Concrete CNC

[Rallinger]

Es wird langsam konkret mit dem Bau meiner eigenen CNC-Maschine. Die Führungen und Spindeln hab ich schon:

Hiwin Clones aus China - 1200/750/300mm

Dass es konkret wird, ist allerdings nicht der Grund für den Titel des Threads. Die im Englischen Versierteren werden vielleicht schon gestutzt haben. Ja, ich habe vor mir eine CNC-Maschine aus Beton zu bauen. Bzw in Multiplex/Beton Sandwich-Bauweise. Und ja, ich bin noch bei Trost. Hoffe ich jedenfalls.

Ich habe mir inzwischen viele Konzepte angesehen. Insgesamt habe ich sechs verschiedene Planungen begonnen, recht weit fortgeführt und dann wieder verworfen. Das hier ist mein siebter Streich, den ich gerne zur Diskussion stellen würde - ihr findet sicher ein paar Denkfehler, die mir unterlaufen sind.

So in etwa soll das Ding aussehen, wenn es mal fertig ist (die Kugelumlaufspindeln und Schrittmotoren werden dann natürlich nicht fliegen - aber um die Aufnahmen dafür konstruieren zu können muss ich die Teile erst ausmessen und mich entscheiden, welche Motoren ich verwende ):

Viel auf einmal ... daher hier Schritt für Schritt ...

Gitterbettkonstruktion aus Multiplex, hier kommt die Opferplatte drauf

Die Y-Wangen bestehen aus 2 Schichten Multiplex, dazwischen wird Beton eingegossen. 16kg pro Seite.

Epoxy-Rinne

Zum Einsatz wird Quellvergussmörtel kommen, der speziell für das Ausgießen von Maschinen und Maschinenfundamente konzipiert ist. Während des Aushärtens schwindet dieser nicht, sondern quillt um 0,5-1 Volumenprozent auf. Es wird daher unmöglich sein, beide Seiten der Maschine mit Beton auf dasselbe Niveau zu bringen. Mein Plan ist daher, den letzten Zentimeter an Höhe mit Epoxy aufzubauen. Dafür werde ich den Unterbau der Y-Achse mit Aluprofilen verbinden. Damit ergibt sich ein umlaufender Ring aus Epoxy. Wenn man dünnflüssiges Epoxy nimmt, ist die Oberfläche am Ende überall - dem Prinzip der kommunizierenden Röhren folgend - auf demselben Niveau. Das ist zumindest der Plan.

Y-Linearschienen, doppelter Kugelgewindetrieb, X-Portal (ebenfalls mit Beton gefüllt - 14kg)...

Hier werden eingeklebte HT-Rohre dafür sorgen, dass sich die Spindel nach dem Betonieren des X-Portals noch drehen kann ...

... und dasselbe von der Rückseite.

Das X/Z Portal

Z-Achse, die Platten werden entweder aus HPL oder auch aus Multiplex gefertigt. Motor und Spindel werden über einen Zahnriemen verbunden (?) um Bauhöhe zu sparen.

Nun kommt die Gretchenfrage: Warum das alles? Und warum diese etwas ungewöhnliche Konstruktion? Nun, meines Erachtens haben "klassische" Portalfräsen ein paar konstruktive Problemchen. Oder sagen wir besser "potenzielle Schwachstellen", bei denen ich meine Zweifel habe, ob ich sie mit meinen Mitteln in den Griff bekomme.

• Die Führung des Portals liegt noch unterhalb der Fräsebene, dadurch wirken die am Portal entstehenden Kräfte über lange Hebel auf die Lagerung.

• Das Portal ist ein relativ großes Rechteck, das daher in X/Y-Richtung flexen kann

• Die Führungen des Portals sind seitlich gekippt und werden daher nicht optimal belastet, durch die Kräfte am Portal werden sie sogar "auf Verdrehung" belastet - es entsteht Reibung und daher ein höherer Verschleiß.

• Die Y-Führungen liegen im Bereich des Fräsbeschusses. Alles was an Spänen Richtung Portalwangen fliegt, prallt dort ab und fällt auf die Linearführungen.

Das alles bekommt man in den Griff. Aber eben nur durch massiven Materialeinsatz. Nicht umsonst sind die Wangen professioneller Fräsen aus Stahl oder aus dicken Aluplatten gefertigt. Diese Materialien kann ich aber nicht bearbeiten - zudem sind sie teuer.

Meine Überlegung war daher eine Konstruktion zu finden, welche die genannten Probleme an der Wurzel packt. D.h. die Kräfte sollen über kurze Hebel sofort abgefangen werden, so dass die Konstruktion wesentlich weniger Gefahr läuft, sich zu verwinden. Die Linearschienen werden so eingesetzt, dass sie optimal belastet werden und alle vier Kugelringe der Linearwagen gleichmäßig zum Einsatz kommen (und nicht nur zwei davon auf Verdrehung). Und schlussendlich soll die ganz Konstruktion so stabil und massiv wie möglich sein - bei möglichst geringem finanziellem Aufwand.

Voilà: Das Holz für diese Konstruktion wird mich etwa 100 Euro kosten. Dazu zwei Sack Zement plus Epoxy.

Tja. Soweit der Plan. Was meint ihr dazu? Für (im wahrsten Sinne des Wortes) konstruktive Hinweise wär ich euch dankbar!

[Kellermann]

Masse ist durch nichts zu ersetzen. Passt das mit der Robustheit der Motoren? Ein Portal mit 14 kg präzisde anzufahren und wieder zu stoppen -Beschleunigung und Massenträgheit könnten auf die Lager und Führungen gehen, mit der Zeit oder früher- könnten für Motoren und bewegliche Teile eine Herausfordrung sein. Es sind ja zum Teil nur kleinste Bewegungen. Die nicht beweglichen Teile mit Beton auszustatten, sollte kein Problem sein. Deine Holzteile sollten vorher geepoxt oder bootslackiert sein, damit Betonwasser das Holz nicht quellen lässt.

Beim Portal würde ich evtl. erst mal eine reversible, verdichtete "Trockenvariante" ausprobieren, Quarzsand z.B., was zur Not wieder entfernbar wäre, wenn irgendwas am Konzept nicht stimmen sollte. Oder Teile von Fensterbänken z.B. Das ist zwar sehr vorsichtig gedacht, aber besser reversibel, sonst ist das ganze Portal nicht mehr veränderungsfähig und evtl. hinüber. Vermutlich musst du ja erst einmal herausfinden, ob das Gesamtkonzept und das Zusammensopiel der Mechnik unter der Belastung richtig funktioniert?

Auf jeden Fall ein Superprojekt, gutes Gelingen!

Edith: Du wirst wahrscheinlich Pagelmörtel nehmen, pass auf, das nichts so quillt, das es rundgedrückt wird, das Zeug hat schon eine gewisse Kraft, die Teile vertragen keinen Verzug, das Portal sowieso nicht. Bei einer präzisen Konstruktion reichen wenige mm und es ist verhunzt.

Viele Grüße
Kellermann

[Kellermann]

Masse ist durch nichts zu ersetzen - ist jetzt doch sehr allgemein gesagt. Du brauchst steife Teile und träge Teile (Gerätebasis). Die Steifigkeit wird ja nicht durch Masse erreicht, sondern durch den richtigen Hohlquerschnitt mit der richtigen Dimensionierung und den Kräften entsprechenden Wandstärken. Deshalb sollte das Portal ja steif sein, aber nicht unbedingt (über)schwer.


Grüße
Kellermann

[Rallinger]

Masse ist durch nichts zu ersetzen - Deshalb sollte das Portal ja steif sein, aber nicht unbedingt (über)schwer.

Tja, die Frage was schwer ist und wo überschwer beginnt, ist bei diesem Projekt nicht so einfach. Zumindest für einen Nicht-Maschinenbauer ... Aber vom Bauchgefühl her hast du Recht und 14kg sind überdimensioniert bzw gehen in den problematischen Bereich.

Hm, ich könnte die Breite des X-Portals ohne Probleme von 8 auf 6cm verringern. Laut Betonrechner käme ich dann auf 8kg runter. Das sollte dann passen, denke ich. Normale Portale dürften ja auch nicht leichter sein.

Dagegen zum Punkt "Motorauslegung" ... hier steht noch eine Entscheidung an, und da bin ich mir unsicher. Sicher ist Kraft bei Motoren kein Fehler. Bei Stellmotoren geht sie aber mit erhöhtem Platz- und Strombedarf einher. Und damit potenziell mit Hitzeproblemen.

Aktuell tendiere ich zu NEMA 23 Motoren mit 4,2A / 3Nm. Das reicht sicher aus, aber ich frage mich ob es nicht schon zu viel ist? Bzw ob es Motoren mit niedrigerer Leistung nicht genauso täten?

[Kellermann]

Ich bin wahrlich kein CNC-Experte und spreche auch nur über mein Bauchgefühl, wenn ich von "außen" auf dieses Projekt schaue und entsprechend Entscheidungen treffen müsste wie du. Es ist grundsätzlich ein Zusammenspiel aller Komponenten, die auf Dauer präzise (so gut, wie es im Selbstbau als Nichtprofessioneller halt möglich ist) und wenn es geht, lange funktionieren sollen.

Hast du super Motoren, extrem kräftig und dazu steife UND schwere Teile, die bewegt werden müssen, ist der Schwachpunkt eventuell die Lagerung, Spindelstangen, Riemen, Befestigungen von Führungsschienen oder anderes. Deshalb ist abzuwägen, was neben der Steifigkeit (unbedingt?) noch an Gewicht rein muss. Ich glaube, du wirst es hinbekommen etwas zu konstruieren, wo du noch Gewicht bei Bedarf nachrüsten könntest. Die Steifigkeit bekommst du mit Holzwerkstoffen allemal hin.

Viele Grüße
Kellermann

[micha70]

Hi!

Ich kann da nicht viel erhellendes beitragen. Habe noch keine CNC gebaut und auch noch keine so kleine Portalfräsmaschine gesehen.

In die Abwägung zwischen Masse und Steifigkeit muss auch die maximale (Wunsch-)Vorschubgeschwindigkeit und Zustellung betrachtet werden. Masse beruhigt und das kann der Genauigkeit sogar gut tun solange sich z.B. Vibrationen nicht auf den Fräser verlagern. Eine gute Fräsmotorlagerung ist Pflicht. Ist glaube ich klar. Wenn Masse nicht allzu schnellen Richtungsänderungen unterliegt...why not? Da kenne ich mich aber nicht wirklich aus. Ich find die Idee absolut cool.

Wie schwer ist eigentlich so ein reines Holzportal? Würde mich nur interessieren über welches Delta wir überhaupt sprechen. Dann lässt sich, denke ich, doch mehr sagen.

LG
Micha

[KNGuitars]

Die Konstruktion prinzipiell gefällt mir sehr gut
Ich hoff ein paar Anmerkungen/tips/ Verbesserungsvorschläge sind trotzdem gewünscht

Die hohen seitenwände: spätestens beim ersten Einrichten des Werkstückes auf der Maschine wirst du die hassen. Ausserdem kannst du dadurch keine längeren Werkstücke in die Maschine legen, zb mal eine neck through gitarre. Ich würde die Seitenwände nicht höher als grundebene machen

Die Spindel der X-achse würd ich zwischen die schienen setzen, ist denk ich von der Belastung her besser

Wie montiert du die schienen an der Maschine? Teilweise direkt an die multiplex-Platten wenn ich das richtig gesehen habe?

Den komplett umlaufenden Rand aus epoxy kannst du dir sparen denk ich, entlang der beide. Y Achsen würde reichen, und diese aufs annähernd selbe Niveau bringen, den Rest kannst du über die Montage der Wagen justieren... Ob epoxy aber die Belastung die da draufkommen ohne faserverstärkung überhaupt standhält bin ich mir auch nicht so sicher

Ich hoffe das waren ein paar gute Anregungen, komplett selbst gebaut hab ich allerdings auch noch nicht

Viel Erfolg bei der Umsetzung!
Lg Klaus

[Rallinger]

Hi Klaus, danke für deinen Input.

Ich hoff ein paar Anmerkungen/tips/ Verbesserungsvorschläge sind trotzdem gewünscht

Absolut, deswegen hab ich diesen Thread aufgemacht.

Die hohen seitenwände: spätestens beim ersten Einrichten des Werkstückes auf der Maschine wirst du die hassen. Ausserdem kannst du dadurch keine längeren Werkstücke in die Maschine legen, zb mal eine neck through gitarre. Ich würde die Seitenwände nicht höher als grundebene machen

Ich hab mir ziemlich viele DIY-Maschinen angesehen. Und wenn ich dabei eins gelernt habe, dann dass man egal wie man sich entscheidet immer Kompromisse machen muss. Eine Maschine bei der ich gesagt hab "die isses, die will ich so haben" war jedenfalls nicht dabei. Bei meiner hab ich den Kompromiss dass ich mich beim Fixieren der Werkstücke in die Wanne bücken muss. Allerdings ist die 22cm tief, so dramatisch find ich das nicht, zumal ich mir auf der Habenseite eine wesentlich erhöhte Stabilität verspreche.

Ein weiterer Kompromiss den ich einzugehen bereit bin ist die Einschränkung, dass ich damit keine Möbelstücke größerer Dimensionen bearbeiten kann. Ich will eine CNC mit der ich Dinge in den Dimensionen eines Saiteninstruments bauen kann. Mehr brauch ich nicht. Und wenn doch mal, gehe ich eben in den Makerspace - da kann ich an eine Maschine mit 2x3 Meter Verfahrweg ran.

Aber das mit der Neckthrough ist ein Argument. Darüber hab ich zwar nachgedacht - wenn Neck-Through, dann würde ich immer die Kopfplatte anschäften. Dann würde ich bei einem NT-Bass ca 98cm Verfahrweg brauchen, und die hab ich. Dessen ungeachtet wärs vielleicht kein Fehler, vorne und hinten eine "Durchreiche" offen zu lassen.

Die Spindel der X-achse würd ich zwischen die schienen setzen, ist denk ich von der Belastung her besser

Ja, vermutlich. Da hab ich das Problem, dass in dem Linearschienen-Kit eine Z-Achse mit nur 300mm vorgesehen war. Wenn ich das dann so platziere, hab ich kaum noch Verfahrweg in Z-Richtung. Ich bin noch am Mit-mir-Hadern, ob ich noch ein einzelnes 400er Kit dazu bestellen soll. Die Kohle würde ich mir natürlich gerne sparen.

Hast du bei der aktuellen Z-Konstruktion ernsthafte Bedenken in Sachen Stabilität?

Wie montiert du die schienen an der Maschine? Teilweise direkt an die multiplex-Platten wenn ich das richtig gesehen habe?

Da hab ich noch ein mittleres Fragezeichen. Entweder mit Einschlaghülsen von hinten (wobei mir da noch nicht ganz klar ist wie ich die beim Betonieren sauber halte). Oder aber ich bohre ein Lochraster nicht ganz durch. Dann Betonieren, mit dem Bohrhammer rein in den Beton und dann Gewindehülsen einkleben. Das dürfte dann so eine Lösung für die Ewigkeit sein.

Den komplett umlaufenden Rand aus epoxy kannst du dir sparen denk ich, entlang der beide. Y Achsen würde reichen, und diese aufs annähernd selbe Niveau bringen, den Rest kannst du über die Montage der Wagen justieren... Ob epoxy aber die Belastung die da draufkommen ohne faserverstärkung überhaupt standhält bin ich mir auch nicht so sicher

Naja, der umlaufende Rand kostet mich zwei Aluprofile à 4€ plus ein Wasserglas Epoxy zusätzlich. Als Effekt habe ich (vorausgesetzt die Maschine stand bei dieser Aktion im Wasser) zwei Wangen, die bis auf leichte Oberflächen-Ungenauigkeiten perfekt im Wasser und exakt gleich hoch sind. Den Trick hab ich in einem YT-Video gesehen. Er ist leicht zu realisieren und ich find das eigentlich sehr clever. Da spar ich mir beim Ausrichten viel Arbeit.

Ein kleines Fragezeichen hab ich auch hier noch, wie ich die Gewinde realisieren soll. Der Kollege auf YT hat die Schrauben eingefettet und dann ins Epoxy gegossen - damit hatte er sein Gewinde. Die Frage ist dann tatsächlich ob das hält ... da werde ich wohl noch ein wenig Materialforschung betreiben müssen. Oder hat jemand ein passendes Gebinde an der Hand?

[Rallinger]

Um das Gewicht des betonierten X-Portals zu reduzieren habe ich versucht dieses zu verschmälern - so wie das gestern angedacht war. Ging aber nicht, da ich sonst ein Problem bekommen hätte, die X-Kugelgewindespindel oben auf dem Portal zu befestigen. Im Gegenteil. Um die Kontermuttern im Portal unterzukriegen, musste ich dessen Volumen sogar vergrößern. Ergo: noch mehr Gewicht.

Um nicht zusätzlich durch die nötige Verbreiterung auch noch Verfahrweg einzubüßen, habe ich in einem ersten Schritt die Wandstärke von 15 auf 9mm reduziert. Damit geht die Spindel sauber drauf. Nach einigem Grübeln kam ich auf die Idee, wie ich trotzdem Gewicht einsparen kann. 32er HT-Abflussrohre sind mein Freund.

Hier hab ich mein Vorhaben mal visualisiert:

HT-Abflussrohr-Lochraster

Überall wo jetzt ein Loch im Portal ist, wird später ein Kunststoffrohr verlaufen. Die Front und Rückseite bleiben natürlich verschlossen. Die Rohre werden mir auch als "Abstandhalter" dienen. In jedes dritte oder vierte werde ich eine Verschraubung setzen, um so Vorder- und Rückwand zu fixieren. Auf diese Weise stelle ich (hoffentlich) sicher, dass sich die Vorderwand unter dem Gewicht des Betons und dessen Quelldruck nicht verzieht. Hier hätte das fatale Folgen, weil dann natürlich die X-Linearschienen einen Bogen beschreiben würden.

So sähe es dann am Ende aus. Durch die Löcher verlaufen Schrauben, die Vorder- und Rückseite an Ort und Stelle halten. Von innen drücken die HT-Rohre dagegen. Auf diese Weise hoffe ich, dass die Wände dem Druck des Betons standhalten, ohne dass es zu Verzug kommt. Aber vielleicht setze ich zur Sicherheit auch noch ein paar Schrauben zusätzlich. Mal sehen ...

Dasselbe habe ich übrigens auch bei den Seitenwänden der Y-Achse vor. Auch wenn hier ein Sichverbiegen der Seitenwände nicht so dramatisch wäre, da die Linearschienen ja obenauf liegen.

Durch die Aktion mit den HT-Rohren spare ich jedenfalls 2,44 Liter an Volumen ein X 2,3kg/Liter = 5,6kg. Das Betongewicht der X-Achse läge damit bei 10,4kg, insgesamt also ca. 12kg. Ich bin guter Dinge, dass ich damit safe bin. Natürlich büst das Portal damit etwas an Verwindungssteifigkeit ein. Vermutlich wird sie dann nur noch um den Faktor 10 höher als die notwendige Steifigkeit liegen ...

[Rallinger]

Aktuell überlege ich auch, auf beiden Y-Achsen und der X-Achse noch eine zusätzliche Kugelgewindemutter einzusetzen. Die Dinger kosten in China 10 Dollar das Stück, 3 Stück bräuchte ich, die Investition wäre also überschaubar. Davon verspreche ich mir einen geringeren Verschleiß - geteiltes Leid ist halbes Leid - sowie ggf ein reduziertes Umkehrspiel, da sich so ja eine leichte Vorspannung realisieren lässt.

Was haltet ihr davon? Macht das Sinn?

[Kellermann]

Vielleicht noch ein Gedanke zum Compound-Portal. Keep it simple! Ziehe in dein Rechteck-Profil noch zwei Bretter ein, so wie du es vom Gewicht her am Ende haben möchtest. Dann stelltst du dein Portal auf die Stirnseite und füllst die "Schlampampe" ein und lässt es abbinden. Ist es nötig, quellendes Material zu nehmen. 1 Volumen-% kann das Ding sprengen, weil, das Material dehnt sich in alle Richtungen aus. Wenn bei Wasser Volumen dazukommt, steigt der Spiegel. Der Quellmörtel verhält sich so nicht. Nimm für das am Ende allseitig geschlossene Profil einen maximal kunststoffvergüteten Mörtel, der sein Volumen hält, bzw. leicht verringert. Wenn du dann in dein Profil von der Stirnseite her reinschauen kannst und siehst ein Schrumpfung, dann kippst du etwas Epox nach. Das ist so viskos, das füllt Spalte so, dass nachher nix "schlackert", auch wenn es nicht wirklich überall hinlaufen sollte.

Wie ist es mit der Abbindefeuchte, es wir ein Weilchen dauern, bis das weg ist, da allseits umschlossen mit (innen lackiertem?) Holzwerkstoff. Da ist leicht schrumpfendes Material so gar besser wegen der Feuchteablüftung.

Viele Grüße
Kellermann

[elektrojohn]

Hallo,
bin gerade über diesen Thread gestolpert und bin sehr gespannt, wie es weiter geht.

Die Idee mit dem Beton ist überhaupt nicht abwegig. Das wird im professionellen Bereich so gemacht:

Diese Maschine hat ein Bett und Portal aus Polymerbeton:
https://www.youtube.com/watch?v=oacm0IaqD48

und diese aus Granit: (ist billiger als Beton + Form)
https://www.youtube.com/watch?v=7TEaRS8okhs

Da wird am Gewicht nicht gespart, ganz im Gegenteil! Allerdings sind die Beton- bzw. Steinteile feststehend hier werden die Tische bewegt. Der Stein bietet große Steifigkeit bei geringen Vibrationen.

An der Kraft der Motoren würde ich keinesfalls sparen. Es gilt die schlichte Formel

F = m * a.
Motorkraft = (bewegte) Masse * Beschleunigung

Aus der Kombination gewählter Motorkraft und bewegter Masse ergibt sich die maximale Beschleunigung, die Deine Maschine fahren kann. Die meisten Leute denken nur in Vorschubgeschwindigkeiten. Für den Motor ist aber eher die Beschleunigung das Problem als die Endgeschwindigkeit.

Ein zu schwacher Motor verliert bei zu forscher Ansteuerung unweigerlich Schritte, weil er die geforderte Kraft nicht aufbringen kann. Das Ergbenis sind Positionsfehler.

Fazit:
Viel Masse ist gut, aber nur bei starken Motoren!
Für meine Begriffe können die Motoren eigentlich gar nicht stark genug sein. Die Belastung der Maschine hängt viel stärker von den Parametern des Fräsprogramms ab.

Viel Spaß bei Deinem Projekt und gutes Gelingen!
C.

[Rallinger]

An der Kraft der Motoren würde ich keinesfalls sparen. Es gilt die schlichte Formel

F = m * a.
Motorkraft = (bewegte) Masse * Beschleunigung

Aus der Kombination gewählter Motorkraft und bewegter Masse ergibt sich die maximale Beschleunigung, die Deine Maschine fahren kann. Die meisten Leute denken nur in Vorschubgeschwindigkeiten. Für den Motor ist aber eher die Beschleunigung das Problem als die Endgeschwindigkeit.

Ein zu schwacher Motor verliert bei zu forscher Ansteuerung unweigerlich Schritte, weil er die geforderte Kraft nicht aufbringen kann. Das Ergbenis sind Positionsfehler.

Danke für den Input. Mathe ist leider nicht meine Stärke. Meine aktuelle Wahl wären 3x NEMA 23 4,2A / 2,8Nm für Y und X-Achse und ein NEMA 34 4,2A / 3,2Nm für die Z-Achse.

Als Schrittmotoren hab ich mir Leadshine Clones von ACT Modell DM856 ausgelugt. Die sollten das mit viel Sicherheitsreserve bewegen.

Meinst du damit komme ich bei 12kg (+Z-Achse) beweglichem Gewicht hin?

[Rallinger]

Ist es nötig, quellendes Material zu nehmen. 1 Volumen-% kann das Ding sprengen, weil, das Material dehnt sich in alle Richtungen aus. Wenn bei Wasser Volumen dazukommt, steigt der Spiegel. Der Quellmörtel verhält sich so nicht. Nimm für das am Ende allseitig geschlossene Profil einen maximal kunststoffvergüteten Mörtel, der sein Volumen hält, bzw. leicht verringert. Wenn du dann in dein Profil von der Stirnseite her reinschauen kannst und siehst ein Schrumpfung, dann kippst du etwas Epox nach. Das ist so viskos, das füllt Spalte so, dass nachher nix "schlackert", auch wenn es nicht wirklich überall hinlaufen sollte.

Guter Punkt. Der Zement den ich vorgesehen hatte nennt sich "Durfill". https://www.moertelshop.com/DURFILL-guenstig-kaufen_2
Der Hersteller sagt: "DURFILL® entwickelt während des Abbindens einen Quelldruck, der es an die Wandung des befüllten Hohlraums presst und verhindert, dass infolge von Schwindvorgängen Ablösungen auftreten. Dadurch ist eine dauerhafte Verbindung gewährleistet."
Eingesetzt wird es vor allem, um geschweißte Rahmenverbindungen aus Hohlprofilen zu verfüllen. Wenn hier ein Betonblock wegen des Schwindens sozusagen frei im Stahlprofil läge, wäre das natürlich fatal.

Diese Situation hab ich hier aber nicht. Alle zu vergießenden Hohlräume sind nach oben offen (das Portal auch, hier wäre mein Plan nach dem Aushärten den Deckel draufzuschrauben). Ich habe ohnehin vor, Epoxy einzusetzen. Wenn das entstehende Hohlräume füllt wäre ja alles wunderbar.

Zu Durfill heißt es außerdem: "Er wird eingesetzt, um Maschinenschwingungen zu dämpfen und die Eigenfrequenz gezielt zu beeinflussen. Dadurch werden Schwingungsamplituden verringert und die Schallabstrahlung minimiert." Auch diese Aussage ist ja im Grunde auf ein Hohlprofil aus Stahl bezogen, das ohne die Füllung schwingen würde und laut wäre. Im Grunde sollte man davon ausgehen können, dass Betonklötze egal welchen Betons relativ wenig schwingen ...

Wäre mir gar nicht unrecht, ein anderes Material verwenden zu können. Durfill ist nicht gerade billig. Ich habe zwar einen Quellvergussmörtel eines anderen Herstellers zum kleineren Kurs gefunden, aber "normaler" Beton ist nochmal ein Stück weit kostengünstiger.

[elektrojohn]

Ich wollte Dich nicht mit dem Gerechne verunsichern!
Ich wollte nur sagen: wenn Du die Wahl hast, nimm lieber den stärkeren Motor, besonders wenn Du große Massen bewegen willst.

Die Frage, ob "Du damit hinkommst" kann ich Dir leider nicht beantworten. Da würde ich auf die Erfahrung von anderen DIY-Maschinen schauen.

Wenn Du Dir allerdings Maschinen aus Holz zum Vorbild nimmst und dann auf Beton als Material wechselst, solltest Du Dir halt auch über die Motorisierung Gedanken machen.

[Rallinger]

Keine Sorge. Diverse Mathelehrer haben schon versucht mich in meiner Überzeugung zu verunsichern, ein dyskalkulatorisches Genie zu sein. Es ist noch keinem gelungen. Mit Abschreiben hab ich mich trotzdem halbwegs durchgemogelt. War einen Versuch wert, das auch hier zu schaffen

Sich hier einfach was abzuschauen ist schwierig, da es ja keine wirklichen Standards gibt. Wenn ich mir als Referenz z.B. die Basic-Line Bausätze von Sorotec ansehe - hier kommen 3 Motoren à 3Nm zum Einsatz. Einen Sonderfall habe ich ja nur an der Y-Achse, weil das X-Portal so schwer ist. Da habe ich zwei solcher Motoren vorgesehen. Theoretisch sollte ich also auf der sicheren Seite sein.

Das Problem ist halt, dass "stärker" bei Stellmotoren immer auch "größer" bedeutet. Beim NEMA23 Maß bin ich da schon bei den längeren Maschinen. Wenn man noch mehr Drehmoment haben möchte, ist man dann schon bei NEMA24 (Flanschmaß unerheblich größer, das wäre zu verkraften) oder gar NEMA34 - da bekomme ich dann ein echtes Problem mit der Platzierung der Motoren. Aber so langsam muss ich mich da mal entscheiden, denn davon hängt die weitere Konstruktion ab ...

Hier von Anfang an etwas mehr zu investieren macht aber sicher Sinn. Ist jedenfalls billiger als 2x Motoren zu kaufen und spart mir einiges an Ärger. Bigger is better? Mal sehen was ich finde ...

[KNGuitars]

die schrittmotoren dürften sicher ausreichen, ich hab 5A/3Nm Schrittmotoren (nur 1 motor je achse), mein portal (inkl Z) dürfte auf geschätzte 70-100kg kommen.
hängt natürlich auch von der spindelsteigung ab, bei mir sinds X+Y 10mm, Z 5mm

die gewichtseinsparung würd ich weglassen, bringt ja eigntlich nicht viel einsparung, nur viel arbeit

ein thema ist mir noch eingefallen, hast du schonmal an mineralguss gedacht, ich denk das wird häufiger für so konstruktionen eingesetzt???

und soll sich das holz mit dem beton verbinden, oder quasi nur als schalung dienen?

[Rallinger]

die schrittmotoren dürften sicher ausreichen, ich hab 5A/3Nm Schrittmotoren (nur 1 motor je achse), mein portal (inkl Z) dürfte auf geschätzte 70-100kg kommen. hängt natürlich auch von der spindelsteigung ab, bei mir sinds X+Y 10mm, Z 5mm

Danke für das Feedback. Auf 70-100kg sollte ich niemals kommen, weil bei mir ja nur ein lausiger Mafell oder ABM Fräsmotor dranhängen wird. Selbst wenn ich kein Gewicht spare sollte es mich wundern, wenn ich wesentlich über einen Zentner käme.

Ich bin allerdings bei Stepperonline auf ein Set mit Leadshine DM556 Clone + NEMA24 Motor 4,2A/4Nm gestoßen.
https://www.ebay.de/itm/1-Axis-Stepper- ... SwC9hb7RcZ
Damit sollte ich eigentlich auch auf längere Sicht auf der sicheren Seite sein (wenn die Chinadinger nicht den Geist aufgeben ... aber welcher Stellmotor wird heutzutage nicht in China gefertigt?) 4 Sets kämen auf 252€. Ich glaub die werden es.

die gewichtseinsparung würd ich weglassen, bringt ja eigntlich nicht viel einsparung, nur viel arbeit

Da ist was dran. Wobei ich das Prinzip mal unter Verwendung von DN100 Abflussrohren durchgerechnet habe. Wenn ich davon 6 Stück einsetze komme ich auf ein Volumenersparnis von sogar 2,9 Liter = 6,7kg Masse. Damit wäre ich bei einem Gewicht der Traverse (ohne Z-Achse und Führungen) von etwa 11kg. Der Aufwand wäre gegenüber meinem gestrigen Hirnfurz durchaus überschaubar.

ein thema ist mir noch eingefallen, hast du schonmal an mineralguss gedacht, ich denk das wird häufiger für so konstruktionen eingesetzt???
und soll sich das holz mit dem beton verbinden, oder quasi nur als schalung dienen?

Ich hab schon öfter daran gedacht was günstigeres als Durfill zu nehmen. Aber es gibt so viele verschiedene Arten von Mörtel und Beton dass es mir schwerfällt einen Überblick darüber zu bekommen was sich eignet. Letztlich werde ich aber versuchen, irgendwas Geeignetes in der 5€-pro-Sack-Klasse zu finden. Der Trick, eventuellen Schwund mit Epoxy auszufüllen hat mich überzeugt.

Das Holz soll vor allem als Schalung dienen. Von Multiplex bin ich inzwischen abgekommen, ich werde Siebdruckplatten verwenden. Die sind nur geringfügig teurer, sollten aber mit der Feuchtigkeit des Betons besser zurechtkommen. Unter dem Strich ist das vermutlich günstiger als wenn ich Multiplex mit Bootslack anpinseln müsste, um dasselbe zu erreichen. Unaufwändiger ist es auf jeden Fall.

Die Siebseite der Platten würde ich nach innen setzen, damit sich eine Struktur und ein gewisser Formschluss ergibt. Wirklich verbinden tun sich Holz und Beton dadurch auch nicht. Aber besser als eine glatte Fläche ist es sicher. Und die glatte Fläche außen schaut eh besser aus ...

[Rallinger]

ein thema ist mir noch eingefallen, hast du schonmal an mineralguss gedacht, ich denk das wird häufiger für so konstruktionen eingesetzt???

Ich hab gerade mal danach gesucht. Aber da liege ich bei den Materialkosten noch deutlich über dem Durfill Beton. Und die Bearbeitung dürfte durch das Vermischen mit dem Quarzsand um Einiges komplizierter sein.

Wär vielleicht eine Option für die Luxusversion dieser Maschine. Ohne Verschalung, mit frei sichtbarem Vergussmaterial. Und dann Mineralguss angerührt mit Marmorsand?

[dieratec]

Hallo Ralf,
überdenk doch mal deine Konstruktion. Wenn du ein feststehendes Portal baust und den Tisch verfahrbar machst, sind die bewegten Massen geringer. Der Vorteil an einem feststehenden Portal ist auch die bessere Stabilität und der geringere Aufwand sowas zu bauen.

So wie hier im Video.
https://www.youtube.com/watch?v=C8vlOa2Y34s

Um die Führungen und den Antrieb abzudecken kann man auch noch ein Rollo vorne und hinten am Tisch befestigen.

Was stellst du den für Qualitätsansprüche an deine späteren Werkstücke, ich denke da vor allem an die Oberflächenqualität. Wenn du z.B. mit einem Abplanfräser eine Palisander Griffbrett abfräsen möchtest und der Fräser zieht mit den Schneiden nach, weil der nicht genau 90° zur Oberfläche steht, wirst du dich ärgern. Bist du dir sicher, dass du die Genauigkeit mit deiner Holz-Zement Konstruktion hinbekommst?

Bei einer Konstruktion von einem feststehenden Portal würde ich wieder auf das Alu-Profilrohr zurückgreifen. Damit bekommst du die Genauigkeit besser in den Griff. Mit einem 10ner oder 12er Rechteck-Profil und Winkelversteifungen bekommst du eine ausreichende Stabilität. Auch bei einer Durchfahrhöhe von, ist sag mal 200mm, werden die Materialkosten auch nicht zu hoch ausfallen.
Vor allem kannst du die Führungen besser Positionieren und befestigen.

Wenn es dir um Masse geht um die Schwingungen zu dämpfen, was bei der Zerspanung von Holz eher gering ist, kann man das Profilrohr nach dem man alles justiert hat auch ausgießen.

Auch Aluminium lässt sich mit einer Oberfräse bearbeiten. Ich benutze dafür einen 8mm Fräser für Alu und einen Kopierring, mit dem ich an meiner Kontur oder Leiste vorbeifahre. Man darf nur nicht die Drehzahl der Fräse zu hoch einstellen, dann halten die Fräser auch länger.
So kannst du dir auch Knotenbleche anfertigen, die du dann mit dem Alu-Profil verstiftest.

[atomicxmario]

Hallo Ralf,
überdenk doch mal deine Konstruktion. Wenn du ein feststehendes Portal baust und den Tisch verfahrbar machst, sind die bewegten Massen geringer. Der Vorteil an einem feststehenden Portal ist auch die bessere Stabilität und der geringere Aufwand sowas zu bauen.

Ja das stimmt, aber du brauchst doppelt so viel Platz in der Verschiebe-Länge, weil ja der Tisch a) unterstützt sein muss, und b) von anfang bis ende unter das Portal passen muss. Effektiv bleibt als Verfahr-Länge dann Schienenlänge minus Tischlänge und das ist schon deutlich weniger als Schienenlänge minus Portallänge.

Hat alles Vor- und Nachteile...

[Rallinger]

Wenn du ein feststehendes Portal baust und den Tisch verfahrbar machst, sind die bewegten Massen geringer. Der Vorteil an einem feststehenden Portal ist auch die bessere Stabilität und der geringere Aufwand sowas zu bauen.

Gegen eine Konstruktion mit verfahrbarem Tisch spricht für mich schon der erhöhte Platzbedarf. Das krieg ich in meiner Werkstatt endgültig nicht mehr unter. Gegen Aluprofile sprechen die Kosten. Klar wird es eine Challenge werden, das Ding genau zu bauen. Das ist es aber immer. "Meine" Konstruktion (in Anführungsstrichen, denn ich klaue mir ja diverse Konzepte zusammen) hat den Vorteil, dass ich Ungenauigkeiten im Aufbau der Holzkonstruktion durch das finale Gießen mit Epoxy ausgleichen kann. Und der Preis ...

Ich hab mal die Kosten nochmal grob überschlagen, die für meine Konstruktion nötig wären:
Linearschienen + Spindeln 409€
zusätzliche Spindelmuttern 28€
Schrittmotoren & Treiber 252€
2x Netzteil 48V 90€
Estlcam Breakoutboard + Software Lizenz: 99€
Holz 100€
Beton 20€
43mm Motoraufnahme 25€
Schrauben, Kabel & Gedöns ... 200€
Summa summarum: 1223€

Irgendwas hab ich sicher vergessen, das ist immer so. Aber wenn ich mit Aluprofilen arbeite, liege ich da weit, weit drüber. Vor allem die Verbinder gehen erheblich ins Geld. Klar kann ich die auch so herstellen wie du beschreibst, aber da bin ich mir halt auch nicht so sicher dass ich das sauber hinbekomme ... (wobei es bei Motedis gelaserte Knotenprofile für 2,40€ das Stück gibt. Da schmeiß ich die Fräse nicht an).

[Rallinger]

Nochmal das X-Portal und die Y-Achse überarbeitet, um das mögliche Maximum an Verfahrweg herauszukitzeln. War ganz schön tricky. Damit komme ich jetzt auf für meine Zwecke voll ausreichende Y = 990mm / X = 520mm / Z = 130mm

Dann muss ich mir als nächstes was für die Aufhängung der Y-Festlager und der Schrittmotoren einfallen lassen. Und damit muss ich eine Entscheidung fällen, welche Motoren ich verwende. Wenn ich sie sinnvoll unterbringe, werden es wohl NEMA24 / 4,2A / 4Nm werden.

[KNGuitars]

hätte nicht gedacht dass das ding so groß wird

Hast du dir schon gedanken zur verkabelung gemacht? da kommt einiges an kabeln zusammen. was anderes als schleppketten fällt mir da eigentlich auch nicht ein, nur brauchen die auch wieder etwas platz und eine auflagefläche wo die laufen können

für die motoren + endschalter der Y-Achse könntest du die verkabelung direkt in beton einlegen bzw leerschläuche verlegen, dann hast du später außen rum keine minikanäle
... und not-Aus schalter auch nicht vergessen

[Rallinger]

Hast du dir schon gedanken zur verkabelung gemacht? da kommt einiges an kabeln zusammen. was anderes als schleppketten fällt mir da eigentlich auch nicht ein, nur brauchen die auch wieder etwas platz und eine auflagefläche wo die laufen können

Eher so rudimentär. Sollte ich aber mal tun, da hast du Recht. Tja, entweder Schleppkette - oder ich tackere auf der Rückseite eine HDF Platte auf, so dass eine Tasche entsteht in der die Kabel laufen können. Die wäre dann 22mm breit und beliebig tief. Müsste eigentlich genauso gut funktionieren. Abhängig von der Kabeldicke halt ...

Was brauch ich da als beweglichen Kabelbaum? 2x Motor, 1x 220V für den Fräsmotor und 4x Endschalter, oder?

für die motoren + endschalter der Y-Achse könntest du die verkabelung direkt in beton einlegen bzw leerschläuche verlegen, dann hast du später außen rum keine minikanäle ... und not-Aus schalter auch nicht vergessen

Die Steuerung würde auf der linken Seite unterhalb der Y-Motoren platziert, dann spare ich ein wenig Kabel. Die dünnen Kabel für die Endschalter würde ich einfach auf der Unterseite verlegen, da sind sie aus dem Weg.

Aber "Endschalter" ist auch ein gutes Stichwort, das darf ich bei der Konstruktion der Motorenaufnahme nicht vergessen. Danke.

Was soll ich denn da nehmen? Mechanisch? Induktiv? (Zum Einsatz wird ein Estlcam Klemmenadapter kommen, da kann ich alles anschließen).