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Nachdem ich meinen 3D-Drucker zu einem Schneideplotter umgebaut habe und mein Verlangen nach geschnittenem Vinyl gestillt wurde, hatte ich plötzlich echt Lust auf eine CNC-Fräse. Klitzekleines Problem: Ich hatte weder eine Fräse, noch die notwendige Erfahrung zur Bedienung. Was ich aber hatte war ein weiterer 3D-Drucker, der eher unbekannte Tevo Michelangelo mit 15x15x15cm Druckraum und ein Dremel mit flexibler Welle. Damit lässt sich auf jeden Fall etwas bauen!

Das Aufrüsten kostet, sofern man keinen Dremel hat unter 100€ und ist damit günstiger als jede China-Fräse in der Anschaffung. Also worauf warten?

Das Konzept

Eigentlich sind ja 3D-Drucker gar nicht auf den Betrieb als CNC-Fräse ausgelegt und das muss man bei dem Umbau auch beachten. Deshalb habe ich mich für die Verwendung einer flexiblen Welle entschieden. Wer noch nie zuvor mit so einer Welle (engl. flex shaft) Bekanntschaft gemacht hat: Die Welle ist ein biegsamer Schlauch zur Übertragung der Drehbewegung. Damit ich den schweren Dremel nicht auf der Z-Achse des 3D-Druckers befestigen muss, kann ich durch die Welle den Dremel im wahrsten Sinne des Wortes zur Seite legen und eine deutlich leichtere Spindel benutzen. (Eine Teileliste ist für dich am Ende des Beitrages. So musst du die Sachen nicht mühselig suchen und kannst direkt alles ordern.) Die Welle inklusive Spindel befestige ich durch einen 3D-gedruckten Halter am 3D-Drucker. Als Fräser nehme ich einen günstigen Satz Schaftfräser mit einem 3,1mm Schaft.

Ein Set Fräser auf der fertigen Fräse
Ein Set Schaftfräser reicht komplett für den Einstieg in die Fräsenwelt.
Tabula rasa: den Drucker umbauen

Beim Umbau zur CNC-Fräse ist das Hotend leider im Weg und die Fähigkeit 3D zu drucken muss weichen. Aber das wäre sowieso ein Problem gewesen, da später eine neue Firmware zum Fräsbetrieb notwendig ist. Also habe ich an meinem Drucker das gesamte Hotend abgeschraubt und den auf der Z-Achse liegenden Schrittmotor zum Filamentvorschub ebenfalls entfernt.

3D-Drucker mit abgeschraubtem Hotend
Um Platz zu sparen muss das Hotend samt Extruder leider weichen und wird abgeschraubt.

Danach habe ich im Internet eine super Halterung für die flexible Welle gefunden (die ist eigentlich für Creality-Drucker), so bearbeitet, dass sie auf meinen Drucker passt und ausgedruckt. Die Halterung konnte ich dann ganz einfach mit M3x6 Schrauben an meiner X-Platte festschrauben. In die Halterung an sich werden M4-Muttern reingedrückt. Somit haben die Schrauben beim Montieren der Spindel genug Profil. Zum Festschrauben der Spindel benutze ich M4x30 Schrauben. Da die Spindel von so einer gummiartigen Schicht überzogen ist, die ein einfaches Festhalten im Handbetrieb ermöglicht, rutscht sie nicht aus dem Halter.

Ausgedruckter Halter
Der Halter kommt aus dem 3D-Drucker und wird von Schrauben zusammengehalten.
Frästisch und Leveling

Ich bin mir sehr sicher, dass ich das Druckbett irgendwann durch den Fräser verkratzen würde. Also hab ich eine alte Holzplatte genommen (ich glaube das war mal ein Regalboden oder so), auf die Größe des Druckbetts zugeschnitten und Löcher gebohrt. Die Löcher habe ich einmal mit einem 3,3mm Bohrer gebohrt und anschließend mit einem 5,5mm Bohrer angebohrt, um die Köpfe der Schrauben in die Platte zu versenken. Den neuen Frästisch konnte ich dann mit den Federn und Rändelmuttern vom alten Druckbett befestigen. Der Frästisch ist innerhalb von 20 Minuten neu gebaut, sollte man ihn wirklich kaputt machen. Deutlich angenehmer, als ein zerkratztes Druckbett.

Frästisch aus Holz mit Löchern
Ein günstiger, reproduzierbarer Frästisch aus Holz, in 20 Minuten gebaut.

Anschließend habe ich meinen Drucker für die nächste Modifikation aufgeschraubt: Das Homing. Dafür benutze ich eine Metallplatte mit Kabel, welche an den Anschluss des Z-Endstops angeschlossen wird. Eine Krokodilklemme wird an der Spindel befestigt, die andere an der Metallplatte. Homed man nun die Z-Achse, so stellen Werkzeug in der Spindel und Platte einen geschlossenen Stromkreis dar. Durch die etwas umständlichere Level-Methode können Werkzeuge verschiedener Länge eingespannt werden.

Neue Firmware für den Fräsbetrieb

Marlin ist die Firmware für unseren Drucker. Mit ein paar Änderungen lässt sie sich auch für die CNC-Fräse benutzen. Solltest du Marlin noch nie konfiguriert haben gibt es hier einen super Guide dazu (es ist echt einfach)! Ein paar Sachen müssen umgestellt werden:

  1. Die Thermal Runaway Protection muss deaktiviert werden. Sie würde beim Auslesen der Temperatur der Fräse einen Fehler erzeugen und sie abstürzen lassen.
  2. Die Z-Probe muss den Z-Endstop Pin benutzen, da das unser Homing-Ersatz ist.
  3. Die „Nozzle“, also unsere Spindel muss als Probe aktiviert sein.
  4. Z_SAFE_HOMING muss aktiviert sein, damit die Fräse auf jeden Fall die Metallplatte anfährt.
  5. CNC_COORDINATE_SYSTEMS muss aktiviert sein, um Fehler mit dem G-Code vorzubeugen.
Marlin-Firmware
Die Marlin-Firmware muss für eine Fräse angepasst werden. Das geht aber Ruckzuck.

Die Firmware kann dann via PlatformIO oder sogar Cura auf den Drucker geladen werden und nach ein paar Sekunden warten ist unsere Fräse auch schon einsatzbereit. Danach muss der Z-Probe-Offset am Drucker noch auf die Dicke der Metallplatte gesetzt werden.

G-Code via Estlcam erzeugen und losfräsen

Erstaunt hat mich, dass es sehr viele Programme gibt, die G-Code zum Fräsen erstellen und der Markt dementsprechend groß und vielfältig ist. Meine Wahl ist da auf Estlcam gefallen. Die Testversion hat keine technischen Einschränkungen, man muss allerdings immer nur etwas länger nach dem Fräsen warten, bis die Oberfläche wieder verfügbar ist. Die Vollversion ist mit 49€ bezahlbar. Hier ist eine gute Anleitung, wie sich Estlcam für Marlin einrichten lässt.

Für einen einfachen Test habe ich das Blog-Logo in 1,8cm dickes, weiches Holz gefräst. Dafür habe ich die .svg-Datei in Estlcam geladen und meine Konturen ausgewählt. Anschließend konnte ich den Fräsweg als .gcode speichern, auf eine SD-Karte ziehen und in meinen Drucker stecken.

Estlcam
Estlcam ist ein intuitives Programm zum Erstellen von Fräspfaden.

Die flexible Welle habe ich an meinen Dremel geschraubt und einen 1.8mm Schaftfräser eingespannt, dessen Profil ich zuvor in Estlcam angelegt habe. Anschließend musste ich die Achsen homen und das Holz mit doppelseitigem Klebeband auf dem Frästisch montieren. Danach war es so weit: Ich konnte den Dremel einschalten und den G-Code abrufen.

Ein Video der Fräse in Aktion:

Ergebnis & Nachwort
fertiges Holzstück
Für einen ersten Versuch sieht das gut aus. Die kleinen Ausfransungen kommen vom weichen Holz und sind normal.

Wer ein bisschen um die Ecke denkt, kann kinderleicht seinen Drucker zur Fräse umbauen und eine neue Welt erkunden. Die benötigten Teile haben eine hohe Verfügbarkeit und sind wahrscheinlich sowieso schon in der Werkstatt. Ähnlich wie beim Umbau zum Vinylplotter spart man sich hier nicht nur das Geld in der Tasche, sondern auch Platz in der Werkstatt. Und wenn man die CNC-Fräse wieder zum Drucker umbauen möchte, ist das auch schnell getan.

Außerdem denke ich, dass man mit dem Setup auch sehr gut seine Platinen in den eigenen vier Wänden herstellen kann und so noch schneller an Prototypen kommt – was sich also doppelt lohnt.

Hier die Materialliste:

Was?Wo?
Halterunghttps://bit.ly/3o522xL
Dremel 4300
oder 3000
https://amzn.to/3ELcgMl *
oder https://amzn.to/3pbS7rx *
Flexible Wellehttps://amzn.to/2YbLPw9 *
Schaftfräser-Sethttps://amzn.to/396H7pO *
M4 Schrauben-Sethttps://amzn.to/2Y7uuoq *
Krokodilklemmenhttps://amzn.to/3sMYcx1 *
Wer keine Metallplatte hat kann auch eine fertige Schaltung kaufen:https://amzn.to/3992Q0x *
Für Platinen eignen sich Gravierstichel:https://amzn.to/3p8uRL6 *

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18 Kommentare

  1. könnten sie mir eine kopie ihrer marlin cnc version u kommen lassen?? mit dem umbau bin ich fertig . bloß komm ich mein umschreiben der treibersoftware nicht weiter

    1. Hallo Tobias!
      Leider war die Marlin-Version auf meinem PC der im Keller stand. Durch das Hochwasser sind die Daten leider weg – hast du inzwischen dein Problem inzwischen lösen können?
      Zur grundlegenden Konfiguration von Marlin findest du im Internet, vor allem auf YouTube, sehr viele brauchbare Tutorials und Guides.
      LG Noah

  2. Danke. Mein CR10 hat nach 5 jahren so langsam seine Macken und wurde durch einen neuen ersetzt. Rein mechanisch reicht mit die Präzision des ausgelutschten CR10 für eine Fräse.

    Danke für die Doku. Wird zwischen den Jahren mal gebaut 🙂

  3. Hallo,

    Super Sache. Werde es mal an meinem Anet A6 umsetzten.

    Wie hast du das gemacht mit der Stromversorgung für den Dremel?
    Hast du die Anschlüsse am Netzteil vom Drucker benutzt? Sprich dort wo ursprünglich der extruder dran war…
    Gruß

    1. Hallo!
      Für die Stromversorgung vom Dremel hab ich einfach eine Steckdose genommen und ihn vorm Fräsen eingeschaltet. Das reicht für den gelegentlichen Gebrauch.
      Wenn du aber eine „elegante“ Lösung suchst, dann kannst du den Dremel über ein Relais schalten, das über das Marlin-Board aktiviert wird. Da kannst du einen Pin in der Firmware konfigurieren, der dann das Relais schaltet.
      Viele Grüße
      Noah

  4. Moin,
    könnten sie vielleicht ein Video machen wie man die Treiber anpassen kann kriege das nicht so richtig hin.
    MFG Felix

    1. Hallo Felix,
      leider existieren sowohl Fräse, als auch Computer mit gespeicherter Firmware durch das Hochwasser nicht mehr. 🙁
      Schau dir doch mal das verlinkte Video zum Konfigurieren von Marlin an – da werden alle Optionen kurz angesprochen die auch ich im Guide genannt hab.
      Ansonsten ist es einfach mit ein bisschen Ausprobieren verbunden!
      LG
      Noah

  5. Hallo, kannst du evtl. Details zu den Notwendigen Änderungen in der Marlin firmware teilen ? Wo genau werden die Änderungen vorgenommen ?

    1. Hallo Andreas,
      die fünf Punkte in meinem Beitrag beschreiben alle notwendigen Änderungen. Das verlinkte Video erklärt im allgemeinen, wo welche Einstellungen in der Marlin-Firmware zu finden sind.
      LG
      Noah

  6. Hallo,
    ich habe meinen alten Anet A8 bereits umgebaut. Leider komme ich mit der Firmware überhaupt nicht klar. Ich finde die Einstellungen wo was geändert werden muss erst garnicht. Die MArlin version ist auch nur die 1.1 . Kannst du mir vielleicht helfen ?
    Schon mal danke.
    Gruß Philipp

  7. Brutal ! Muss ich machen !
    Bekommt der alte drucker doch nochmal ne neue Funktion statt in eine Berufliche Zukunft als Vollzeit Platzhalter aufer Müllkippe zu dienen…. ^^

    ….bevor Fragen gestellt werden, nein das Gerät funkioniert natürlich noch…allerdings taugt er nimmer als 3d Drucker da das Gerät ein Plagiat ist (erst nach dem Kauf festgestellt) und somit sämtliche Teile die zwingend Notwendig zum 3D Druck sind einfach nicht fehlerfrei und gut genug arbeiten…
    Aber als CNC Fräse taugt der 100x…..

    Also danke dir ^^

  8. Hallo,
    Ich habe an meinem Drucker(Sidewinder X1) ein Raspberry mit Klipper, kann ich die Marlin Änderungen einfach in der printer.cfd Datei ändern ? VG

    1. Hallo Bastian!

      Grundsätzlich lassen sich die Einstellungen natürlich nicht 1:1 von Marlin in Mainsail übernehmen.
      Das musst du, schätze ich, „übersetzen“ und dann einfach ausprobieren. Aber im Prinzip funktioniert das natürlich ähnlich.

      Viele Grüße

  9. Super Sache die Anleitung. Ich will das gleiche mit einem anycubic i3 machen.

    Ich bin am überlegen den Motor der Spindel über den Anschluss vom heizbett zu betreiben.

    Weiß jemand ob man diesen Anschluss auch via pwm Pulsen kann?

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