E3D V6 Extruder Head Assembly With Cardan Shaft Direct Drive

Open source project

Direct extruder on printhead for 3D printer e.g. Cl-260,
powered by flexible carbon linear shaft with 6 universal joints.

The 6 steel cardan joints L24mm / Ø11mm, bore Ø5 / 5mm and 6 L60 / Ø5 / 3mm carbontubes drive the extruder vertically via a worm gear.
The bending angle of the chain links is limited to 30° to protect the joints.
The motor suspension is rotatable between 2 ball bearings.
Extruder with stable quick assembly, rotatable via ball bearing
(also with adapters for CL 260 or Ultimaker 2).
The drive is independent from the horizontal movement of the print head.
A compact and robust 1:16 scale gearbox (adapted in 3 axes for good contact).
Printhead for linear bearings 9mm / 11mm, with extruder cooler 40mm,
filament cooler 40mm, with solid screw connections.
Plastic weight:
about 50 grams.

Required parts:

5 X Pulley Ball Bearing Ø11 / 3mm, 4mm for filament guide
(optional 4 x ball bearing Ø8 / 3mm, 3mm)
8 X Ball Bearing Ø11 / 5mm, 4mm
2 X for gear worm
2 X for extruder gear
2 X for engine mounting
1 X as an abutment for filament pressure on gear
(optional Ø11 / 3mm pulley ball bearing can be used)
1 X for extruder attachment on the printhead or printhead
adapter

25 x M3 bolts with nuts in different lengths
4 x M3 set screws for shaft coupling and worm gear)
4 x M5 screws 12mm (for engine mounting)

6 steel cardan joints L24mm / Ø11mm, hole Ø5 / 5mm,
(Optionally, you can also use the STL print version, preferably
for metal printing)

1 coupling for 5mm axle,
(If preferred, you can also use the STL print version
for M3 grub screws)

1 carbon tube outside Ø5mm / inside Ø3mm ca. 1m
cut to: 7 X 58mm (for linear shaft sections and motor connection)
1 X approx. 100mm (as axle for gear worm and shaft connection)
1 X 50mm (as axis for extruder gear)
1 X about 30mm (as axis for extruder connection and
filament feed tube on the printhead

1 carbon rod outside Ø3mm / approx. 1m
Glue inside as reinforcement for the shaft pieces
and for filament guide brackets
(of course you can also use Teflon hose)

E3D-V5 Hotend with radiator

2 x 40mm fans

Assembly:

The carbon tubes work well with a mini cut-off grinder
cut under water jet to avoid the toxic dust.

I drilled all holes after printing
and reworked all pressure parts with a metal file
where necessary to avoid friction losses.

For quick installation, I set up all cables uniformly with 2mm
gold plugs
each connected to the printhead and the motor and secured
with cable ties
(color with heat shrink tubing!).

The filament guide I have with pulleys
on 3mm carbon tubes
and with appropriately bent 1mm wire attached,
(works with Teflon tube as well of course)

The error in universal joints is fully compensated
by the paired arrangement,
Therefore, make sure that the lever arms of two cardan joints
is always exactly in line.

Open source Projekt

Direkt extruder auf Druckkopf für 3D- Drucker z.B. Cl-260,
angetrieben via flexibler Carbon-Linear-Welle mit 6 Kardangelenken

Die 6 Stahl-Kardangelenke L24mm/Ø11mm, Bohrung Ø5/5mm und 6 L60/Ø5/3mm Carbonrohre
treiben den extruder vertikal über ein Schneckengetriebe an.
Der Knickwinkel der Kettenglieder ist auf 30° begrenzt um die Gelenke zu schonen.
Motor Aufhängung drehbar zwischen 2 Kugellagern
Extruder mit stabiler Schnellmontage, drehbar via Kugellager
(auch mit Adaptern für CL 260 oder Ultimaker 2),
der Antrieb ist unabhängig von der horizontalen Bewegung des Druckkopfes,
kompaktes und robustes Scneckenggetriebe 1:16, (in 3 Achsen angepasst für guten Kontakt),
Druckkopf für Linearlager 9mm/ 11mm, mit extruderkühler40mm,
filamentkühler 40mm, mit soliden Schraubverbindungen
Plastikgewicht: ca 50 Gramm.

benötigte Teile:

5 X Seilrollen- Kugellager Ø11/3mm, 4mm für filament- Führung
(optional 4 X Kugellager Ø8/3mm, 3mm)

8 X Kugellager Ø11/5mm, 4mm,
2 X für Getriebeschnecke
2 X für extruder- Zahnrad
2 X für Motoraufhängung
1 X als Gegenlager für filament- Andruck auf Zahnrad
(optional auch Ø11/3mm Seilrollen- Kugellager verwendbar)
1 X für extruder- Befestigung auf dem Druckkopf bzw. Druckkopf- Adapter

25 X M3 Schrauben mit Muttern in unterschiedliche Längen,
4 X M3 Madenschrauben für Wellenkupplung und Getriebeschnecke)
4 X M5 Schrauben 12mm (für Motoraufhängung)

6 Stahl- Kardangelenke L24mm/Ø11mm, Bohrung Ø5/5mm,
(optional kann man auch die STL- Druckversion vorzugsweise für Metalldruck verwenden)

1 Kupplung für 5mm Achse,
(optional kann man auch die STL- Druckversion für M3 Madenschrauben verwenden)

1 Carbonrohr außen Ø5mm/innen Ø3mm ca. 1m
geschnitten auf: 7 X 58mm (für Linearwellenteilstücke und Motorverbindung)
1 X ca. 100mm (als Achse für Getriebeschnecke und Wellenverbindung)
1 X 50mm (als Achse für extruder- Zahnrad),
1 X ca 30mm (als Achse für extruder- Verbindung und
filament- Zufuhrrohr auf dem Druckkopf,

1 Carbonstange außen Ø3mm/ ca. 1m
als Verstärkung für die Wellenstücke innen einkleben
und für filament- Führungshalterungen
(optional kann man natürlich auch Teflonschlauch verwenden)

E3D-V5 Hotend mit Kühler.

2 X 40mm Lüfter

Zusammenbau:

Die Carbonrohre lassen sich gut mit einem Mini Trennschleifer
unter Wasserstrahl schneiden um den giftigen Staub zu vermeiden.

Alle Bohrungen habe ich nach dem Druck nachgebohrt
und alle Druckteile mit der Metallfeile wo nötig nachgearbeitet,
um Reibungsverluste zu vermeiden.

Alle Kabel habe ich zur schnellen Montage einheitlich mit 2mm Goldsteckern
jeweils am Druckkopf und am Motor verbunden und mit Kabelbindern befestigt
(farblich markieren mit Schrumpfschlauch!)

Die filament- Führung habe ich mit Seilrollen auf 3mm Carbonrohren
und mit entsprechend gebogenem 1mm Draht befestigt,
(funktioniert natürlich auch mit Teflonschlauch)

Der Fehler bei Kardangelenken wird durch die paarweise Anordnung vollständig ausgeglichen,
deshalb ist darauf zu achten, daß die Hebelarme zweier Kardangelenke
immer exakt in einer Linie sind.