Die Othermill ist etwas anderes

Ich gebe es zu. Als ich die Othermill zum ersten Mal sah, dachte ich, es sei nur eine weitere Mühle mit billiger chinesischer Hardware im Inneren, die als Prämie verkauft wird. Ich schäme mich, sagen zu müssen, dass ich es sogar ein bisschen schlecht geredet habe. Es gab mir eine weitere Chance, wieder zu lernen, dass ich immer erst recherchieren sollte, bevor ich ein Idiot werde, und meine Annahmen gründlich überprüfen sollte, und selbst dann ist es nicht zu empfehlen. Other Machine Company war so freundlich, mich im Büro in Berkeley, Kalifornien, vorbeischauen zu lassen. [Danielle], die CEO, führte mich durch das Design der Mühle und die Herausforderungen beim Betrieb.

Die Othermill ist eine ernsthafte Maschine, und mit der jüngsten Veröffentlichung der Othermill Pro wird sie nur noch besser. Die Komponenten sind kein Schnäppchen. Dies könnte offensichtlicher sein, aber es besteht fast ausschließlich aus Teilen aus den USA, einschließlich der maßgefertigten Schrittmotoren. Es gibt kein Kugellager, das nach einem Jahr seltsame Geräusche macht. Es kann jetzt den ganzen Tag über 6-mil-Leiterbahnen in eine Leiterplatte schneiden. Um es ins rechte Licht zu rücken. Die Othermill Pro kostet ein Drittel des Preises einer gleichwertigen Maschine von LPKF und verfügt über die gleichen Fähigkeiten.

Die Othermill begann als DARPA-Stipendium, das im Otherlab erforscht wurde. Sie wollten eine kostengünstige, langlebige und leicht verständliche CNC für jedes Klassenzimmer, etwas mit den gleichen Fähigkeiten wie ein Laserschneider, aber ohne giftige Gase oder Brandgefahr. Das Ergebnis war eine ziemlich seltsam aussehende Maschine. Die Maschine funktionierte genau wie ein Vinylschneider mit einer Spindel statt einer Klinge. Den Walzen wurde Blechmaterial zugeführt, das das Material hin und her bewegte, bis es fertig war. Ich habe einige Zweifel am Design, aber [Danielle] hat mir versichert, dass es ziemlich gut funktioniert. Da sie einen Doktortitel hat und Geschäftsführerin eines CNC-Maschinenherstellers ist, war ich geneigt, ihr zu glauben.

Allerdings ist diese Maschine nicht die Maschine, die wir heute sehen. Die wie immer launische Regierung sah einen neueren, glänzenderen Knopf auf dem Boden und watschelte hinüber, während sie das Othermill-Forschungsprojekt aus ihren klebrigen Fingern fallen ließ. Nachdem fast die gesamte Finanzierung aufgebraucht war, hätte Other Machine Co aufgeben sollen. Stattdessen haben sie eine Umstrukturierung vorgenommen, einige Jobs übernommen, nur um das Geschäft am Laufen zu halten, und auf einen Kickstarter hingearbeitet.

Die nächste Iteration ihrer Maschine, die im Kickstarter-Video gezeigt wurde, begann mit der Umwandlung in die Othermill, die wir heute sehen. Interessanterweise war die Maschine zu Beginn befestigungslos. Dies war eine coole Designentscheidung und hatte einige Vorteile, aber nicht genug gegenüber der Verwendung von Befestigungselementen. Die Bearbeitung war teurer und die Maschine schwieriger zu warten.

Im Laufe der Entwicklung bis zur endgültigen Kickstarter-Veröffentlichung erhielt die Maschine zahlreiche Upgrades. Es wuchsen Griffe. Es verfügt über ein geschlossenes Bauvolumen. Die Drähte wurden gut verwaltet. Darüber hinaus haben sie einen wirklich schönen Software-Stack hinzugefügt. Der Grad der Politur ist beeindruckend.

Am Ende hat das funktioniert. Other Machine Co ist nicht untergegangen. Es erlangte genügend finanzielle Unabhängigkeit, um sich von Otherlab abzuspalten und eine eigene Einrichtung in Berkeley zu eröffnen.

Für den Bastler, der zufällig auf die Othermill stößt, ist es schwer zu verstehen, warum sie das kostet, was sie leistet. Ebay ist mit diesen 3020 CNC-Fräsen aus China für ein Drittel des Preises gleichauf. Warum sollte jemand das zusätzliche Geld für einen Automaten ausgeben, dessen Spezifikationen auf dem Papier sehr ähnlich sind? Diese Spezifikationen sind nett, aber alle Spezifikationen werden geschrieben, wenn alle Sterne übereinstimmen, der Chefingenieur gerade drei Tage damit verbracht hat, das Gerät zu optimieren, das Marketing ein wenig betrunken ist und der CEO gereizt ist.

Die Papierspezifikationen geben Ihnen einen Anhaltspunkt dafür, was Sie erwartet, aber die Bewertung der realen Leistung wird Ihnen die Wahrheit verraten. Sogar Spitzen-CNC-Maschinen mit genau den gleichen Spezifikationen können sich in Bezug auf Schnitt, Lärm, Vibration, Oberflächengüte, Geschwindigkeit und mehr unterschiedlich verhalten. Wenn das nicht der Fall wäre, würden sie nicht endlose Stunden damit verbringen, Unternehmen mit Verkäufern zu belästigen. Sie posteten einfach den niedrigsten Preis und die Leute kauften.

Vibration ist bei CNC-Maschinen eine subtile Sache. Die Maschine macht naturgemäß viel Lärm, schleudert Späne durch die Gegend und sorgt im Allgemeinen für Unordnung. Wenn man eine gute CNC neben eine gleichwertige schlechte CNC stellt und sie mit den gleichen Einstellungen nebeneinander laufen lässt, fällt es einem oft schwer, auf Anhieb einen wirklich offensichtlichen Unterschied zu erkennen. Wenn es jedoch an der Zeit ist, zwei Teile zusammenzufügen oder die Oberflächenbeschaffenheit des Teils zu prüfen, wird die Wahrheit offensichtlich. Vibration ist wichtig.

Wie das Bild rechts zeigt, lässt sich der Effekt von Vibrationen bei einem 3D-Drucker, einem Schwestergerät, ganz einfach erkennen. Die dynamischen Kräfte auf den Rahmen summieren sich zu einem wiederholbaren Klingeln im Kunststoff. Sie können die Knoten und Bäuche tatsächlich in der Wand des Drucks sehen. Durch Ändern der Geschwindigkeits- und Beschleunigungseinstellungen kann der Benutzer diese auf einen Drucker einwirkenden Kräfte reduzieren, bis der Ausdruck gleichmäßig ist.

Wenn man nun noch eine drehende Schaftfräse hinzunimmt, sieht man eine intermittierende Belastung unterschiedlicher Größenordnung, abhängig von einer ganzen Reihe von Variablen, von der Materialart bis zur Mondphase, und das Problem mit Vibrationen in einer CNC-Fräse wird leichter zu erkennen.

Um noch einmal die Mühle 3020 zu erwähnen, hier ist ein tolles Zeitlupenvideo, in dem die Spindel gelegentlich auslenkt und vibriert, bis sie auf Null zurückgeht. Es wäre sehr schwierig, dieses Verhalten mit bloßem Auge zu erkennen. Bedenken Sie, dass dieses Gerät praktisch die gleiche Positionsgenauigkeit wie die Othermill verspricht, jedoch häufig um mehr als 0,01 Zoll von den Lasten auf der Spindel abgelenkt wird.

Die Spindel des 3020 ist ein gegossenes und leicht bearbeitetes Lagergehäuse, das in die Vorderseite eines bürstenlosen Motorgehäuses eingepresst ist. Jegliche Vibration, die im Inneren des Motors entsteht, wirkt sich direkt auf das Teil aus. Auch verfügt das gewalzte Blechgehäuse nicht über ausreichend Metall, um den auftretenden Kräften ausreichenden Halt zu bieten. In diesem Video wird erklärt, wie einige schwerwiegende Konstruktionsfehler dieser Spindeln zu einem großen Rundlauffehler führen können. Es wird auch erwähnt, dass es möglich ist, diese Spindeln in etwa 4 Stunden mit Schnitten zu zerstören, die bei einer Fräsmaschine zu erwarten sind. Es gibt einen Grund dafür, dass es sich bei den meisten, aber nicht bei allen Anbietern um CNC-Graviermaschinen und nicht um Fräsmaschinen handelt.

Die Othermill verfügt über ein speziell gefertigtes Spindelgehäuse mit einer erstklassigen Spannzange, die den Bohrer hält. Die Spindel verfügt über einen genau abgestimmten Satz Präzisionskugellager, die ordnungsgemäß vorgespannt sind.

Durch die Verwendung eines Riemenantriebs anstelle eines Direktantriebs ist der Motor von der Wirkungsweise des Schaftfräsers entkoppelt. Diese Riemen müssen sorgfältig ausgewählt werden und verschleißen mit der Zeit durch die Hitze und die mechanische Belastung im Alltagsbetrieb. Dieser kleine Kompromiss (die Riemen sind günstig und leicht auszutauschen) lohnt sich. Die Othermill hat kürzlich auch einen maßgeschneiderten Spindelmotor für sich anfertigen lassen, der eine höhere und leisere Leistung bietet als der R/C-Motor, den sie zuvor verwendet haben. Mir wurde gesagt, dass ihr neuer Motor den gleichen dynamischen Balancestandard erfüllt wie eine Festplatte.

Das alles ergibt eine Spindel, die leise, präzise und langlebig ist und für eine so kleine Maschine überraschend viel Belastung aushält. Der reale Rundlauffehler dieser Spindel ist deutlich geringer als der der chinesischen Spindel.

Okay, aber die chinesische Mühle besteht aus Aluminium und die andere Mühle besteht nur aus beschissenem Plastik. Aluminium ist sicherlich ein überlegenes Material für eine Mühle. Das ist nicht wahr.

Der Rahmen von Othermill besteht aus bearbeitetem HDPE. Abhängig von der Aluminiumlegierung, mit der es verglichen wird, kann HDPE stärker als Aluminium sein und gleichzeitig viele deutliche Vorteile bieten.

HDPE dämpft stärker als Aluminium. All diese winzigen Vibrationen summieren sich in der Maschine. HDPE ist in der Lage, einen Teil dieser Vibrationen in Wärme umzuwandeln. Aluminium hingegen überträgt die meisten dieser Vibrationen starr und wirkt wie eine Feder. Das bedeutet, dass die Kräfte und Schwingungen des Schneidens und der Bewegung der Maschine irgendwohin geleitet werden müssen. Typischerweise erfolgt dies in den Gelenken der Maschine; Das sind der Schaftfräser und die Lager. Bei unsachgemäßer Handhabung kann dies von schlechter Oberflächenbeschaffenheit bis hin zum vorzeitigen Ausfall der Maschine führen. Für die Othermill führt dies zu einem leiseren und genaueren Betrieb.

Außerdem nutzen sie die größere Flexibilität des Kunststoffs geschickt aus, indem sie die glatten Stäbe über ein nachgiebiges Gelenk ausrichten. Eine Stange wird fest im Rahmen gehalten und die andere kann sich von links nach rechts bewegen, am anderen Ende jedoch nicht auf und ab. Im Vergleich zu den Belastungen, denen die Maschine ausgesetzt ist, handelt es sich tatsächlich um eine sehr steife Konstruktion, die Haftreibungsprobleme oder vorzeitigen Verschleiß verhindert, die bei einer Linearführungslageranordnung auftreten können

HDPE ist viel leichter als Aluminium. Für den Spindelschlitten und andere bewegliche Komponenten in der Mühle sowie für die Mobilität der Mühle ist dies eine gute Sache. Je schwerer die Wagen sind, desto stärker wirken die dynamischen Kräfte auf den Rahmen. Die Portalbauweise der chinesischen Mühle bewegt für eine so kleine Maschine ein enormes Gewicht. Dies führt zu starker Vibration, Lärm und stärkerer Durchbiegung, wenn die Maschine schnell fährt.

Wie in der Spindelbaugruppe oben zu sehen ist, wo die steiferen Eigenschaften von Aluminium erforderlich sind, hat sich Other Machine Co natürlich für dieses Material entschieden. HDPE würde ein schreckliches Spindelgehäuse ergeben. Bei Hitze dehnt es sich zu stark aus. Es federt zu stark ab und hält ein Lager genau.

HDPE ist günstiger als eine gleichwertige Aluminiumlegierung. Dadurch sinken die Kosten der Maschine. Da der Kunststoff billiger ist, können sie einfach mehr davon verwenden. Allein vom Volumen her verbraucht die Othermill deutlich mehr Material in ihrem Rahmen als die 3020 Mill. Dies führt zu einem sehr stabilen, leichten und geschlossenen Rahmen für die Maschine.

HDPE ist nicht nur günstiger, es lässt sich auch auf einer richtig eingestellten Maschine wie Butter schneiden. Dadurch können sie sehr komplexe Schnitte durchführen, die bei Metallen einfach zu teuer wären. Wie wir später sehen werden. Sie können es sich sogar leisten, Schlitze in die Wände der Maschine zu schneiden, um eine sehr saubere Kabelführung zu ermöglichen.

Bei einem soliden Rahmen und einer soliden Spindel sind die linearen Bewegungsmechanismen der jeweiligen CNC-Maschinen das einzige nennenswerte mechanische Element, das zum Vergleich übrig bleibt. Die 3020-Mühle ist bekannt dafür, dass sie in ihrer Preisklasse gelegentlich Kugelumlaufspindeln und Linearführungen anbietet. Allerdings ist eine Kugelumlaufspindel ein bekanntermaßen schwierig herzustellendes Objekt und, wie viele erfahren haben, nicht viel wert, wenn sie sich nicht dreht.

Die 3020-Mühlen variieren je nach Verkäufer. Einige bieten ACME-Leitspindeln an, andere bieten typischerweise C7-präzisionsgerollte oder geschliffene Kugelumlaufspindeln an. Diese zusätzliche Komplexität der Kugelumlaufspindel bei einer so kleinen Mühle ist nicht unbedingt ein Verkaufsargument. Einer der Vorteile der Kugelgewindetriebe, insbesondere bei größeren Maschinen, ist die geringere Reibung unter Last. Allerdings verfügen diese größeren Maschinen über so große Antriebe und bewegen so große Gewichte, dass Dinge wie die Trägheit der Schnecke sowie die von ihnen ausgehenden Vibrationen und Geräusche vernachlässigbar werden. Typischerweise sind Kugelumlaufspindeln auch besser vor den beim Mahlen entstehenden Partikeln geschützt als bei den 3020-Mühlen.

Die Othermill verwendet teflonbeschichtete präzisionsgewalzte Leitspindeln des US-amerikanischen Unternehmens Koco Motion. In Kombination mit einer richtig abgestimmten spielfreien Führungsmutter können diese die Leistung einer C7-Kugelumlaufspindel erreichen, ohne die Komplexitätsnachteile der Kugelumlaufspindel zu haben. Die Teflonbeschichtung eliminiert den größten Teil des Antriebskraftunterschieds zwischen den beiden.

Während sowohl die Othermill als auch die 3020 runde Linearführungen verwenden, verwendet die 3020 typischerweise Rollenlager, während die Othermill die teureren teflonimprägnierten Acetalbuchsen verwendet. Diese Buchsen sind nicht nur genauso präzise oder sogar präziser, wenn sie richtig vorgespannt sind. Auch hier treten erheblich weniger Probleme mit Lärm, Verschleiß, Wartung und Vibrationen auf als bei Rollenelementen. Dies ist in einem Vergleichsvideo unten sichtbar.

Es kann leicht davon ausgegangen werden, dass eine 600-Dollar-Mühle über sehr billige Elektronik verfügt. Die Elektronik aller dieser Mühlen ist für den Betrieb auf einem Parallelport-Computer ausgelegt. Zusammen mit Ihrem Kauf müssen Sie also einen entsprechend alten Computer finden, auf dem die Software Mach 3 für diese Mühle tatsächlich ausgeführt werden kann. (LinuxCNC ist auch möglich.)

Abgesehen von der höheren Leistungsaufnahme und dem höheren Rauschen aufgrund einer niedrigeren PWM-Frequenz unterstützen derzeit weder Mach 3 noch Linux CNC die S-Kurven-Beschleunigung ohne ernsthafte Hackerangriffe. Wie dieses Video zeigt, kann dies für eine Maschine in Bewegung einen großen Unterschied machen. Dadurch wird nicht nur die Belastung des Werkzeugs gleichmäßiger, sondern die Maschine vibriert auch weniger.

Auch TinyG ist ein bewährtes Board mit viel Support. Die chinesische Mühle wird mit einer Elektronik ausgestattet sein, die die aufwändigsten Bohnenzählungen und nur die oberflächlichsten Tests durchlaufen hat. Es ist wahrscheinlich, dass sie bei normalem Gebrauch kaputt gehen. Wir haben die Erfahrungen eines Benutzers mit der 3020-Mühle-Elektronik behandelt. Als erstes musste er das Netzteil komplett austauschen. Es bedurfte auch einiger Nachforschungen und Hacking, um Funktionen wie die Spindeldrehzahlsteuerung zu aktivieren, die eigentlich aktiviert sein sollten.

Schließlich sind die elektrischen Verbindungen bei der Othermill einfach zuverlässiger. Die 3020 fräst in der Regel Kabellängen, die verlegt und im günstigsten möglichen DIN-Stecker, den sie finden konnten, angeschlossen werden müssen. Das sind für eine Fräsmaschine kaum zuverlässige Verbindungen.

Mit dem Ziel der Othermill, eine tragbare Maschine zu sein, wurde viel Arbeit darauf verwendet, die richtige Verkabelung ordnungsgemäß zu verlegen und abzuschließen. Da steckt viel Arbeit dahinter. Wenn Sie beispielsweise gerade versucht haben, Standardkabel oder Flachbandkabel von Belkin für eine CNC-Maschine zu verwenden, werden Sie schnell feststellen, dass die Drähte immer wieder die Verbindung unterbrechen (ich sehe Sie Makerbot an!), wo auch immer sie bewegt werden. Die Verkabelung muss für flexible Anwendungen ausgelegt sein, sonst geht sie kaputt. Das kostet Geld, Unternehmen tun alles, von speziellen Kunststoffformationen und komplizierten Drahtgeflechten bis hin zum Einbringen von Teflonpulver zwischen die Leiter, um ein flexibles Kabel zu erhalten.

Der letzte Unterschied liegt in der Qualitätskontrolle. Das Importwerk wird auf jeden Fall einiges an Arbeit seitens des Endverbrauchers benötigen, um auch nur annähernd die versprochenen Spezifikationen zu erreichen. Wir haben gesehen, dass Benutzer alles getan haben, vom Austausch der gesamten Elektronik bis hin zum Austausch der Spindel durch eine teurere. Es ist wahrscheinlich, dass die Maschine nicht im rechten Winkel steht, und die Einstellung einer dieser Maschinen kann ziemlich schwierig sein.

Wie die meisten höherwertigen/im Inland hergestellten Produkte durchläuft auch die Othermill deutlich mehr Tests und Kalibrierungen, bevor sie das Werk verlässt. Die Mühle wird angetrieben und das Bett wird so gefräst, dass es genau im rechten Winkel zum Maschinenweg ist. Die Elektronik ist komplett überprüft und alles ist getrackt. Other Machine Co bietet ein anderes Maß an Support als ein chinesischer Hersteller.

Othermill verdient eine letzte Erwähnung für seinen Software-Stack, insbesondere für Leiterplatten. Es ist eines der Verkaufsargumente, die sie am häufigsten anpreisen. Habe es in Aktion gesehen. Es funktioniert definitiv wie beworben und wird vor allem jemandem das Leben erleichtern, wenn er Leiterplatten herstellt.

Bei normaler Maschinenarbeit ist LinuxCNC oder Mach3 jedoch nicht so schwer zu beherrschen. Letztendlich erfordert der Besitz einer CNC jeglicher Art immer noch ein wenig technisches Know-how und die Fähigkeit, Dokumentationen zu lesen. Sobald alles eingerichtet ist, ist es im Grunde ein Klick für beides.

Letztendlich ergibt das alles eine Maschine, die jedes Mal auf die gleiche Weise schneidet. Als zusätzlicher Bonus ist es auch deutlich leiser als andere Optionen. Ich konnte ohne Gehörschutz neben einem sitzen und eine Platinenverlegung durchführen. Eine richtig gebaute Maschine ist langlebig; Bisher habe ich vier Othermills in freier Wildbahn gesehen und sie waren alle stark beansprucht. Sie können verschiedenste Materialien präzise fräsen und sollten bei gelegentlicher Wartung lange halten, bevor es zu einem erheblichen Ausfall kommt

Die Importmühlen hingegen können theoretisch auf die gleichen Spezifikationen wie die Othermill gebracht werden (und damit den versprochenen Spezifikationen entsprechen). Allerdings wird dies mit einem erheblichen Zeit- und Geldaufwand verbunden sein.

Maschinenbau ist ein ganz anderes Biest. Es war interessant, bei der Recherche für diesen Artikel zu sehen, dass sogar einige Annahmen, die ich vor dem Verfassen des Artikels hatte, weniger korrekt waren, als ich es mir vorgestellt hatte. Ich dachte, dass eine Kugelumlaufspindel jeglicher Klasse zum Beispiel ein ACME-Gewinde in den Schatten stellen würde. Ich bin mir sicher, dass es viele von Ihnen gibt, deren Erfahrung und Ausbildung über meine hinausgehen. Ich freue mich auf die Kommentare.

Haftungsausschluss: Auf der Suche nach etwas zum Schreiben fragte ich Other Machine Co., ob ich ihre Büros besuchen könnte. Ich besitze derzeit weder eine Othermill, noch hat mir Othermill irgendeinen Segen für das Schreiben dieses Artikels gegeben. Alle subjektiven und objektiven Ansichten in diesem Artikel sind meine eigenen als arbeitender Ingenieur, der zufällig für Hackaday schreibt. Hackaday verkauft die Othermill zwar in seinem Laden und hat eine im Supply Frame-Designlabor, aber das hat nichts mit meinem Schreiben zu tun. Ich finde es ziemlich unhöflich, dass niemand jemals auf die Idee gekommen ist, mir für eine positive Bewertung zumindest eine Tüte Bargeld in komischer Größe anzubieten (natürlich abzulehnen). Es ist einfach nur höflich.