-herbert
(@karl-herbert)
Illustrious Member
RE: MK3S Sinterbronzelager Y-Achse

Die 14er Sinterlager müsstest Du, wenn Du diese einfach gegen die Messinglager austauschen möchtest, LMU8 kompatibel machen. D.h. auf die Aussenmaße 15x8x24 adaptieren. Ich habe dies mit einer Messinghülse gelöst und diese an beide Seiten konisch gedreht.

Zuerst habe ich die Hülse auf 24mm abgelängt, die Sinterbuchsen mit etwas Wärme eingepresst und anschl. den Aussenmantel konisch gedreht. Die orig. Extruderteile müssen deshalb nicht neu gedruckt werden. Kabelbinder sind keine notwendig, da die Buchsen gegen axiales Verschieben sowieso gesichert sind.

auch bei dieser Konstruktion muss darauf geachtet werden, dass Schrauben nicht übermässig fest angezogen werden, da die Extruder-Kunststoffteile in allen Richtungen nachgeben bzw. sich verziehen.

Bei der oben gezeigten O-Ring Variante müsstest Du allerdings andere Sinterlager verwenden, damit die O-Ringe wirken können, und idealerweise die Extruderteile neu drucken.

Schöne Grüße,

Karl

Statt zu klagen, dass wir nicht alles haben, was wir wollen, sollten wir lieber dankbar sein, dass wir nicht alles bekommen, was wir verdienen.

Posted : 20/12/2021 3:10 pm
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