Als ich meinen ersten 3D Drucker kaufen wollte, kosteten diese noch mehrere tausend Euro. Um Geld zu sparen, kaufte ich mir einen gebrauchten 3D Drucker und begann freudig mit dem Drucken der ersten Modelle.
Ärgerlich war, dass nach kurzer Zeit die Kugellager schrott waren und ich diese tauschen musste.
Von kaputten Lagern lese ich immer noch in Facebook Gruppen, gerade von Käufern der berühmten China 3D Drucker.
Als Lösung gibt es dann viele Vorschläge. Vom Austauschen der Lager, bis zum Wechseln der ganzen Linearführung.
Doch welche Linearführung oder welches Lager ist für den 3D Drucker am besten geeignet?
Schließlich sind die Linearführungen wichtige Bauteil für den 3D Drucker.
Du hast die beste Linearführung für Deinen 3D Drucker, wenn sie das kann.
Du möchtest sicherlich 3D Druckteile haben, die wie gegossen aussehen.
Linearführungen die nicht Ruck frei laufen sind dann nicht die richtige Wahl. Da schnell Wellen auf den Bauteilen entstehen, die größer sind als ein Tsunami.
Jetzt soll die Düse vom 3D Drucker immer genau an der Stelle stehen, die das Druckprogramm vorgibt. Mit einem Linearlager welches zu viel Spiel hat, macht Dein Drucker nur Oberflächen die aussehen wie die Alpen.
Wir benötigen also ein spielfreies Lager, für unsere 3D Drucker.
Damit der 3D Drucker nicht so langsam ist, wie eine Schnecke in der Cannabisplantage. Benötigen wir für unsere 3D Drucker Linearführungen die schnelles Beschleunigen und Abbremsen verkraften.
Hast Du die Zeit Deinen Drucker Stunden lang zu pflegen und die Lust diesen mit schmierigem Fett ein zu pinseln?
Ich nicht!
Weshalb ich wartungsfreie Linearführungen und Lager bevorzuge.
Einige Bauarten von 3D Druckern haben Linearführungen die während des Druckens ständig in Bewegung sind. Diese Linearführungen müssen daher leicht wie eine Elfe sein. Es sei denn, Du möchtest einen zu großen teuren Schrittmotor für den 3D Drucker verwenden.
Ein No-Go sind für mich: 3D Drucker die so laut sind, wie ein Presslufthammer.
Das stört beim Entwerfen neuer Projekte.
Daher bevorzuge ich geräuscharme Linearführungen für einen leisen 3D Drucker.
Wie Linearführungen aufgebaut sind und wie Du sie unterscheiden kannst.
Linearführungen bestehen immer aus mindestens zwei Teilen. Einem festen und einen beweglichen Teil. Der feste Teil kann eine Runde Stange oder ein besonders geformtes Profil sein. Der Einfachheit halber nenne ich den festen Teil Führung und den beweglichen Teil Schlitten.
Je nach Form der Führung ist der Schlitten gestaltet. Hinzu kommt, wie sich der Schlitten auf der Führung bewegt.
Gleitet der Schlitten auf der Führung, so ist die Linearführung ein Gleitlager.
Hat ein Teil der Linearführung Kugeln, Nadeln oder Zylinder, handelt es sich bei der um ein Wälzlager.
Was nichts mit der ähnlich klingenden Fischart zu tun hat.
Nur welche Gleitlager und welche Wälzlager gibt es?
Jedes Kind kennt dieses Lager, kennst Du es auch?
Eines der berühmtesten Gleitlager kennst Du bestimmt aus Deiner Kindheit.
Rodeln.
Das Festlager ist der Berg und der Schlitten ist das Loslager. Damit es gut rutscht, wird der Schnee als Schmierschicht benötigt.
Bei Gleitlager für 3D Drucker sieht es ähnlich aus, nur sind die Materialien andere.
Und die folgenden zwei Gleitlager halte ich für einen 3D Drucker sinnvoll.
Gleitlager aus diesen Metallen macht Dein 3D Drucker herrlich leiser.
Leise sind Gleitlager für den 3D Drucker auf jeden Fall. Wichtig ist nur die richtige Kombination der Materialien.
Eine geschickte Kombination sind gehärtete Stahlwellen als Führung und Gleitlagerbuchsen aus gesinterter Bronze.
Diese erfüllen alle oben genannten Eigenschaften, die Du für eine gute Linearführung benötigst.
Es gibt gesinterte Buchsen bei denen das Schmiermittel in das poröse Material eingelagert ist. Einfetten oder Ölen musst Du diese Linearlager mit gesinterten Bronzebuchsen nicht.
Wegen des eingeschlossenen Schmierstoffes im Material, setzt die Buchse den Schmierstoff durch Abrieb beim Gleiten frei.
In Sachen Reibung sind Bronzebuchsen nicht die erste Wahl. Der Reibbeiwert von Sinterbuchsen liegt im Bereich von 0.1 und 0.2. Da gibt es bessere alternativen.
Leider ist das Gewicht durch die gehärtete Stahlwelle sehr schwer. Was bei 3D Druckern, bei denen sich die ganze Linearführung während des Druckens bewegt, von Nachteil ist. Für 3D Druckbauarten wie einem Core X/Y, sind leichtere alternativen vorteilhafter.
Ein Problem bei Gleitlagerbuchsen, kann eine zu schief verbaute Welle sein. Ist dieser Schiefstand zu groß, verkeilt sich die Buchse. Ein höherer Verschleiß der Bronzebuchse ist die Folge, im schlimmsten Fall kann diese sogar verklemmen.
Richtig 3D drucken kannst Du dann nicht mehr.
Wenn Du für Deinen 3D Drucker auf den hundertstel Millimeter genau gefertigte Aufnahmen für die Buchsen und Wellen hast. Kannst Du Linearführungen aus einer Stahlwelle und Buchsen aus Sinterbronze für deinen 3D Drucker einsetzen.
Ein Einsatz der Linearführungen aus Metall halte ich bei einem Delta 3D Drucker für sinnvoll.
Eine leichtere alternative zu Bronzebuchsen sind Linearführungen mit Lagerbuchsen aus Kunststoff.
Diese Teile musst Du kennen, wenn Du leichte Linearführungen für Deinen 3D Drucker suchst.
Eine leichtere Variante zu den Linearführungen mit Bronzebuchsen, sind Kunststoffbuchsen.
Die Kunststoffbuchsen bestehen meistens aus PTFE. Eine Stärke der Gleitlager aus Kunststoff, ist die Möglichkeit Aluminium als Gegenstück zu nutzen. Schließlich ist Kunststoff um einiges weicher, als Metall.
Im Vergleich der Paarung Bronzelager mit Stahlwelle, ist die Aluminium Kunststoff Paarung rund zwei Drittel leichter.
Gewaltig!
Mit so einer niedrigen Masse spießt die Linearführung aus Kunststoffbuchsen und Aluminiumwelle die Bronzebuchsen auf und schleudert Sie samt Stahlwelle von der Werkbank.
Auch was die Reibung betrifft, sind Kunststoffbuchsen leicht von Vorteil. Hier liegt der Reibwert zwischen 0.2 und 0.06. Das ganze Schmiermittelfrei.
Perfekt für Leute die lieber Ihr Projekt umsetzen, anstatt ihre Maschinen einzuschmieren.
Gerade für 3D Drucker, bei denen die Lagerwellen mitgeführt werden, ist diese Kombination bestens geeignet. Also 3D Drucker, wie ein Core XY oder ein einfacher kartesischer 3D Drucker.
Besonders herrlich ist der Klang während des 3D Druckens.
Leise.
Wer kein Problem mit Geräuschen hat und auf Metall steht. Für den ist die folgende Lagerart sehr interessant und den Meisten wohl bekannt.
Geb Deinem 3D Drucker die Kugel – Wenn Du kein Widerstand magst
Findest Du es nicht viel entspannender, sich morgens im Bett hin und her zu wälzen? Anstatt aus dem Bett zu gleiten?
Doch!
Und genau das denken sich einige Linearlager.
Ohne groß gegen den Reibungswiderstand anzukämpfen. Ganz entspannt rollt der Schlitten auf der Führung hin und her.
Wälzlager bestehen dabei immer aus mindestens 3 Elementen. Der Führung, die mit dem Maschinenrahmen starr verbundenen ist und „zwei“ für die Bewegung verantwortlichen Teile.
Zum einen der Schlitten der auf Kugeln, Rollen oder Nadeln liegt. Mit den Rollen kann sich der Schlitten spielend leicht über die Führungsschiene bewegen.
In Art und Ausführung gibt es zig verschiedene Wälzlager. Die zwei folgenden Kandidaten eignen sich gut für den 3D Druck, aus verschiedensten Gründen.
Wie Du mit wenig Montageaufwand Wunder bewirken kannst
Sehr einfach und leicht zu montieren sind Laufrollenführungen.
Ideal ist ein Einsatz bei 3D Drucker Rahmen aus Schraubprofilen. Dank der Nut in den Schraubprofilen ist die Führungsschiene schnell ausgerichtet. Weshalb sie in einigen 3D Druckerbausätzen vorhanden sind.
Hinzu kommt, dass diese Paarung eine hohe Biegesteifigkeit hat. Was gerade für große 3D Drucker interessant ist.
Besonders gering ist das Spiel in den Lagern. Was für eine hohe Maßhaltigkeit wichtig ist. Jedoch bei einem Schiefstand der Führungsschiene zum Festklemmen führen kann.
Wer sich Laufrollenführungen kaufen möchte, muss dabei auf das Traggewicht achten. Ist dieses zu hoch, lässt sich der Schlitten nicht bewegen.
Ist Dir das Leben Deines 3D Druckers nur 1€ Wert?
Die bekannteste und wohl in den meisten 3D Druckern eingebaute Linearführung ist die Kombination aus Stahlwellen und Kugelumlaufbuchse (häufig Linearkugellager genannt).
Zu Recht!
Durch das Abrollen der Kugeln entstehen Probleme wie der Slip Stick Effekt erst gar nicht. Rattermarken durch zu schnelles Beschleunigen beim 3D Drucken, sind damit ausgeschlossen.
Und die 3D Druckermotoren freuen sich über die leichtgängigen Lager. So muss der Motor beim Beschleunigen nicht so viel Moment für das Überwinden der Reibung aufbringen. Die ist bei Linearkugellagern bis zu zehnmal geringer, als sie es bei Gleitlagern ist.
Nachteilig ist hier jedoch das Gewicht. Denn durch die Stahlrollen in den Linearkugellagern ist eine gehärtete Stahlwelle nötig.
Probleme mit dem Schiefstand der Wellen, verzeihen diese Kugellager im Vergleich zu den Gleitlagern eher. Das ist unter anderem der Grund, warum Linearkugellager gerade bei Eigenbau 3D Druckern zum Einsatz kommen.
Bei Linearkugellagern solltest Du aber nicht die Fünfzig Cent Lager vom Schrott-Lager-Discounter nehmen. Für ein bis zwei Euro mehr, kannst Du bessere Lager für Deinen 3D Drucker kaufen.
Am Ende sparst Du nicht nur Geld. Auch Zeit und Ärger.
Fazit
Wow…wie Du siehst, gibt es nicht die perfekte Linearführung für alle 3D Drucker. Eher kommt es auf die Bauart des 3D Druckers an und wie genau die Teile gefertigt sind.
Ich favorisiere Gleitlager aus Kunststoff mit einer Welle aus Aluminium.
Welches Lager hat Dich überzeugt und was für eines hat Dein Drucker aktuell?
Antworte mir gerne in den Kommentaren.
„Denke Bunt, Drucke Bunt“