MPCNC selber bauen Teil 3 — Marlin Firmware & Bigtreetech

MPCNC selber bauen

Die Steuerelektronik ist das Herzstück einer CNC-Maschine. Sie ist das Gehirn und bestimmt letzten Endes auch die Performance des Gesamtsystems. Was aber soll man benutzen? Für welche soll man sich am Ende entscheiden? Es gibt einige Systeme die zur Auswahl stehen. Sie haben alle ihr Vor- und Nachteile. Ich möchte euch dabei in diesem Beitrag meine Erfahrungen zum Board von Bigtreetech, dem SKR V1.4 Turbo vorstellen. Dazu auch die Konfiguration der Firmware Marlin 2.0x und warum ich mich am Ende noch einmal komplett umentschieden habe.

Steuerboard mit Embedded Processor

Das Steuerboard ist nicht teuer, ja schon fast ein Schnäppchen. Der Preis relativiert sich erst mit den 5 notwendigen Motortreibern und dem zusätzlich empfehlenswerten Display. So ein Treibermodul kann je nach Ausführung so um die 15-20 € kosten.

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Motortreiber

Das Bigtreetech Board SKR V1.4 Turbo ist ursprünglich für 3D Drucker konzipiert worden, daher sind die Verbindungen und Motorschnittstellen auch genau dafür ausgelegt. Die MPCNC besitzt 5 Motoren: 2 Für X-Achse, 2 für die Y-Achse und einen für die Z-Achse. Die Beiden X und Y Motoren arbeiten jeweils gegenläufig. Das kann man in der Firmware auch so einstellen. Ein 3D Drucker benötigt meist nur einen Motor pro Achse und 1-2 Motoren für die Extruder. Also kommt man dann so auch auf 4-5 Motoren.

Ich bin kein Experte was diese Treibermodule angeht und möchte sie euch lediglich einmal vorstellen. Entscheidet selber für welche ihr euch entscheidet.

TMC2130

Das Blockieren der Rotation wird mit Hilfe der sogenannten Stallguard2 Technologie ermöglicht. Der TMC2130 bietet dabei eine Technologie zur Erkennung von Last und Geschwindigkeitsverlust. Das heißt, wenn der Motor gegen ein festes Hindernis stößt, so erhöht sich der Laststrom sprunghaft, welches automatisch erkannt wird und die Fahrt sofort gestoppt wird. So kann man auf Endpositionsschalter verzichten und dies nur mit festen Klemmen/Bumpern realisieren.

Hier auch noch die Herstellerübersicht zu dem Chip:

Trinamic TMC2130

https://www.trinamic.com/products/integrated-circuits/details/tmc2130/

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TMC2208

Sehr leiser Treiber mit einem maximalen Strom von bis zu 2A Spitze und 1,4 A. Es sind 1 bis 256 Microsteps möglich. Ich würde dieses Model nicht unbedingt verwenden, sondern lieber den TMC2130 oder den TMC2209.

Hier auch noch die Herstellerübersicht zu dem Chip:

Trinamic TMC2208

https://www.trinamic.com/products/integrated-circuits/details/tmc2208-la/

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TMC2209

Zu diesem Zeitpunkt der neueste Chip aus dem Hause Trinamic, welcher sich großer Beliebtheit erfreut. Das TMC2209 besitzt eine digitale Schnittstelle zur Konfiguration über das Treiberboard via UART. Die wichtigen Motorsteuer-Parameter können so digital eingestellt werden. Das Blockieren der Rotation wird mit Hilfe der sogenannten Stallguard4 Technologie ermöglicht. Der TMC2209 bietet dabei eine Technologie zur Erkennung von Last und Geschwindigkeitsverlust. Das heißt, wenn der Motor gegen ein festes Hindernis stößt, so erhöht sich der Laststrom sprunghaft, welches automatisch erkannt wird und die Fahrt sofort gestoppt wird. So kann man auf Endpositionsschalter verzichten und dies nur mit festen Klemmen/Bumpern realisieren. Gut für den 3d Drucker, fraglich für eine Fräse. Im Vergleich zum TMC2130 kann dieser Treiber einen Dauerstrom von 2,0 A bereit stellen. Natürlich bietet auch dieser Chip einen sehr leisen Motorbetrieb (StealthChop2).

Hier auch noch die Herstellerübersicht zu dem Chip:

Trinamic TMC2209

https://www.trinamic.com/products/integrated-circuits/details/tmc2209-la/

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Konfiguration der Firmware

Wenn ihr mit dem Bigtreetech Board SKR V1.4 Turbo etwas machen möchtet kommt ihr um die Marlin Firmware vermutlich nicht drum herum. Genau so wenig wie um Github. Für mich war Git auch neu, ich habe mich lange darum gedrückt. Danke an den ersten Lockdown von Corona, ich habe mir da auch endlich mal für Zeit nehmen können. Alles nicht so leicht zu verstehen zum Einstieg. Aber wenn man das grobe Prinzip verstanden hat, erschließt sich auch der Nutzen und Git ist dann einfach nicht mehr wegzudenken.

Für 3D Drucker gibt es schon fertig konfigurierte Respositories. Für die MPCNC habe ich das so nicht gefunden. Es gibt das schon einige mit Ansätzen, aber ihr müsst da selber Hand anlegen.

Zum Konfigurieren habe ich Visual Studio Code runtergeladen. Das gibt es für Windows und Mac und ist auch kostenlos.

Hier gehts zum Download von Visual Studio Code:

https://code.visualstudio.com

Es ist ein sehr mächtiges Tool mit sehr vielen Erweiterungen und Programmiermöglichkeiten. Dazu gibt es ebenfalls sehr gute Videos bei YouTube, die den Einstieg extrem erleichtern. Haltet euch dazu einfach an die vielen 3D Drucker Gurus, die erklären das sehr gut. Ich war auf jeden Fall sehr beeindruckt, was für Aufwand da manche reinstecken um diese Sachen zu erklären.

Nachdem ihr alle wichtigen Dinge installiert, geupdatet und euren Rechner so richtig schön vollgemüllt habt, kann es endlich an die Konfiguration der Firmware gehen. Auch hierzu habe ich mir ein paar tolle Videos angeschaut.

Hier meine deutsche Empfehlung: „Rice_3D“

Er macht das wirklich gut, auch wenn es nicht um die MPCNC geht

Eine weitere Empfehlung sind die Videos von „Edward Braiman“. Hier ein Beispielvideo von ihm:

Er macht das sehr systematisch und man kann ihm echt gut folgen.

Ich empfehle euch die, weil ich solche aufwändigen Videos einfach nicht selber machen möchte und sie wirklich hilfreich sind. Ich habe keinen Deal mit denen, die kennen mich nicht einmal. Mir haben sie mit ihren Videos aber sehr geholfen, daher empfehle ich euch das mal weiter.

Marlin 2.0 Firmware

Alles zu der großen Marlin Firmware zu erzählen würde sämtlichen Rahmen sprengen und das haben auch schon viele Andere sehr gut gemacht. Hier ist die offizielle Seite:

Marlin 2.0

https://marlinfw.org
MPCNC selber bauen

Fazit

Es ist wirklich nicht so leicht mit dem Bigtreetech Board SKR V1.4 Turbo. Es hat grundsätzlich funktioniert. Ich konnte GCODE erstellen und die MPCNC ist das abgefahren. Auch eine Manuelle Steuerung mittels der Steuertaster des Displays war möglich. Wenn auch noch ohne Fräsmaschine. Leider ist Marlin nicht so richtig kompatibel mit Estlecam. Das Bigtreetech Board ist wirklich ein Exot in Kombination mit der MPCNC. Ein paar Sachen sind möglich, aber ich habe mich doch entschieden auf die Steuerung nach dem Vorbild von Estlecam umzusteigen. Dennoch habe ich viel über die Steuerung auch von 3D Druckern gelernt. Ich werde dieses Bigtreetech Board weiterhin für meine Sensorpositioniermaschine auf Arbeit verwenden. Für meine MPCNC Fräse habe ich mir schlussendlich doch den „Estlecam Klemmen Adapter“ gekauft und drei DM542Y Motortreibermodule. Aber dazu mehr in einem weiteren Beitrag.

Hier die anderen Beiträge zur MPCNC:

MPCNC selber bauen Teil 1 — Komponenten für das Grundgestell

MPCNC selber bauen Teil 2 — Montage des Gestells

MPCNC Untergestell

Transparenz

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MPCNC selber bauen Teil 3 -- Marlin Firmware & Bigtreetech

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