Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Hier gehts um die Linearführungen und alternativen des RF1000. Hier kann auch die Stabilität des Druckers diskutiert werden.
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rf1k_mjh11
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Hallo mhier,

Ich glaube wir sprechen aneinander vorbei. Deine Ausführung ist mir nicht klar. Ich sehe es so (Bilder sagen mehr als tausend Worte):
GuidingSystem_1a.5.jpg
Sagen wir, die zwei Führungsschienen oben sind senkrecht in einem virtuellen Drucker seitlich montiert, also eines vorne, das andere hinten. Wenn die Linearführungen sehr weit auseinander liegen, steigt die Ungenauigkeit (innerhalb gewisser Grenzen, natürlich). Einerseits kann der rechte/vordere Führungswagen gegenüber dem linken/hinteren weiter absacken oder vorauseilen. Einfach aus dem Grund, da bei einer vorgegebenen max. Winkelabweichung (des Führungswagens) die Auslenkung mit der Länge zunimmt. Hinzu kommt, dass ein längerer Hebel die Elastizität des Systems stärker ausnutzt, da ein längerer Hebel eine größere Kraft auszuüben vermag. Damit steigt auch bei längerem Hebelarm die maximale Winkelabweichung geringfügig. Wie ich schon geschrieben habe ist es bloß ein Gedankenexperiment, da die Führungen nie so weit auseinander montiert werden können (besonders nicht in unserem Drucker).
Winkelabweichung
Beim Führungswagen entsteht die maximale Winkelabweichung zuerst aus dem vorhandenen Spiel, danach als Folge der Elastizität im Führungswagensystem. Ist kein Spiel von Haus aus vorhanden, entsteht eine Winkelabweichung rein aus der Elastizität. Sind im Führungswagen die Kugeln gar vorgespannt, wirkt das System steifer, denn die wirksame Federkonstante des Systems steigt. Trotzdem gibt es immer eine Winkelabweichung wenn ein Moment auf den Führungswagen wirkt (im obigen Bild wäre das im oder gegen den Uhrzeigersinn).
Allerdings hat das beim RFx000 weniger Auswirkung als man annehmen könnte. Hier gibt es eine Falle, in der ich schon einmal (hier) tappte. Nibbels hat mir dann in diesem Beitrag die Augen geöffnet (einige Beiträge weiter entschuldige ich mich für den Gedankenfehler). Einfach gesagt, es ist nicht sehr von Belang, wenn das Bett vorne oder hinten absackt. Denn die Raupe wird immer nur (in etwa) in der Mitte zwischen der ‚vorderen‘ und ‚hinteren‘ Führungsschiene (wie oben dargestellt) extrudiert. Und der Bereich liegt fast genau über der Spindelmutter und kann daher nicht absacken oder aufsteigen. Allerdings würde ein Kippen des Betts bei höheren Teilen zu einer Ungenauigkeit führen, wie hier schon einmal angesprochen.

mjh11
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von mhier »

rf1k_mjh11 hat geschrieben: Wenn die Linearführungen sehr weit auseinander liegen, steigt die Ungenauigkeit (innerhalb gewisser Grenzen, natürlich). Einerseits kann der rechte/vordere Führungswagen gegenüber dem linken/hinteren weiter absacken oder vorauseilen.
Du vergleichst Äpfel mit Birnen. Montierst du die selbe Flachstange (also in selber Länge) einmal auf die beiden Schienen wie im Bild, und ein anderes mal so, dass beide Führingsschienen dicht beieinander in der Mitte der Flachstange befestigt sind, dann wird die Genauigkeit der Führung der Flachstange besser sein, wenn beide Wagen weiter auseinander sind. Was dann die Führungswagen genau machen, ist doch völlig irrelevant, relevant ist, wie gut die Flachstange geführt wird. Der Hebel ist doch durch das zu führende Teil gegeben, das wird ja nicht plötzlich kleiner.
rf1k_mjh11 hat geschrieben:Einfach gesagt, es ist nicht sehr von Belang, wenn das Bett vorne oder hinten absackt. Denn die Raupe wird immer nur (in etwa) in der Mitte zwischen der ‚vorderen‘ und ‚hinteren‘ Führungsschiene (wie oben dargestellt) extrudiert.
Richtig. Das ist auch der Grund, warum ich mir beim Fräsen da keine großen Gedanken mache, das ist da ja ganz genauso. Was sehr wohl eine Rolle spielt, ist, wenn der Y-Tisch relativ zum Z-Tisch verkippt - das dürfte aber beim Drucken nicht groß passieren. Vielleicht wird es relevant, wenn hohe Beschleunigungen gefahren werden, aber ansonsten wirken ja keine Kräfte, die ein Kippen bewirken könnten. Beim Fräsen wirken aber Kräfte. Wenn da der Tisch in extremen y-Positionen (y=0 oder y=max) steht und der Fräser auf den Tisch (bzw. das Werkstück hoffentlich ;-)) drückt, dann befindet sich direkt darunter gerade nicht der Führungswagen und der Tisch kann kippen. Dürfte bei mir wegen dem 3D-gedruckten Spindelhalter aber immer noch nicht die dominierende Schwachstelle sein ;-)
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rf1k_mjh11
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Ich sprach in einem früheren Beitrag davon, das Mittelstück steifer zu machen. Das habe ich jetzt.
Ich habe jetzt das Mittelstück, wie angekündigt, um 2.5mm dicker gemacht, um es steifer zu machen. Die Version des Mittelstücks in den vorherigen Beiträgen war eigentlich dafür gedacht, gefräst zu werden, da ich mir Sorgen bzgl. der Festigkeit machte. Ein probehalber getätigter Druck hat meine Vermutung bestätigt. Das Mittelstück, als gedrucktes Objekt, ist zu elastisch (Carbon-Filament wurde nicht getestet).
Der erste Gedanke war, einfach an der einen Fläche oben und unten 2.5mm dazu zu tun, womit die Sache wohl erledigt wäre. Dieser Gedanke war voreilig. Ein Ändern des Mittelstücks bedingt in Folge eine Änderung des oberen/unteren Adapter-Teils, und weiters auch des Kugelkäfigs. Also alle Teile müssen sich ändern, wenn man steifere, gedruckte Teile möchte. Auch die Abstandshalter müssen um 5mm länger werden. (Hat man gefräste Mittelstücke, könnte man trotzdem das oberen/unteren Adaper-Teil ruhig auch drucken, denn dort kommt keine Biegebelastung auf.)

Hier die zwei Varianten, gegenübergestellt:
VersionComparison.jpg
Man sieht, die gedruckte version baut um 5mm höher auf.

Am Mittelstück war die Situation der Schwachstelle so (Schnittbild):
Weak_X_Section.jpg
Der Pfeil zeigt auf die etwas dunklere grüne Fläche. Diese Fläche hat den geringsten Querschnitt und sitzt nebenbei auch fast in der Mitte (und damit beinahe am längsten Hebelarm), was gerade nicht von Vorteil ist.
Die Fläche hat die Abmaße 8.1mm x 3.1mm (Breite mal Höhe). Damit ergibt sich ein Widerstandsmoment von 13.1mm³
Widerstandsmoment
Für die, die nicht vom Fach sind, ist das Widerstandsmoment ein Maß für wie stark sich ein Querschnitt einer Biegung widersetzen kann. Wichtig dazu ist die Richtung der Biegeachse. Im Bildbeispiel liegt die Biegeachse horizontal, also parallel zu den Lagernadeln. Da ist die Ausrichtung der Fläche nicht optimal (wenn die Breite länger als die Höhe ist), ist aber oft nicht zu vermeiden. Macht man hier die Höhe höher (quasi dicker) kann man sich helfen.

Die Modifikationen an den neuen, druckbaren Teilen beruhen darauf, dass diese Fläche vergrößert wird, und zwar indem die Höhe um 2.5mm zunimmt, womit das Maß 3.1 zu 5.6mm wird. Diese Änderung ergibt dann ein Widerstandsmoment von 42.5mm³, was mehr als das Dreifache des ursprünglichen Werts ist. Alle anderen Variablen, das Material, die auftretende Last, die Hebelarmlänge, bleiben gleich. Das bedeutet, dass das neue Design mehr als dreimal so steif ist wie das Design, das zum Fräsen gedacht ist. (Fräst man das Mittelstück aus Alu, reicht das ursprüngliche Design locker, bloß nicht für selbst-gedruckte Teile.)

Einige im Forum benutzen OnShape ausschließlich, oder nebenbei. Heute bin ich wieder nach Monaten eingestiegen, um mich darin umzusehen. Vielleicht, wenn ich Bock habe, stelle ich die CAD-Modelle allesamt dort hin, dann kann jeder, den es interessiert, selbst damit herumeiern. Besteht Interesse?
Decoupler_Study_3a_PrintedParts.6.jpg
Im Zuge der Arbeit sind mir einige neue Ideen gekommen. Ich muss vielleicht einen neuen dafür Thread starten. Das ginge dann vielleicht in eine Collaboration in OnShape über.

mjh11
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von AtlonXP »

Hallo rf1k_mjh11,
wenn du einen Verwindungssteiferen Kunststoff wie PETG suchst,
dann kann ich dir nur PLA zum Testen bei 20 C°, oder später PC empfehlen.

Die Hoffnung scheint jedoch, nach deinen Angaben auf ein Gelingen, mit Kunststoff nicht zu bestehen.
PA12 oder andere PA Sorten sind trotz Faserverstärkung auch nicht verwindungssteifer.
PC ist nach meinen Kenntnissen am steifsten und auch am härtesten!

Da man bereits für 24€ zwei Taumelscheiben bekommen kann, wird diese Lösung vielleicht die bessere sein.
Was meinst du, würden die fertigen Taumelscheiben im RF1000 passen?

https://de.aliexpress.com/item/10050045 ... 44588%21AC

LG AtlonXP
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von zero K »

Den gedruckten Z-Entwobbler finde ich sehr interessant.
Manchmal will man auch etwas selbst konstruieren und bauen.
AtlonXP hat geschrieben: ...
Da man bereits für 24€ zwei Taumelscheiben bekommen kann, wird diese Lösung vielleicht die bessere sein.
Was meinst du, würden die fertigen Taumelscheiben im RF1000 passen?
...
Nach den hübsch bunt gerenderten Bildern sicher.!?.
Die gängigen Maße der Spindeln unserer Drucker werden abgedeckt.

Scheinbar scheuen trotz weihnachtlichen Kaufrauschs deutsche Händler den Aufwand für Einfuhr, Vertrieb und mögliche Abwicklung von Retouren für diese Lösung.

Die Illustration des Angebots im Link lässt mich vermuten, dass die Passstifte vom Anwender in das Alu-Teil geführt werden müssen.
Das kann, je nach Passmaßen der zu fügenden Teile, ohne oder nur erheblicher Gewalt gelingen. Letzteres möglicherweise nur mit der Gefahr unzulässiger Verformung eines Bauteils.
Derartige Teile würde ich vor dem Kauf gern begrabbeln.

Gruß, zero K
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Hallo

Da haben wieder einige meine besonders kurzen und bündigen Ausführungen nicht gelesen. :slap:
AtlonXP hat geschrieben:Da man bereits für 24€ zwei Taumelscheiben bekommen kann, wird diese Lösung vielleicht die bessere sein.
Was meinst du, würden die fertigen Taumelscheiben im RF1000 passen?
Im diesem Beitrag fügte ich es mehrere Bilder ein, wo gezeigt wird, dass die Dinger nicht passen.
Das war damals natürlich meine erste Idee, mir solche Dinger zu besorgen (und mir viel Arbeit zu ersparen). Netterweise sind die CAD-Daten verfügbar, womit ich dann meine Untersuchungen startete. Das Ergebnis ist in den zwei Bildern nachvollziehbar.

Es tut mir leid, dass ich im Text und in den zwei Bildern nicht explizit darauf hinwies, dass es sich dabei um die angebotenen Produkte handelte.
Der Text hat geschrieben:Die zweite große Änderung betraf die eigentlichen Entkoppelungsteile. Die Teile, von denen netterweise die CAD-Daten bereitgestellt werden, sind schlicht zu groß für den Platz, der beim RFx000 zur Verfügung steht.
Beim nächsten mal muss ich halt ein wenig ausführlicher werden. :scham:

Andererseits, vielleicht passen die Dinger beim AtlonXP im Tron-XY?

mjh11

P.S. gleich lade ich die STEP-Dateien der 'für das Drucken' vorgesehene Version in den Downloadbereich.
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von AtlonXP »

zero K hat geschrieben:Den gedruckten Z-Entwobbler finde ich sehr interessant.
Manchmal will man auch etwas selbst konstruieren und bauen….


…Die Illustration des Angebots im Link lässt mich vermuten, dass die Passstifte vom Anwender in das Alu-Teil geführt werden müssen.
Das kann, je nach Passmaßen der zu fügenden Teile, ohne oder nur erheblicher Gewalt gelingen. Letzteres möglicherweise nur mit der Gefahr unzulässiger Verformung eines Bauteils.
Derartige Teile würde ich vor dem Kauf gern begrabbeln.
Natürlich ist selber gedruckt am feinsten.
Wenn es jedoch mit dem Werkstoff Probleme gibt, die sich eventuell nicht lösen lassen…

Derjenige wo sich solche Teile kauft, wird sicherlich in der Lage sein,
wenn es nicht passt, es nachzuarbeiten.
Aufbohren, Einkleben, Auf- Stauchen, oder Winkelschleifer!
Die Kernfrage ist. Kann man es so ändern, damit man es einbauen kann?
rf1k_mjh11 hat geschrieben: Im diesem Beitrag fügte ich es mehrere Bilder ein, wo gezeigt wird, dass die Dinger nicht passen.

Beim nächsten mal muss ich halt ein wenig ausführlicher werden. :scham:
Dann werde ich wohl noch mal nachlesen müssen.
Vor allem bei Beitrag, Bilder und Dinger!

Nein das war schon ausführlich genug. :blink:
Wenn du noch längere Artikel schreibst, dann vergesse ich noch mehr!
Ich glaube ich werde alterssenil, oder einfach im Alter etwas bequemer.

Mein TronXY hat erstklassige selber konstruierte wobble Dämpfer von mir bekommen.
Die sind sehr einfach und weich gehalten, aber genial für die TR 8 Spindeln.
Wobble_Ex.jpg
Zum Abfangen des Z- Federn, ist zwischen der Motor- Welle und der Spindel, eine 5 mm Kugel verbaut. ;-)


Für unsere Kugelspindeln sind diese leider nicht geeignet.
Sonst hätte ich euch die Dinger schon Präsentiert.

LG AtlonXP
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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Ich habe gestern eine Entkopplereinheit (nur für eine Spindel) ausgedruckt. Ich habe dafür die Dateien der steiferen, druckbaren, Version benutzt. Das Mittelstück ist subjektiv deutlich steifer. Heute wollte ich Messungen anstellen, die das beweisen sollten. Der Messaufbau sah in etwa so aus:
Messaufbau.jpg
Im Bild ist 'D' die Entkopplereinheit ('D' für decoupler), 'F' die Kraft, die durch ein Gewicht aufgebracht wurde. Daneben war eine Messuhr aufgebaut.

Das Ergebnis hat mich ein wenig überrascht. Bei einer Kraft von ca. 15 Newton (1.6kg) gab die alte Version um 0.03mm weiter nach als die neue Version. Ehrlich gesagt, ich hätte mehr erwartet.

Insgesamt kommen zwischen 3.7kg bis zu fast 15kg an Masse zusammen, die die zwei Entkopplereinheiten tragen müssen (jeweils ca. die Hälfte). Die 3.7kg belaufen sich auf die seinerzeit ermittelten 1480 Gramm an bewegter Masse zuzüglich 1840 Gramm nur für die Y-Platte samt Linearschiene (ohne Schrauben und sonstige Kleinteile), sowie weitere 360g für den Y-Schrittmotor (ergibt 3.68kg, ohne Schrauben, Riemen, Riemenscheibe, Riemenspanner, usw.).
Somit würde sich die alte Version, falls gedruckt, um fünf Hundertstelmillimeter weiter durchbiegen als die steifere Version, schon bei leerem Bett.
Da habe ich über die Durchbiegung nachgedacht.

Mache ich einen Schnitt durch das Mittelstück, würde man die Durchbiegung vereinfacht so sehen:
BiegungUndAuswirkung.jpg
Natürlich sieht das Ganze nicht so aus (die Kugeln liegen in einer Ebene! :slap: ). Es lässt sich aber so viel leichter zeichnen, außerdem geht es hier nur darum, wie sich die Achsen der Nadeln als Folge der Durchbiegung neigen.

Und da fiel mir auf, auch wenn sich die Nadeln neigen, ändert sich bei einer horizontalen Bewegung (als Folge des ‚Spindeleierns‘) nichts in ‚Z‘. Wenn die linke Kugel bei einer Linksbewegung das Mitelstück ‚absacken‘ lässt‚ hebt die rechte Kugel das Mittelstück um denselben Betrag hoch, denn die rechte Kugel muss sich auch nach Links bewegen. So gesehen bleibt das Mittelstück auf derselben Höhe, bloß die Neigung des Mittelstücks ändert sich. Im Video, wo der Wobbelfix vorgestellt wird, wird behauptet, dass Winkeländerungen nicht zu einer Änderung der Höhe führen. Somit sollte eine kleine Durchbiegung kaum ein Problem darstellen, oder?

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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von AtlonXP »

Hallo rf1k_mjh11,
nach deiner Skizze BiegungUndAuswirkung.jpg ist eines nicht beachtet worden:

Die Skizze stellt nur zwei Dimensionen dar, wie ein Blatt Papier das einseitig gekrümmt wird.
Wenn du das Blatt Papier um 90° Grad drehst und die Belastung der beiden anderen Kugeln noch dazu zählst, müsste sich da nicht wieder was aufheben oder durch die Krümmung stabilisieren?

Ungeachtet dessen, wenn es sich so verhält wie in deiner Skizze, haben die Kugeln den Hang nach außen zu wandern.
Durch die Zentrifugal Kraft haben die das sowieso!

Ich schätze so wie du dir das vorstellst sollte es funzen.
Ein praktischer Versuch wäre es wert.
Man kann nicht alles berechnen.

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Re: Kugelumlaufspindel unterstützen mit Linearführung

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Hallo AtlonXP,

Du hast schon recht, die Biegung ist nicht eindimensional, sondern zweidimensional, um 90° zueinander versetzt. Die Biegung in der nicht-gezeichneten Ausrichtung wäre entgegengesetzt. Somit, wenn man normal darauf blickt, würde sich das rote Teil nach oben biegen und die Nadeln würden sich in die entgegengesetzte Richtung neigen (aber aus der Sicht der Kugeln in die gleiche Richtung). So, wie wenn du das Bild auf den Kopf stellen würdest.
Ich habe es ebenso aus dem Grund der Einfachheit nicht gezeichnet. :scham: Aussehen würde es so (ungebogen):
XSection.jpg
(Ich habe jetzt gerade 35 Minuten nach einem Programm gesucht, mit dem ich das obige Bild einfach so verzerren könnte, dass es gebogen aussieht. Erfolglos.)
AtlonXP hat geschrieben:... wenn es sich so verhält wie in deiner Skizze, haben die Kugeln den Hang nach außen zu wandern
Ja die gezeichneten Kugeln würden so reagieren. Die anderen zwei Kugeln möchten ebenso nach Außen wandern.

Aber ich sehe das nicht so eng und bezweifele, dass es ein Problem darstellt, denn die Zeichnung ist übertrieben. Dort sind 5° Neigung dargestellt, damit es offensichtlicher wird. In Wirklichkeit sprechen wir von Werten vermutlich unter 2°. Damit ist der eingeschlossene Winkel, zwischen den horizontalen Nadeln im unteren/oberen Adapter-Teil, zusammen mit der Nadelneigung im gebogenen Mittelstück (max. 2°), nur die Hälfte davon, also max. 1°. Bei so einem geringen Winkel bleiben die Kugeln vermutlich dort, wo sie anfangs waren. Bei 5° würden die Kugeln, besonders falls geschmiert, tatsächlich nach außen gedrückt werden und dort bleiben. So wie ein glitschiger Wassermelonensamen zwischen den Fingern gedrückt, ausweichen wird.
AtlonXP hat geschrieben:Durch die Zentrifugal Kraft haben die das sowieso!
Nee, die Kugeln der Einheit drehen sich nicht (es wäre gar kein Platz dafür, dass sich die Entkopplereinheit dreht). Damit kommt keine Zentrifugalkraft auf.

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