MPCNC: Mostly Printed CNC – mein neues DIY-Projekt – Teil 1

Schon lange war klar, dass eine CNC-Fräse her muss sobald wir im neuen Haus sind. Nun habe ich etwa 25 m² Werkstattfläche zur Verfügung und da findet nun auch eine etwas größere CNC-Maschine Platz. Seit 2 Wochen ist auch klar, dass es eine MPCNC – Mostly Printed CNC wird.

Geschätzte Lesedauer: 5 Minuten

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Wenn man sich eine CNC-Fräse fürs Hobby anschaffen will, hat man ja jede Menge Optionen. Man kann fertige Geräte wie die von CNC-Step oder Stepcraft kaufen, liegt hier aber schon in einem Preisbereich von über 2000 Euro, wenn man einen größeren Fräsbereich möchte. Bei Ebay und Amazon tummeln sich jede Menge China-Fräsen, die aber auch gleich über 1000 Euro (inkl. Spindel) kosten. Daneben gibt es je einige Portalfräsen für den Eigenbau wie die Shapeoko.

Ich habe mich nun auf die MPCNC festgelegt, da sie relativ simple im Aufbau ist, mit einfachen Standardkomponenten auskommt, fast beliebig groß konfiguriert werden kann und offenbar einen ziemlich guten Job macht, was etliche Youtube-Videos zeigen. So lässt sich nicht nur Holz und Kunststoff fräsen, sondern auch Aluminium und sogar Stahlblech scheint sie einigermaßen zu fressen, was zumindest für Frontplatten und Gehäuse ausreichend sein dürfte.

Der Clou an der MPCNC ist, dass man die meisten Rahmenteile einfach mit dem 3D-Drucker herstellen kann. Als Rahmen und Laufflächen für die 3 Achsen dienen billige 25mm (Edel-)Stahlrohre und alles bewegt sich auf Kugellagern vom Typ 608 2RS. Ein Sack voll M4 und M8 Schrauben mit Sicherungsmuttern, 5 Stück NEMA 17 Schrittmotore, eine RAMPS 1.4 (oder vergleichbare) Steuerung und noch ein paar Kleinteile und schon hat man alles was man für eine brauchbare Hobbyfräse benötigt. Stellt man später fest, dass man die Fräse vergrößern (oder aus Stabilitätsgründen verkleinern) möchte, tauscht man einfach die Rohre aus.

Dabei kann man mit der MPCNC später nicht nur Fräsen. Man kann sie zum Lasercutter, 3D-Drucker oder Styroporschneider umfunktionieren. Mit dem passenden Schneidstichel taugt sie zum Isolationsfräsen für die Platinenherstellung oder als Folienplotter.

Als ersten Fräsmotor werde ich übrigens eine Makita RT0700 einsetzen, da dieser sich auch als handgeführte Oberfräse eignet und damit gleich zwei Aufgaben erschlägt.

Startschuss: 3D-Druckteile und die große Bestellung

Zunächst habe ich damit begonnen, die ersten Teile für die MPCNC zu drucken. Da PLA maßhaltiger ist und weniger Schrumpfung unterliegt als ABS, habe ich restliches PLA-Filament für die Füße genommen und noch einige Spulen DruckerRhino PLA-Filament bestellt, welches sich einwandfrei verarbeiten lässt. Insgesamt benötigt man etwa 2 kg Filament und ca. 100 Stunden Druckzeit. Mein Wanhao Duplikator 6 läuft nun täglich, damit die Teile alle fertig werden. Für die Infill-Einstellungen der MPCNC-Teile habe ich in Cura 3.6 das etwas exotische Gyroid Füllmuster gewählt.

Mit 25 % Infill verbraucht es weniger Filament als Lines oder Cubes bei gleicher Belastbarkeit. Viel höhere Infill-Dichten sollte man allerdings nicht ausprobieren, da die Struktur sonst zu klein wird und der Drucker mächtig durchgeschüttelt wird. Der Druck selbst ist unproblematisch. Man braucht keinen Support und kann gleich mehrere Teile auf dem Drucktisch platzieren – sofern nicht das Filament falsch gewickelt ist und so was dabei herauskommt:

Fehldruck, weil das Filament verknotet war …

Mittlerweile habe ich die Hälfte der Teile gedruckt und die ersten Teile sind auch schon eingetroffen.

Als Größe für die MPCNC-Fräse habe ich mich an der „großen“ Stepcraft 840 orientiert. Diese hat einen Arbeitsbereich von 600 x 840 x 140 mm (X Y Z). Mit dem diesem Rechner für die MPCNC, kann man die benötigten Rohrlängen und das Maß für die Grundplatte bequem kalkulieren lassen.

Die Einkaufsliste für die MPCNC

Nach etwas Recherche habe ich verschiedene preisgünstige Quellen für das benötigte Material gefunden. Mein Metallhändler im Nachbarort ist zwar immer sehr hilfreich und ziemlich preiswert, bei den 25 mm Edelstahlrohren (2 mm Wandstärke) war ein Ebay-Händler aber deutlich preiswerter und man bekommt die Rohre fix und fertig, in 10 mm Schritten, geschnitten geliefert.

Die vielen Schrauben besorgte ich mir zum Großteil beim Sonderpreis Baumarkt in der Nähe. Übrigens braucht man nicht auf die exotischen M3,5 Schrauben gehen. M4 funktionieren nach ersten Tests genau so und viele MPCNC Besitzer haben diese ebenfalls verbaut. Da der Sonderpreis Baumarkt Schrauben nach Kilopreisen berechnet, kommt man auf gerade mal 10 Euro für die Schrauben und Muttern. Eine Liste der benötigten Schrauben findet ihr HIER.

53 Kugellager vom Typ 608 2RS bekommt man ebenfalls bei Ebay. Ich habe gleich 100 Stück bestellt, da man die immer wieder brauchen kann und somit bei Verschleiß auch gleich Ersatz hat. 100 Stück 608 2 RS Kugellager kosten etwa 25 Euro.

Die NEMA 17 Schrittmotore gibt es für etwa 50 Euro. Als Board habe ich kein RAMPS mit Arduino Mega 2560 geplant, sondern mir ein MKS Rumba Plus Board samt DRV8825 Treibern besorgt. Diese ist wohl deutlich robuster als die RAMPS Shields, es hat den Arduino gleich mit auf dem Board und schöne Schraubklemmen für die Verkabelung. Kostet zusammen 65 Euro. Apropos Verkabelung: Hier gibt es bei Amazon recht günstige 4-adrige LiYCY Steuerleitung mit Abschirmung. Allerdings ist die Frage der Werkzeuglängenmessung noch ungeklärt. 

MKS Rumba+ Board, ein Schrittmotor, Zahnriemen und Meanwell Netzteil

Angetrieben wird das Board von einem 12V Netzteil mit 150 Watt. Damit ist es ausreichend dimensioniert, um auch ein 5 Watt Lasermodul oder einen 3D-Druckkopf samt beheiztem Druckbett zu versorgen. Bei einem solch kritischen Teil setze ich lieber auf die bewährten Meanwell Netzteile, die nur unwesentlich teurer sind als die China-Kracher.

Weiterhin trudelte eine 300 mm Gewindespindel für die Z-Achse ein, 10 Meter Zahnriemen für den Antrieb, flexible Motorkupplungen für den Z-Achsen Motor und 2GT Zahnriemenscheiben.

Alles in allem bin ich damit bei etwa 350 Euro inkl. 2 kg PLA-Filament, aber natürlich ohne Fräsmotor. Ungefähr 25 Euro kommen außerdem noch für eine 19 mm starke Siebdruckplatte hinzu, auf der ich die Fräse montieren werde.

Notwendige Werkzeuge

Die Konstruktion der MPCNC stützt sich hauptsächlich auf Schrauben mit Sicherungsmuttern und Kugellager. Eines meiner Lieblingswerkzeuge ist der Proxxon 23080 Steckschlüsselsatz.

Nüsse von M4 bis M13 samt Verlängerung und qualitativ hochwertiger Ratsche, sowie alle gängigen Bit-Einsätze in einer Box, sind ideal für den Zusammenbau der MPCNC.

Für die Lötarbeiten kann ich den TS 100 Lötkolben wärmstens empfehlen, den ich HIER ausführlich vorgestellt und getestet habe.

Für diverse Bohrlöcher habe ich seit einigen Tagen den Makita DDF-848 Akku-Bohrschrauber – ein absolutes Wahnsinnsteil mit unheimlich Power. Ein ausführlicher Bericht folgt.

In meinem Beitrag „Grundausstattung für Elektronik-Einsteiger“ habe ich euch noch mehr Werkzeug-Tipps zusammengestellt.

Wie geht es weiter?

In den nächsten Tagen werden die restlichen 3D-Druckteile fertig und dann kann es nach Weihnachten an den Aufbau der Eigenbau-CNC-Fräse gehen. Die Steuerung habe ich schon einmal provisorisch aufgebaut, da ich die Ansteuerung mit der CAM-Software ESTLcam testen möchte. Hier war es noch nicht ganz klar, ob man an das MKS Rumba Plus Board einen Werkzeuglängensensor anschließen kann, den ESTLcam später auch versteht.

Außerdem sehe ich mich gerade nach einem geeigneten Lasermodul um, damit ich die MPCNC auch als Lasercutter und Gravierer nutzen kann. Ich werde wohl auf das 5,5 Watt Lasermodul gehen, das auch in den Elekslaser Geräten verbaut wird.

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Mike
Gast
Mike

Hallo, ich selbst habe mir auch eine MPCNC geholt, viele Teile waren einfach bestellt (weil ich Zeitdruck habe) das große Problem ist, das ich selbst mit den großen ESTLCAM Platinen und Treibern nicht genug Kraft in die Motoren bekomme, weshalb ich sie sogar 16zu40 untersetzt habe, aber selbst bei 3A (Ja die Motoren glühen!) habe ich nicht genug Kraft um HDF Holz zu fräsen bei mehr als 100-130mm/min. Habe zzt einen VHM Schruppfräser drin, der nimmt Material raus wie blöde aber die Motoren verlieren unheimlich viele Schritte, weshalb ich jetzt auf NEMA 23 in 56mm Variante Umsteige und die Leistung… Weiterlesen »

Mario
Gast
Mario

Hallo,

Dein Beitrag ist sehr informativ und ich bin dabei mir meine eigene MPCNC zu realisieren.
Meine Frage wäre nun, hast du es geschafft den Werkzeuglängensensor mit dem Rumba zu realisieren? Wenn ja, wie hast du das umgesetzt?

Danke im Voraus

MfG Mario

Thomas
Gast
Thomas

Hallo,
Finde den Beitrag auch sehr gut. Aber wann geht es weiter? Konntest du den MKS Rumba Plus erfolgreich einsetzten. Funktioniert er zusammen mit Estlcam? Konnte hierzu im Netz nichts finden. Die Hardware deas MKS Rumba Plus würde mir auch viel besser gefallen.
Gruß
Thomas

John Grab
Gast
John Grab

Moin nachbelichtet,

kannst du nochmal was zu den längen der Z Achse & Beinen sagen.
Bin an der Stelle noch ein bisschen verwirrte.

Wenn ich eine Arbeitshöhe von 200mm haben möchte und eine Spindel mit einer länge von 300mm kaufe sagt der Rechner : https://jscalc.io/calc/QHWZUpKFJzyGVS2D
Das die Z Achsen 390mm und die Beine 187mm lang sein sollen… diese ungerade länge der Beine finde ich bisschen komisch … kannst du mir sagen wie du das gelöst hast ?

Jan
Gast
Jan

Hallo, habe mal eine Frage zwechs der Fräser für die Makita. Die hat ja 6 und 8 mm Spannkopf. Welche Fräser kannst Du empfehlen? oder hast Du einen 1/8 Adapter verbaut? Ich kann so richtig keine CNC Fräser für die Makita finden. LG Jan

Micha
Gast
Micha

Hallo,
der Link zu den Zahnriemenscheiben ist falsch. Es werden GT2 mit 16 Zähne benötigt nicht 20. Zumindestens laut der offiziellen MPCNC-Seite.

Ralf
Gast
Ralf

Hallo Phil
Wie hast du das rumba+ zur zusammenarbeit mit estlcam gebracht?
ich verzweifle gerade daran.

Gruß Ralf

Stefan
Gast
Stefan

ich habe das selbe Problem wie Ralf,
Estlcam scheitert bei der Programmierung des Rumba boards.

Herbertz Klaus Norbert
Gast
Herbertz Klaus Norbert

Hallo Phil,

tolle Leistung Deine diversen Anleitungen.
Eines hab ich nicht ganz rausgefunden: Wie ist das Spannsystem bei flächigen Holzstücken?
Klemmen seh ich nicht, ausser beim Fräsen des Alustückes zur Nullpunktermittlung, Vacuum hatte ich nichts rausgehört.
Kannst Du darauf näher eingehen?
danke Dir.

Gruss Klaus

archer
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archer

Mit wieviel Prozent Infill habt Ihr die Teile gedruckt? Plane gerade und würde auch selbst mit PLA drucken.

Ron
Gast
Ron

Hi falls jmd die gedruckte teile benötigt stelle ich meinen 3d drucker gerne zur verfügung mfg

Besnik
Gast
Besnik

Hi,

Mich würde es mal interessieren was du für die Teile haben willst wenn du sie druckst? Denn ich bekomme das mit meinem Drucker irgendwie nicht auf die Reihe :D…

MFG

Besnik
Gast
Besnik

Hallo,

Da ich es mit meinem Drucker nicht hinbekomme wollte ich mal Fragen was du für die Teile haben willst?

Besnik
Gast
Besnik

Hallo,

Was wollen sie denn für die Teile haben wenn sie sie drucken? Da ich es mit meinem Drucker nicht auf die Reihe bekomme?

Würde mich über eine Antwort freuen 😀

Oliver
Gast
Oliver

Hallo, wollte mal Fragen, wo man die Druckvorlage (Druckteile) für die MPCNC bekommt