Wanhao Duplicator I3 plus 3D printer modificaties

In september 2017 heb ik de Wanhao Duplicator I3 plus aangeschaft. David PE1MUD ook en met hem ben ik veel informatie aan het uitwisselen. Het leuke aan een 3D printer is, dat hij zelf onderdelen kan printen om zichzelf te verbeteren. Het evolueren van de 3D printer dus!

Alle onderdelen voor de printer heb ik met ABS geprint vanwege de sterkte, de duurzaamheid en hittebestendigheid.

Eerst een filmpje met de printer in actie:

Modificaties en uitbreidingen:

Afgesloten behuizing
ABS moet in een constante omgevingstemperatuur geprint worden. Tijdens het afkoelen krimpt ABS een beetje en als dat in het model niet gelijkmatig gebeurt, dan kan het object op een bepaalde plek kromtrekken en scheuren.

Toevallig had ik een klein 19 inch serverrackje gekregen. Ideaal, want daar paste de printer precies in. Van een laminaatvloer had ik nog wat isolatiematten over, die perfect tegen de binnenwand geplakt konden worden. Helemaal dicht hoeft de behuizing niet te zijn, als de warmte maar wat vastgehouden wordt en er geen sprake is van een luchtstroom.

Aan weerszijden kan een klep geopend worden, handig voor onderhoud aan de printer. Ook voor PLA printen met heated bed is het beter om de behuizing te openen, omdat anders het cold-end van de extruder (waar een eigen ventilator op zit) al te warm wordt en de PLA gaat jammen. Aan de voorzijde zit een glazen deur, zodat de voortgang goed bekeken kan worden.

De filamentspoel paste niet meer in de behuizing (de 1kg spoelen zijn wat groot), dus heb ik de houder bovenop de behuizing gemonteerd. Het filament wordt door een ventilatorsleuf naar binnen geleid. Bijkomend voordeel: de zware spoelen hoeven niet meer op het frame opgehangen te worden van de printer zelf (topzwaar).

Ook de onderkant is van de zachte isolatie gemaakt, om de printer stabiel te kunnen plaatsen (in plaats van op het harde staal). Veel ventilatieopeningen aan de onderzijde zijn open gelaten, om de (laaggeplaatste) voeding wat koeling te gunnen.

Filamentspoelhouder

De standaard spoelhouder is te klein voor 1kg spoelen. Op Thingiverse heb ik een stevig model gevonden, die nét lang genoeg is voor 1kg spoelen. In een later stadium ga ik dit model iets verlengen, want het is wat krap. Handig is het sterke schroefdraad en dat de eigen kunststof moer weer gebruikt kon worden. Deze heb ik met ABS geprint.

Link: Thingiverse model

Filament geleider

Link: Thingiverse model

Gereedschaphouder

Gedownload van https://www.thingiverse.com/

Firmware update
Display niet te flashen met firmwares die Chinese tekens bevatten. Zoek daarom gelijk ook betere firmware alternatieven uit de Open-source community.

Ik heb gekozen voor ADVI3++ van Andrivet

Link: https://andrivet.github.io/

Het display moet afzonderlijk (microSD met files) van de printer zelf (HEX) geflasht worden. De printer kan vanuit Cura for Wanhao (de oorspronkelijke) geprogrammeerd worden. Het display moet via een microSD kaartje geprogrammeerd worden. Daarvoor moeten er enkele schroeven verwijderd worden, waarna de display unit vanaf de zijkant bereikbaar wordt. Daar zit een kleine sleuf voor de microSD kaart. Het is verstandig om heel goed de procedures op te volgen, zoals op de firmware-sites beschreven staat.

Fanduct
Een goede afkoeling van het kunststof wat uit de nozzle komt is erg belangrijk. Vooral als je overhangs wil printen. Als het kunststof in dat geval nog te lang zacht blijft, dan zakt het in. Ook het soort kunststof maakt verschil. Daarom wordt de ventilatorsnelheid geregeld door de printer (bepaald door de slicersoftware). Ten opzichte van het geprinte object zweeft de nozzle alle kanten op. Koeling van de strook hete kunststof is dus een uitdaging, als de ventilator maar aan één kant zit van de nozzle. Zie onderstaande afbeelding:

Dit is de standaard fanduct voor de Wanhao Duplicator I3 plus. Een ventilator blaast in een schuin gevormd kamertje met aan de onderzijde een horizontale spleetopening. De afstand tot de nozzle is redelijk groot. Aan deze kant van de nozzle is de koeling wel voldoende, maar aan de achterzijde niet.

David heeft een ideaal model gevonden op een site (na eerst wat andere modellen zonder succes geprobeerd te hebben). Deze omringt de nozzle en de luchtstroom wordt onmiddelijk op het hete kunststof gericht. Vooral PLA heeft hier profijt van (blijft tot lagere temperaturen zacht). Een ander voordeel is, dat de ventilator nu aan de achterzijde zit. Hij zit nu niet meer in het zicht tijdens het printen.

Stevige onderplaat
De onderplaat draagt het heated bed. Door middel van veren en stelschroeven is het heated bed nauwkeurig op de juiste hoogte af te stellen (levelen). De onderplaat is standaard van een stevige maar toch enigszins buigzame stalen plaat gemaakt. Vooral als er wat kracht nodig is geweest om het geprinte model te verwijderen van het bed, was het altijd nodig om weer te levelen. Dat is een vervelende taak om voor iedere printopdracht weer te moeten doen.

Op Aliexpress hebben we een dikke aluminium onderplaat gevonden, die vrijwel onbuigbaar is. Deze is speciaal voor de Wanhao Duplicator I3 Plus gemaakt en heeft de originele stalen plaat vervangen. Sindsdien is levelen veel minder vaak noodzakelijk. Ook tijdens het printen is wat minder schokken hoorbaar.

De homeschakelaar voor de Z-as moest wel iets hoger afgesteld worden. Daar was al ruimte voor uitgespaard in het frame.

Heated bed tempsensor
Onderop het heated bed zit een thermistor (die dient als temperatuursensor). Deze zit met Kaptontape vastgeplakt zonder enige koelpasta of wat dan ook. Kaptontape is overigens geweldig spul. Het is erg goed tegen hitte bestendig en het is niet elektrisch geleidend.

Ik heb dat los gehaald (toen ik toch met vorige klus bezig was) en heb niet geleidende (belangrijk!) koelpasta aangebracht als een druppeltje, waar de sensor ingelegd werd. Over de thermistor heb ik nog een lapje dikke stof gelegd, om te isoleren tegen de koude lucht aan de onderzijde (bed deel op de foto ligt normaal naar onderen). Tevens heb ik wat meer stukken Kaptontape aangebracht dan origineel het geval was. Ik heb dit tevens in meerdere kleine stukken aangebracht. David had namelijk al gehad dat zijn sensor losgelaten was. Als je dat niet op tijd opmerkt, dan kan het heated bed verbranden (hij verwarmd dan door).

Glasplaat
Ik heb de “muismat” op het printbed vervangen voor Borosilicaatglas. Deze is bevestigd met veerklemmen. Ik heb een 20×20 plaat gekocht, wat eigenlijk net te klein is. Door de montageklemmen verlies je printoppervlak. Zoek een plaat die specifiek gemaakt is voor deze printer, dus bijvoorbeeld een 219x219mm met afgeschuinde hoeken.

Extruder update
De extruder is verbeterd met metalen elementen van Micro Swiss. Ook in de feeder van het cold-end en het aluminium blokje is vervangen. Het Teflon (PTFE) buisje is niet meer nodig. Dit is heel fijn, want na langdurig printen op 245 graden celcius voor ABS, is het buisje best wel verbrand.

.

Cold end (koeling)
Papst 12V fan met 180Ω voorschakelweerstand en een beetje koelpasta op de onderzijde van het koelblokje houdt het cold-end beter koel. Dit voorkomt dat PLA al begint te smelten in het cold-end als het bed op een ca. 60 graden ingesteld staat.