3D Druckerschrank als IKEA-Hack

3D Drucker sind wirklich praktische Teile, aber man kann nicht behaupten, sie gehen als Design-Objekt durch. Neben den Optik, gibt einige gute Gründe, warum du einen 3D Druckerschrank bauen solltest. Es gibt zwar schon diverse Artikel im Web, wie du deinen Schrank bauen solltest, aber es gibt natürlich auch immer etwas daran auszusetzen. Die meistverbreitete Lösung ist die Nutzung eines oder zweier IKEA Lack-Tische, die mit selbst gedruckten Haltern verbunden und mit Plexiglas verkleidet werden. Aber erstens schauen diese Lösungen in der Regel auch nicht “wohnzimmertauglich” aus, zweitens sind zwar die Tische selber günstig, aber das notwendige Filament und vor allem die Plexiglasscheiben machen das Projekt wieder so teuer, dass ich auch gleich was vernünftiges hinstellen kann.

Die Idee und Vorlage für diese Artikel habe ich aus dem Make-Magazin 3/2018. Allerdings war mir persönlich diese Anleitung etwas zu kompliziert und “overengineered” und so habe mir überlegt, wie es einfacher gehen kann.

Gründe für einen 3D Drucker Schrank

Bevor wir an den eigentlich Bau des Schrankes gehen, vlt. noch ein paar Gedanken zum “wieso” und “warum” eines 3D Drucker Schrankes.

  • Wie schon geschrieben, ein 3D Drucker ist nicht grade eine Augenweide. Ein Schrank sorgt für eine unauffällige Optik.
  • Durch einen Schrank wird die Geruchsbelästigung deutlich reduziert, durch den Einbau eines Aktivkohlefilter nahezu neutralisiert.
  • Auch die Geräusche die ein Drucker erzeugt lassen sich durch einen solchen Schrank deutlich reduzieren.
  • Neben den 3D Drucker bietet der Schrank noch weiteren Stauraum für Filament, Werkzeug und Zubehör.
  • Es lässt sich die Webcam nebst Octo-Pi perfekt mit unterbringen.
  • Die Temperatur bleibt gleichmäßig stabil, störend kühle Luftströme durch offenen Türen oder Fenster haben weniger Einfluss auf das Werkstück/Druckbett.
  • Inn meinem Schrank herrschen während des Drucks ca. 28°-35°, was die notwendige Heizleistung für das Druckbett etwas reduzieren sollte und somit weniger Stromkosten anfallen.

Du siehst, die Frage ist nicht, ob du einen Schrank baust, die Frage ist wann beginnst du damit ;-).

Materialien und Kosten für einen 3D Druckerschrank

Ich beschreibe hier eine Lösung, auf Basis eines IKEA Schrankes. Du kannst natürlich auch jeden anderen Vitrinenschrank nutzen. Getestet habe ich diesen Schrank mit einem Innenmaß von ca. 560 mm x 530 mm x 600 mm für den Artillery Hornet 3D und den Creality Ender 3 V2. Hier schon mal die Einkaufsliste:

IKEA PLATSA Korpus weiß, 60cm x 55cm x 120cm (Gibt es auch als Variante mit 180cm Höhe) 50€
IKEA SINDVIK Vitrinentür 60cm x 40cm30€
IKEA HJÄLPA Scharniere 2xje nachdem 1 -4 €
IKEA Schubladen FONNES 3 x 60cm x 57cm x 20cm mit Front (optional)63€
IKEA HJÄLPA Boden 60cm x 55cm7€
USB-powered Lüfter 2x *16€
Aktivkohlefilter *10€
10-poliges Verlängerungskabel *7€
Thermometer digital mit großem Display *9€
LED Streifen (USB) *15€
Steckdosenleiste mit USB und Wandmontage * 15€
Thermometer *10 €
MDF 5mm Platte2€
Raspberry PI 3 oder 4 mit Netzteil50€
HD Webcam *17€
Holzschrauben, Unterlegscheiben, sonstige Materialien2€
Gesamtkosten~300€

Du siehst, der Schrank ist nicht unbedingt günstig, in meinem Fall war er sogar teurer als der Drucker selber.

Neben den Materialien benötigst du noch einige Werkzeuge. Normalerweise liste ich diese in meinen Artikel ja nicht gesondert auf, aber das sich dieser Inhalt auch an Leute richten soll, die keine volle Werkstatt zur Verfügung haben, will ich hier mal eine Ausnahme machen.

  • Akkuschrauber
  • Heißklebepistole
  • Schraubendreher
  • Zange
  • Lochbohrer/Kreisschneider *

Aufbau des 3D Druckerschrank

Hier soll ja nicht um den Bau eines Schrankes gehen, sondern um die Besonderheiten bei der Gestaltung eines 3D Drucker Enclosure/ Schrank. Ergo, baust du den Schrank deiner Wahl einfach nach Bedienungsanleitung auf. Ich habe hier den IKEA PLATSA Schrank gewählt und mit 3 Schubladen ausgestattet.

Die Vitrinen-Tür in Glas ist ein entscheidendes Feature. Trotz des Einbau in einen Schrank, sollte der 3D Drucker während des Betriebs immer im Blick behalten werden.

Eine Idee die mir noch während des Artikels gekommen ist: Möchtest du das Innenleben des 3D Druckerschrank verstecken wenn der Drucker nicht Betrieb ist, kannst von innen ein Plissee an der Tür befestigen, diese gibt es auch in den passenden Maßen. Ich habe Dir hier mal keines verlinkt, da es nur eine Idee ist und ich das nicht selber ausprobiert habe.

Innenbeleuchtung

Nun kümmern wir uns um die Innenbeleuchtung. Eigentlich ist das gar kein Hexenwerk. Du klebst die LED Streifen ein und schaust dabei zu, dass du mit dem Anschlußkabel bei deinem USB Anschluss landest.

Anmerkung: In diesem Bild siehst du noch ein Netzteil oben an der Decke und eine Aufputzdose. Dies entfällt natürlich wenn du die oben verlinkten USB-powered Streifen verwendest. Die Ursache für den starken Blaustich ist die falsch eingestellte Handy-Kamera, Ziel ist natürlich eine möglichst hell-weiße Ausleuchtung.

Überlege dir vorher wo du die Webcam hinhängen möchtest. Versuche dann im Blickbereich der Kamera keine LED Streifen zu montieren, um Gegenlicht zu vermeiden. Wichtig ist, dass der Druckbereich ausgeleuchtet ist, also das Licht vor allem von der Seite der Webcam und von oben kommt.

Wenn das mit dem LED Streifen nicht anders hinzubekommen ist, musst du ihn an den entsprechenden Stellen überkleben. In den Bildern kannst du gut sehen, wie es vorher aussieht und nach dem abkleben der gegenüberliegenden LED Streifen.

Belüftung integrieren

Ein wichtiger Punkt ist, die Wärme aus dem Gehäuse rauszubekommen, ohne aber kalte Luftströme über das Druckobjekt zu leiten und somit das Ergebnis negativ zu beeinflussen. Wir wollen also die Luft möglichst um den Drucker herumleiten.

Um dies zu bewerkstelligen wird eine 5mm Platte (hier HDF) mit den Maßen 46cm x 46cm sowie 4 Leisten mit 27cm x 1,3cm zugeschnitten. Diese werden wie im Bild gezeigt im Kreuz aufgeklebt (Wem Leim zu lange dauert, es geht auch Sekundenkleber) und dann mit Moosgummistreifen beklebt.

Nun wird ein passendes Loch in den Boden der Bodenplatte im 3D Druckerschrank geschnitten. Am exaktesten gelingt dies mit einem Kreisschneider *.

Leider ist Gehäuse des Lüfters ein bisschen im Weg um diesen bündig einzulassen. Ich habe das vorsichtig mit einer Zange weggebrochen, damit der Lüfter dann perfekt in das Loch passt.

Achte darauf, dass dieser Lüfter, Luft von unten einsaugen, also in den Schrank befördern soll.

Nun wird im Deckel des Schranks ebenfalls ein Loch eingebohrt und der zweite der USB-Lüfter von unten dagegen geschraubt. Dieser saugt die warme Luft ab und befördert sie aus dem Schrank hinaus. Oben auf dem Schrank habe ich den Aktivkohlefilter (ebenfalls mit 2 Schrauben) befestigt.

Eine Abdichtung am Filter ist nicht notwendig, es reicht diesen einfach oben aufzusetzen, ich betreibe den Drucker bei mir im Büro und man bemerkt keine störenden Dämpfe mehr (Ganz im Gegenteil dazu, wenn man den Filter testweise mal weglässt). Nichtsdestotrotz empfehle ich (besonders wenn du dich lange im gleichen Raum aufhältst) regelmäßiges lüften. Das kannst du ja jetzt dank des Schrankes auch tun, ohne das Druckergebnis zu gefährden.

Jetzt wird die HDF Platte mit den Abstandhaltern mittig auf den Lüfter gelegt und mit 2 Holzschrauben an der Bodenplatte verschraubt, damit diese nicht verrutschen kann.

Somit ist nun sichergestellt, dass der Luftstrom seitlich am Drucker nach oben steigt.

Anschließend führst du die Kabel der USB-Lüfter links im Schrank zu den USB Anschlüssen der Steckdose und achtest dabei darauf, dass die Stärke-Einstellung für die Lüfter gut erreichbar ist. Bei mir ist der 3D Drucker im Keller positioniert und hat eine nahezu gleichbleibende Temperatur und die Lüfter laufen konstant auf mittlerer Stufe. In normalen Wohnräumen kann die Außentemperatur schon mal stärker schwanken was auch mal niedrigere oder höhere Lüfterdrehzahl (geringerer oder höherer Geräuschpegel) erfordert.

Befestigt habe ich alle Kabel ganz simpel mit Heißkleber an der Innenwand. Dass kann man freilich auch noch schöner mit einer aufgedoppelten Platte oder Kabelkanälen tun. Aber der Aufwand sollte sich hier auch ein wenig in Grenzen halten, darum Heißkleber.

Die meisten der Drucke sind ja nicht sonderlich hoch. Ich habe daher die Webcam etwa 5-10 cm oberhalb der Höhe des Druckbettes einfach mit einer Schraube in der Seitenwand befestigt. So kann ich im Webcam Bild wunderbar “unter die Nozzle” schauen und sehe ob dort noch alles in Ordnung. Für die Variabilität werde ich am Webcam Fuß irgendwann mal einen starken Neodym-Magneten befestigen und eine Metallleiste im Schrank befestigen. So lässt sich die Webcam jederzeit “mal schnell” in der vertikalen Position verändern.

Hier ein kleiner Blick durch die Webcam während eines Druckes. Das Geschehen unterhalb der Nozzle ist gut einzusehen und es können ca. 15-20cm Druckhöhe verfolgt werden, was in dem meisten Fällen ausreicht.

Temperaturkontrolle

Hier ist die Lösung so einfach, dass es fast ne Weile braucht, um drauf zu kommen: Häng einfach ein ausreichend großes Thermometer in den Sichtbereich der Webcam. Klar gibt es auch viele schickere Lösungen, ob sich der Aufwand dafür lohnt muss jeder für sich entscheiden, mir reicht das vollkommen aus. Verzichte auf gar keinen Fall auf eine Temperaturüberwachung. Sollte mal einer der Lüfter ausfallen, können in dem 3D Druckerschrank schon mal Temperaturen erreicht werden, die mindestens negativen Einfluss auf deinen Druck haben werden. Aber auch eine Beschädigung der Elektronik oder gar eine Brandgefahr kannst du nie ganz ausschließen.

Dieses Thermometer * verfügt über einen kleinen Magneten, für den ich eine Schraube in die Seitenwand gesetzt habe. Ein übrig gebliebener Testwürfel (die Dinger nie wegschmeißen) sorgt dafür, dass das Thermometer auch grade hängen bleibt.

Die folgenden Temperaturen liegen bei mir (180° Nozzle, 6° Druckbett) während des Druckes an:

  • 32°-34°, gerne auch mal wärmer: Kein Lüfter aktiv
  • ~31°: Lüfter auf kleinste Stufe
  • ~28°: Lüfter auf mittlere Stufe
  • ~26°: Lüfter auf höchste Stufe

Die Ergebnisse variieren natürlich, je nach Raumtemperatur.

Sonstige Anpassungen

Ich habe den Drucker einmal auf der HDF Platte positioniert, die Stepper Motoren abgeschaltet und alle Achsen einmal voll in jede Richtung gefahren um die optimale Position des Druckers innerhalb des 3D Druckerschrank zu bestimmen. Diese Position habe ich mit mit einem feinen Stift auf der HDF Platte markiert. Natürlich kannst du dir auch kleine Klötzchen zusägen (oder drucken) um die Position zu fixieren. Das schaut vielleicht professioneller aus, aber du musst den Drucker anheben zum verschieben. Zu mindestens der Creality Ender 3 V2 steht auch Schaumgummifüßen die ziemlich rutschfest sind, daher ist hier eine extra Sicherung der Position nicht notwendig.

Den Spulenhalter habe ich an der Decke des Schrankes im ca. 45° Winkel zum Drucker montiert. So ist gewährleistet, dass ich die Spule wechseln kann, ohne den Drucker zu verschieben (was grade beim Creality Ender 3 V2 durchaus erfordern kann, dass Bett neu zu leveln) und das Filament wunderbar zum Extruder laufen kann.

OctoPi (oder ähnlich)

Ich betreibe die Webcam an einem OctoPI System, dessen Installation ich in einem eigenen Artikel (noch nicht vorhanden) beschreibe. Du kannst natürlich jedes andere System verwenden, ein RaspberryPI mit Motion, ein Arduino mit Webcam und so weiter.

Wichtig: Wenn du nicht immer den Drucker im Blick hast, baue auf jeden Fall eine Webcam zur Remote Überwachung ein. Ich kann es nicht oft genug sagen: Ein 3D Drucker sollte nie unbeaufsichtigt betrieben werden.

Hier gibt es eigentlich auch gar nicht viel zu sagen. Schraub dein System in den Schrank und spendiere ihm ein eigenes Netzteil damit die Stromversorgung nicht durch das LED Licht oder die Lüfter gestört wird. Mehr gibt es dann gar nicht zu sagen.

Mögliche Erweiterungen

So ein Schrank bietet noch viele Möglichkeiten zur Erweiterung. Hier ein paar Ideen, die ich nicht umgesetzt habe, mit der Begründung warum nicht.

  • Plissee hinter der Glasscheibe
    • Grade wenn der Schrank im Wohnbereich steht, eine einfache Lösung den Drucker bei Nicht-Betrieb zu verstecken. Bei mir steht er im Keller, also nicht notwendig. Mein Drucker steht allerdings im Büro, da muss der Drucker nicht versteckt werden.
  • Rauchmelder
    • Sehr zu empfohlen, wenn der Schrank weit ab der primären Aufenthaltsbereiche positioniert ist. Da ich aber i.d.R. immer neben den Drucker sitze wenn er läuft, habe ich den erstmal weg gelassen.
  • Temperatursensor mit automatischer Lüftersteuerung
    • Alternativ zum hier gezeigten Thermometer kannst du einen eventuell vorhanden RaspberryPI/Arduino natürlich auch super verwenden um einen Temperatursensor anzuschließen und aufgrund der gemessenen Temperatur automatisch die Lüfter steuern. Beschrieben ist ein Ansatz im Make-Magazin Artikel. Eine vollständige Integration in OctoPI steht ebenfalls zur Verfügung. In meinem Fall steht der Drucker im Keller, wo über das ganze Jahr eine gleichbleibende Temperatur herrscht. Somit ist die statische Verstellung der Lüfter vollkommen ausreichend.
  • Extra Schalter für Drucker und Licht
    • Ich habe den gesamten Schrank an einem Schalter hängen, um Drucker und Licht gleichzeitig zu schalten, was in dem meisten Fällen auch passt. Grade wenn ich aber an dem Schrank selber rumbasteln will, will ich auch mal nur das Licht anschalten. Erstmal auch nicht so wichtig, daher will ich erstmal schauen, wie oft das denn wirklich vorkommt.

Fazit

Ein solcher 3D Druckerschrank ist sicher nicht billig, aber es macht total Sinn so einen anzuschaffen, wenn du dich mit 3D Druck beschäftigst und den Drucker regelmäßig verwenden willst. Die Druckergebnisse werden besser und im besten Fall sparst du ein Quentchen Strom. Wenn du auf Standard Möbel zurückgreift, ist der Aufbau auch nicht wahnsinnig kompliziert und selbst vom Heimwerker-Laien gut zu machen.

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