3D принтер из профиля

Добрый день! Давно не писал статьи, т.к. подготовка и участие в выставке INNOPROM 2014 отняло все свободное время и силы.

Расскажу историю постройки принтера. Для создания принтера я выбрал программу Autodesk Inventor. В нем удобно делать 3д  сборки и любую деталь можно экспортировать в stl формат для последующей печати. Для изучения Inventora потребовалось порядка 1 месяца.

Решено было сделать принтер более точным и быстрым, чем у конкурентов.

Для этого была выбрана гибридная схема перемещения печатающей головки, что-то среднее между corexy и стандартной схемой (по сути полный аналог принтера Cartesio). Фишка в том, что двигатели перемещения по оси X и Y расположены на корпусе принтера, за счет этого уменьшается масса двигающихся вместе с экструдером деталей и соответственно увеличивается скорость печати.

Второе нововведение — это применение двигателей с шагом 0,9 градусов , в то время как остальные производители используют двигатели с шагом 1,8 градуса.

И третье отличие — подъем стола осуществляется на 2 винтах, что исключает какие-либо его колебания.

Первый вариант принтера задумывался акриловым, либо из фанеры и должен был выглядеть следующим образом:

3д принтер вариант 1

3д принтер вариант 1

Такой вариант нам не понравился, выглядит очень топорно. Решили немного поправить дизайн и сделать его вот таким:

 

3d принтер версия 2

3d принтер версия 2

или вот так в фанерном исполнении:

3д принтер. версия 2. фанера

3д принтер. версия 2. фанера

Этот вариант нас устроил и я заказал лазерную резку деталей корпуса. Вот так выглядят фанерные детали:

детали из фанеры. 3д принтер

детали из фанеры. 3д принтер

И корпус в сборе:

корпус 3д принтера из фанеры

корпус 3д принтера из фанеры

Корпус был сделан из фанеры 3мм. Это очень тонкая и гнущаяся фанера. Сделана была для того, чтобы соорудить прототип, на котором понять и выявить все косяки конструкции,а не тратить деньги на полноценный корпус.

Собственно так и получилось — корпус оказался гигантским, хотя глядя на линейку так не казалось. Даже в сравнении с китайскими принтерами он выглядел огромным деревянным ящиком. Но самым главным недостатком была жесткость конструкции. Даже 6мм фанера не смогла бы обеспечить жесткость.

Решено было переработать конструкцию принтера с целью уменьшения размеров и увеличения жесткости. От фанеры отказались и решили делать все из алюминиевого профиля. Такая конструкция должна была получиться:

3д принтер. версия 3

3д принтер. версия 3

Пока разрабатывалась конструкция принтера из Китая уже ехали все необходимые детали. В Оби купили необходимый профиль. На 3д принтере Duplicator печатали уголки и другие пластиковые детали принтера. Сразу скажу, что на принтер ушел ровно 1 кг пластика, по большей части — PLA.

Когда все детали приехали мы начали сборку принтера..

Направляющие пилили болгаркой, а профиль — обычной ножовкой.

Теперь нам предстояло из такого набора деталей сделать полноценный принтер:

комплект деталей для постройки 3д принтера

комплект деталей для постройки 3д принтера

 

Процесс сборки начался:

сборка 3д принтера

сборка 3д принтера

Главное выдержать все углы и размеры — это оказалось очень непростой задачей.

сборка узлов 3д принтера

сборка узлов 3д принтера

Направляющие плотно вставлялись в крепления.. В этом деле помогал шуруповерт (вращающаяся направляющая подплавливала пластик и плотно входила в крепление, после остывания пластика напрвляйку почти  невозможно вытащить)

С помощью какой-то матери, тысячи измерений и сверлении отверстий мы сделали каркас принтера:

собраный корпус 3д принтера

собраный корпус 3д принтера

Подготовка узла перемещения по оси Z:

сборка узла перемещения по оси Z

сборка узла перемещения по оси Z

Далее шла прошивка контроллера:

ramps 1_4 full graphics

ramps 1_4 full graphics

Сборка принтера целиком и пайка всех кабелей, этим этапом любит заниматься Олег :)  :

пайка проводов и подключение концевиков

пайка проводов и подключение концевиков

Готовый 3д принтер:

готовый 3д принтер

готовый 3д принтер

Немного внутренностей для понимания конструкции:

внутренности 3д принтера

внутренности 3д принтера

И вот он уже на выставке INNOPROM 2014:

3Д принтер на выставке INNOPROM 2014

3Д принтер на выставке INNOPROM 2014

Фото поближе:

самодельный 3д принтер на выставке

самодельный 3д принтер на выставке

К сожалению, к выставке мы так и не откалибровали принтер.. он там работал в тестовом режиме.

Уже после выставки мы стали его  дорабатывать и первые образцы печати выглядят вот так:

 

первые образцы печати на самодельном принтере

первые образцы печати на самодельном принтере

Как оказалось, конструкция рамы с пластиковыми уголками не очень жесткая, китайский экструдер давит пластик неравномерно и некоторые пластиковые крепления осей не обеспечивают жесткое крепление печатающей головки.

харктеристики принтера:

область печати: 24х15х26см
сопло: 0,4мм
точность: —  с каждым днем улучшается :)

На данном этапе мы продолжаем калибровать принтер и переделываем некоторые узлы..

Для чего это затевалось:

Во первых — свой принтер понятно как и чем лечить (чтобы изменить прошивку требуется 5 минут, добавить новый пункт меню — пожалуйста..). Китайские 3д принтеры порой невозможно использовать, т.к. они работают не со всеми программами 3д печати.
Во вторых — мы хотим сделать универсальную базу для работы не только с пластиком, но и с эпоксидкой, шоколадом, дремелем(ограниченно).
В третьих —  конструкция масштабируема и можно сделать принтер с нестандартной областью печати.

Понравилась статья? Получай обновления блога на e-mail:

Введите ваш e-mail:

23 комментариев к статье

  1. Cizerot:

    Занятно! Продавать будете? Почем?
    А двух, трех-эсктурдерный не замышляете?

    • Sam:

      Планировалось сделать недорогой «конструктор» для хообистов, но для сборки он оказался достаточно сложным принтером.. Если очень хотите, то могу продать (напишите через форму обратной связи)практически по себестоимости.

      Из опыта могу сказать, что второй экструдер 95% времени не используется,в 4% с ролью второго экструдера справляется первый экструдер с помощью кнопки «пауза/смена пластика», и только в 1% требуется второй экструдер для печати поддержки другим материалом.

      Третий экструдер физически приделать очень просто, только вот почти все программы поддерживают не более 2 экструдеров.
      И сразу возникает вопрос — для чего нужен 3 экструдер?

  2. Юрий:

    Познавательно. А что за плата с дисплеем и какая прошивка? Как я понимаю, управляет этим всем делом ардуина?

    • Sam:

      Плата RAMPS 1.4, дисплей идет в комплекте и называется full_graphics (Китайцы его так именуют). Прошивка Marlin v1. Сразу скажу, что в прошивке, меню для графического дисплея урезанное, по сравнению с 4 строчным дисплеем.

      Единственный плюс — в меню можно рисовать картинки, выбирать размер шрифта :) но делать это придется самостоятельно, т.к. почти никто не пользуется такими дисплеями.

      Но у этого варианта прошивки есть очень прикольная штука — вращая ручку во время печати,можно увеличивать/уменьшать скорость самой печати (как у Ultimaker).

      В основе лежит ардуинка Mega 2560

  3. Вау! Идея супер.
    А почему не использовали станочный профиль с родными уголками? Вышло бы намного точнее. Все углы были бы идеальными.

    Так же можно применить рельсы, это бы еще больше повысило точность позиционирования.

    А какая область печати запроектирована?

    • Sam:

      Станочный профиль у нас не так уж и легко достать — надо заказывать из Москвы или Челябинска.. Рельсы дороже раз в 10 получаются. Специально смотрел на каких принтерах, какое качество печати получается, и оказалось, что на обычных круглых направляющих можно добиться очень хорошего качества, сравнимого с рельсовыми.
      Область печати 25х15х27см

  4. Иван:

    Скажите пожалуйста сколько стоили все комплектующие(без корпуса).Просто тоже хочу собрать 3D-принтер и хочется узнать сумму начинки от тех кто уже собрал свой.

    • Sam:

      Иван,
      все комплектующие обошлись в 12-15тыс.руб.
      Т.к. это был концепт, то мы покупали самые дешевые детали.

      Для высокой точности и качества печати необходимо брать детали класса повыше — это уже зависит от ваших возможностей. Чтобы получить точности порядка 50 микрон, комплектующие обойдутся вам в 30-40тыс.руб. Но это только комплектующие, а еще есть крепления,корпус и т.д. ..

      • Зачем такая точность :shock: , если сопло стандартное 400 микрон?

        • Sam:

          Я просто видел качество печати на принтерах типа Prusa i3, Printrbot и на «качественных» сборках. Результаты значительно отличаются. Даже простая замена винтов(шпилек) по оси Z на трапецеидальные/катанные валы дает весьма ощутимый прирост качества.
          Хотя, для разных задач нужны разные принтеры, и если вас устраивает качество с 400мкм разрешением, то вам подойдет простая,дешевая модель. А некоторые печатают ювелирные изделия (мастер-модели), так им подходят только модели с точностью 10-20мкм по всем осям и такие FDM принтеры существуют.

  5. Евгений:

    Я кстати тоже сделал нарисовал модель 3Д принтера сделанного из алюминиевого профиля. Профиль 20*20*2. Считаю, что это самый дешевый вариант для прочной рамы. Моя конструкция очень похожа на вашу, но отличия тоже есть. Если интересно как выглядит моя модель, то напишите на мыло.
    Я закупил все детали. И недавно прислали мой RigidBot. Пока совершаю первые шаги в 3Д печати. Буду добиваться приемлимого качества, и тогда начну делать пластиковые детали для своего принтера.
    У меня вопрос к вам по трапециевидному винту. Вы его покупали в Китае? Если да, то какой шаг у него? Я купил один такой, он оказался с шагом около 5 мм и 4-хзаходный. А какой у вас?

    • Sam:

      Евгений, как идет эксплуатация RigiBot-а ? Хорошо печататет? «Заедания» винтов оси Z происходят? (такое часто в Mendel-подобных принтерах происходит)
      У меня тоже 4-заходный винт из китая,точности для принтера хватает. хочу купить нормальный с шагом в 1мм для DLP рпинтера.

  6. Алексей:

    А не дадите ссылку на 3D модели пластиковых деталий для данного принтера?

    • Sam:

      Мне не жалко файлов, могу скинуть, но исходя из опыта, конструкция оказалась очень неудачной, не рекомендую её повторять. Часть напечатанных деталей не выдерживают нагрузки и стопорят ремень. Сейчас делаю другую версию принтера, более простую и надежную.

  7. Сергей:

    Здравствуйте! Собираю почти копию принтера К8200. Уже все собрал и занялся отладкой электроники. Не могли бы вы помочь мне разрешить мою проблему? Обращаюсь к вам, т.к. у вас та же электроника, что и у меня и с тем же графическим дисплеем 12864 LCD. Поставил прошивку Marlin-Development. Запустил все, дисплей кажет информацию, поставил драйверы DRV8825 на 1/32 шага. Поменял в программе некоторые пункты в соответствии с диаметрами шкивов и кол. зубьев, сделал изменения соответствующие 1/32 шагам двигателей. Оставил только неизменным BAUDRATE 250000 (не знаю, правильно ли?). И установил оптические концевики. И тут началась основная проблема. Концевик работает так, что когда флажок входит в оптопару, то сигнал с шины становиться на 1, а когда флажка нет, пара засвечена и фототранзистор сажает шину на 0. Т.е. все работает в инверсии. Опт. концевик пришел в наборе. Копия вот этого:
    http://www.instructables.com/id/Improved-Optical-End-Stop/
    И еще при использовании тест программы, электроника через какое то время виснит. Т.е. на тест программе делаю перемещения, но двигатели не крутятся, пока reset не произведу. А на LCD все двигается, могу перемещать указатели, входить в функции. Помогите разобраться пожалуйста с этими проблемами… Опт. концевиками и зависанием.
    За ранее благодарен…

    • Sam:

      Оптические концевики действительно работают инверсно — можно в прошивке инвертировать их работу. В прошивке (configuration.h) находим константу X_ENDSTOPS_INVERTING = true, меняем её на FALSE и получаем работающие датчики :)
      Про подобное зависание слышу впервые..во многих управляющих программах есть режим просмотра отправленных и полученных команд на 3д принтер, по этим логам можно понять, что происходит. Но скорее всего отваливается связь из-за проблем в USB кабеле (можно взять кабель покороче) либо винда блокирует порт (такое происходило в Viste). Можно попробовать уменьшить скорость связи в прошивке и в программе до 115000.

  8. Алексей:

    Мужики из увиденного в вашей конструкции обнаружил на взгляд профессионального строителя следующее:
    Раму нужно рассматривать как стержневую систему с шарнирами в узлах, для того что бы избежать проблем с разрушением элементов плоскости воспринимающие усилия должны иметь раскосы и вся система должна быть геометрически !неизменяемая!, другими словами у вас отсутствуют некоторые связи, из-за этого конструкция не обеспечивает требуемую жесткость… Для исправления нужно добавить связи как минимум в 3 плоскостях XY, XZ, ZX, можно это сделать в одном общем узле (в 1-й вершине куба пустить дополнительные диагонали… более подробно об этом можно почерпнуть в Теории механики… :cool:

  9. Валентин:

    Да обожаю придумывать самому.Сейчас как раз занимаюсь над своей разработкой принтера, потом буду заказывать профиль. Рисую чертежи на миллиметровке в A1. Но пока изучаю азы программирования, кстати дисплей запустился, но выявились непонятки. С экраном приветствия вообще, что то не то, какое то наложение, а на экструдере вообще температура максимальная, хотя у меня ещё ничего не поключено https://yadi.sk/d/spCgIln_h36KE
    Кстати у Вас дисплей четче, у меня какой то «не смелый» :oops: , изображение бледное. Может подскажете, что в программе не то, где ковыряться ?

    • Sam:

      странная картинка на дисплее — у меня совсем другая. четкость дисплея в прошивке не меняется. надо пробовать крутить подстроечник внизу слева под экраном.

  10. Валентин:

    Я пробывал крутить, но при максимальной контрастности, объекты получаются фиолетовы оттенком. Видимо или дисплей такой в комплекте попался или может где то не до пай. Попробую ещё раз просмотреть под микроскопом. А у меня к Вам просьба, можете мне скинуть Ваш вариант прошивки, я попробую перезалить и посмотреть. Мне нужно убедиться в работоспособности дисплея. Заранее благодарю.

    • Sam:

      Прошивка стандартная с github-a. Сейчас под рукой нет прошивки. если очень надо, могу позже скинуть.

  11. Валентин:

    Ой, извините, меня не было долго в сети, по-работе много дел.
    Спасибо, что откликнулись. А можно на электронную почту(exobarсобачкаyаndex.ru или на мой яндексдиск https://yadi.sk/d/spCgIln_h36KE). Заранее благодарю ! :smile:

  12. Валентин:

    Когда скинете, дайте знать.

Оставить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

WordPress темы