Tutorial: Heizbett an einen 3D Drucker anschließen [Prusa i3 Hephestos] – so wird’s gemacht

Warum ein Heizbett an einen 3D Drucker anschließen?

Viele Benutzer eines 3D-Druckers kommen früher oder später nicht an dem Problem vorbei, dass die gedruckten Teile nicht mehr am Druckbett haften.Wer keine Lust hat ständig mit Hilfsmitteln, wie zum Beispiel Haarspray, Zuckerwasser oder Kreppband zu experimentieren, der greift kurz oder lang auf ein Heizbett zurück.Spätestens aber wenn man ABS-Kunststoffe drucken will, ist die Installation unumgänglich.

In diesem How-To  zeige ich Euch, wie man bei einem Prusa i3 von bq [www.bq.com] ein Heizbett einbaut. Die Anleitung kann aber auch bei anderen Druckern funktionieren, Ihr solltet Euch aber vorher erkundigen.

Auswahl des richtigen Heizbetts

Bauarten

Es gibt mittlerweile verschiedenste Formen und Ausführungen von Heizbetten für 3D-Drucker zu kaufen. Dabei unterscheiden sich die Produkte zum Teil extrem voneinander. Neben Silikonheizmatten, die auf eine Grundplatte befestigt werden gibt es komplette Kits. Ich habe mich für ein MK3 Heizbett von reprap.me entschieden. Dieses ist schon fertig mit einer Trägerplatte aus Aluminium versehen, auf der auch direkt gedruckt werden kann.

Elektrischer Anschluss

Neben der Bauweise des Heizbetts gibt es auch unterschiedliche Möglichkeiten das Heizbett mit Strom und Spannung zu versorgen und die Temperatur zu regeln.
So findet man 12V und 24V Varianten, ebenso wie Varianten die mit 230V betrieben werden. Die Regelung der Temperatur erfolg entweder über den Drucker selbst (Dafür sind Einstellungen in der Firmware des Druckers nötig) oder über ein externes Thermostat.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass Heizbett mit einem sogenannten SSR-Relais anzusteuern. Diese Variante wird oft benutzt, wenn man das Heizbett auf 24V anschließen möchte, aber die Regelung über den Drucker nutzt.

Hinweis:
Es sind Verdrahtungsarbeiten beim Anschluss des Heizbetts notwendig. Der Anschluss darf nur durch autorisiertes Fachpersonal erfolgen. Den gesetzlichen Bestimmungen (VDE-Richtlinien) ist in jedem Fall Folge zu leisten. Ich übernehme keine Haftung oder Gewährleistung die für Schäden an Gegenständen und Personen die durch unsachgemäßen Anschluss entstehen.

Ich beschreibe hier den Einbau eines Heizbetts mit 12V Anschluss und Temperaturregelung durch den Drucker.

Anlöten des Thermistors

Der Thermistor ist eines der wichtigsten Bauteile bei einem Heizbett. Durch ihn wird die Temperatur des Heizbetts ständig an die Steuerung des 3D-Druckers übermittelt und die Firmware kann die Temperatur des Heizbetts entsprechend einregeln.
Auch hier gibt es wieder verschiedene Bauformen, wie zum Beispiel Thermistor als SMD-Bauteil oder fertig konfektioniert mit Kabel. Ich habe mich für die Version des SMD-Bauteils entschieden, da das Heizbett entsprechend für diese Art des Thermistors vorbereitet ist.
Nachdem der Thermistor angelötet wurde, solltet Ihr auch direkt die Sensorleitungen am Heizbett anschließen. Achtet darauf, dass Ihr nicht wieder die Lötstellen des Thermistors löst.

Fertig verlöteter Thermistor
Verlöteter SMD-Thermistor auf dem Heizbett

Anschluss für die Stromleitungen vorbereiten

Wie zuvor beschrieben, kann das Heizbett mit verschiedenen Spannungen betrieben werden. Da ich ein Netzteil mit 12V besitze, schließe ich auch das Heizbett auf 12V an. Hierfür müssen die Anschlüsse 2 und 3 am Heizbett mittels Brücke miteinander verbunden werden.

Hinweis:
Es ist zu beachten, dass das mitgelieferte Netzteil von bq nicht über ausreichend Leistung verfügt um den Drucker und das Heizbett zu versorgen. Für das Betreiben eines Heizbetts benötigt man ein Netzteil mit mindestens 300W Leitung.
Dafür könnt Ihr ein ATX-Netzteil eines alten PCs umbauen. Anleitung hierzu findet ihr im Netz. Sicherer und eleganter ist jedoch die Spannungsversorgung mit einem ausreichend dimensionierten Netzteil herzustellen.

12V Brücke am Anschlussfeld setzen

fertig verlötetes Heizbett mit Zuleitungen und Sensorleitung des Thermistor

Heizbett an den Drucker anschließen

Mechanische Arbeiten

Nachdem Ihr erfolgreich das Heizbett auf Funktion geprüft habt, könnt Ihr es nun in Euren Drucker einbauen. Das MK3 Heizbett hat die Besonderheit, dass es keine Unterplatte benötig. Ihr könnt also die standardmäßig verbaute Plexiglasplatte entfernen und schraubt das Heizbett direkt auf den Drucktisch fest. Achtet darauf, dass die unbedruckte Seite, also das blanke Aluminium, nach oben zeigt.
Hier könnt Ihr sogar später ohne weiteres drauf drucken. Ich empfehle euch aber trotzdem die Glasplatte weiter zu verwenden und diese evtl. mit Kaptonband oder einer Dauerdruckplatte zu bekleben, um noch bessere Haftung zu erzielen.
Vorher solltet Ihr noch die mitgelieferte Korkplatte unter das Heizbett kleben. Dies sorgt für eine kurze Aufheizzeit des Betts und schütz gleichzeitig die darunterliegenden Komponenten. Manche Experten raten sogar, um noch kürzere Aufheizzeiten zu erreichen, das Heizbett mit Watte oder Dämmwolle zu unterlegen. Das kann jeder nach seinem Geschmack machen oder lassen.

Anschluss an das RAMPS-Board

Nun folgt der eigentliche Anschluss des Heizbetts an das RAMPS-Board. Zuerst schließt Ihr die Sensorleitung des Thermistors an die Platine an. Die Anschlüsse dafür befinden sich oberhalb der Anschlüsse für den Temperatursensor des Extruders (Bezeichnung müsste T1 sein).
Nachdem dies erfolgt ist, werden die Anschlusskabel an die Klemmenreihe D8 angeschlossen. Bitte achtet darauf, dass Ihr die Kabel nicht verpolt anschließt und sich keine Adern aus den Klemmen herausdrücken, dies kann einen Kurzschluss verursachen.
Zu guter letzt muss noch der Stromanschluss geändert werden. entfernt dafür das Originale Kabel aus dem Stecker und Schließt euer Netzteil an alle vier Klemmen mit der richtigen Polung (+-/+-) an. Denn nur so wird der Anschluss D8 mit Spannung versorgt und Euer Heizbett funktioniert anschließend ohne Probleme.

Hier findet Ihr übrigens einen detaillierten Anschlussplan für das Heizbett. [Link]

Anschlussbelegung am RAMPS-Board

 

Einstellungen in der Firmware durchführen

Damit das Heizbett auch vom Drucker erkannt und geregelt werden kann, müssen noch Einstellungen in der Firmware des Druckers gemacht werden.
Die aktuelle Version der bq Firmware 1.4.2 findet Ihr hier: https://github.com/bq/Marlin/releases/tag/1.4.2. Speichert sie auf Euren Rechner und extrahiert sie in einem Ordner Eurer Wahl.

Danach öffnet Ihr die Arduino Programmiersoftware. Falls Ihr diese noch nicht installiert habt, findet Ihr diese hier: https://www.arduino.cc/en/Main/OldSoftwareReleases#1.0.x
Dort ladet Ihr bitte die Version 1.0.6 herunter und nicht die aktuelle. Die neue Version kann zu Kompilierfehlern führen.

Nachdem Ihr die Firmware entpackt und die Arduino-Software installiert habt, öffnet Ihr den Ordner in dem Ihr die *.zip entpackt habt und sucht nach der marlin.ino.

Stellt unter Werkzeuge noch Eure Platine auf Arduino Mega 2560 ein und wählt den COM-Port aus, an dem Ihr euren Drucker angeschlossen habt. Ich denke es ist selbstverständlich, dass Ihr den Drucker vorher mit dem USB-Kabel an Euren Rechner angeschlossen habt.

Jetzt solltet Ihr auf dem Bildschirm folgendes sehen:

Jetzt wählt Ihr den Reiter „configuration.h“ aus und sucht den Bereich „Thermal Settings“
Dort ändert Ihr den Punkt „#define TEMP_SENSOR_1“ von „0“ auf „1“.

geänderte configuration.h

Nachdem Ihr die Dateien kompiliert und auf den Drucker übertragen habt, sollte Euer Drucker folgendes auf dem Display anzeigen:

Temperaturanzeige des Heizbettes auf dem Display