3D-принтер



Рекомендую: ПЕЛАГЕЯ!

pelagea.jpg

Фанаты группы ПЕЛАГЕЯ ("Полефаны") В Контакте

Концерт на площади Минина в Нижнем Новгороде 9 Мая 2013

Мини-концерт в Магасе (Ингушетия) 4 Июня 2014

Создайте тему (если она ещё не создана) на моём форуме http://ra3pkj.keyforum.ru (кликабельно)

 

Чистые платы для различного применения от Юрия (R3KBL) на его сайте http://sdrham.ru (кликабельно)

 

Ретро CW соревнования 4 октября 2020г. в 07:00 UTC (кликабельно)

 

 

3D-принтер

Буду выкладывать фотки и описание строительства. Мой опыт в теме 3D-принтеров нулевой, поэтому не судите строго.

На форуме CQHAM RA3YBW предложил своё видение, как должна быть реализована конструкция 3D-принтера. Только не вскакивайте с мест, говоря, что всё уже было придумано до RA3YBW. Просто мне показалось, что предложенная RA3YBW конструкция разумна.

RA3YBW выложил в двух частях информацию по изготовлению своего принтера:
https://radio-zavalinka.ucoz.ru/publ/rozhdenie_2_kh_cvetnogo_3d_printera/1-1-0-19
https://radio-zavalinka.ucoz.ru/publ/rozhdenie_2_kh_cvetnogo_3d_printera_chast_2/1-1-0-20
Ещё некоторая информация по этому принтеру (у меня не получилось там зарегистрироваться): https://radio-zavalinka.ucoz.ru/forum/2-8-1
Кстати, посмотрите по ссылке https://yadi.sk/i/WLJhnIaV3NUHfT работу и устройство уже работающего 3D-принтера от RA3YBW.
Это то, к чему я стремлюсь. Правда, у меня будут использоваться шарико-винтовые передачи (ШВП) в Z-осях вместо простых винтовых передач.

Итак, начинаю своё строительство, ориентируясь на опыт RA3YBW...

Стол должен двигаться только по вертикальной оси Z. Движение по оси Z будет осуществляться двумя шаговыми двигателями, расположенными по обе стороны от стола. Это позволит повысить точность позиционирования по высоте.

По горизонтальным осям X и Y производится движение каретки (с экструдером) в соответствии с кинематической схемой CORE XY (не путать с похожей по виду, но упрощённой кинематикой H-Bot и её разновидностями). В кинематике CORE XY два шаговых двигателя (которые управляют кареткой) не могут быть обозваны как мотор оси X и мотор оси Y, так как движение по каждой из осей определяют сразу оба мотора. Такое оказалось возможным благодаря ременным передачам, которые связывают сразу оба мотора и каретку в единый механизм.

Экструдер будет в количестве 1 штука по системе "direct", т.е. сам экструдер совмещён в одном конструктивном узле с шестеренчатым механизмом подачи прутка и сопутствующим ему шаговым двигателем для продвижения прутка. Такая система, как утверждают в интернете, даёт в работе более чистую поверхность (без наплывов) в отличие от системы "bowden", где пруток подаётся к экструдеру по длиннющей трубке от механизма подачи прутка, который вместе с шаговым двигателем установлен удалённо (закреплён где-то на каркасе принтера).
Кстати, система "direct" позволяет печатать мягкими материалами, например резиноподобными.
Минусом системы "direct" является невозможность создания двухэкструдерной конструкции, позволяющей менять на ходу диаметра сопла или цвет пластика, но я посчитал, что этими фичами можно пожертвовать ради качества печати.

Стол должен быть подогреваемым, что важно в случае работы с пластиком ABS. Говорят, что он от неравномерной температуры плывёт (коробится). Также в этом случае конструкция должна быть закрыта прозрачным корпусом, как говорится для создания микроклимата, но это буду делать на заключительном этапе, так как с обычным пластиком, применяемым в 3D-принтере, таких проблем нет.

Ниже список (постоянно дополняемый) уже приобретённых деталей, узлов и материалов.

КИНЕМАТИКА:
1) Шаговые двигатели 17HS4401, шаг 3,6град., момент 0,42N.M, ток 1,7А, диаметр вала 5мм (1760 руб. за 4 штуки).
2) Шарико-винтовые передачи (ШВП) SFU-1204 для Z-осей, длина 330мм (2950 руб. за две штуки).
3) Подшипники KFL08 для шарико-винтовых передач, внутренний диаметр 8мм (135 руб за 2 штуки).
4) Муфты для шаговых двигателей Z-осей, 5х8мм, L=25мм (120 руб. за 2 штуки).
5) Ремень GТ2, ширина 6мм, шаг 2мм (200 руб. за 4 метра).
6) Шкивы 20T W6 B5 простые (20 зубьев, ширина рабочей части 6мм, внутренний диаметр 5мм) (610 руб. за 8 штук).
7) Шкивы 20T W6 B5 на валы шаговых двигателей (20 зубьев, ширина рабочей части 6мм, внутренний диаметр 5мм) (160 руб. за 4 штуки).
8) Направляющие - "Вал полированный SFC-10/800", длина 800мм (потребуется разрезание пополам для получения длины 400мм) (1400 руб. за 4 штуки и оплата пересыла).

ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРИКА:
1) Драйверы на микросхемах DRV8825 для шаговых двигателей (364 руб. за 5 штук).
2) Плата управления MKS Gen V1.4 на контроллере Mega 2560 (1300 руб.).
3) Индикатор LCD12864 (со встроенным валкодером и приёмником СД-карты) (580 руб.).
4) Оптические концевики (490 руб. за 6 штук).

КАРКАС:
1) Конструкционный алюминиевый профиль 30x30, длина 400мм (1312 руб. за 8 штук и оплата пересыла).
2) Конструкционный алюминиевый профиль 30x30, длина 500мм (790 руб. за 4 штуки и оплата пересыла).
3) Болты DIN912 М6х12 (210 руб. за 60 штук).
4) Болты DIN912 М5х12 (84 руб. за 30 штук).
5) Т-гайка (для алюминиевого профиля 30х30), М6 (300 руб. за 50 штук).
6) Т-гайка (для алюминиевого профиля 30х30), М5 (360 руб. за 50 штук).
7) Соединительные уголки 30х30 (980 руб. за 24 штуки).

 

Кинематика CORE XY:

В нижней части рисунка показаны два шаговых двигателя. Использованы два ремня, для наглядности они показаны разными цветами - красным и голубым. В центре находится передвигаемая по горизонтальным осям X и Y каретка. На каретке закрепляются ремни в четырёх точках. Иногда их совмещают в две точки, что на мой взгляд недопустимо, т.к. убивают основное преимущество кинематики CORE XY - создавать компенсирующие усилия, прилагаемые к каретке, для выравнивания её положения.

3D_1.gif

Поискал и нашёл фотки, отражающие моё представление о будущей конструкции касательно осей X и Y. Наверно буду делать что-то похожее.
Здесь голая кинематика CORE XY:

3D_2.gif

Ниже показан фрагмент каретки:

3D_3.gif

Нашёл для понимания приличную картинку, отражающую концепцию построения вертикальных Z-осей. Правда, на картинке есть необязательные узлы (пришлось отредактировать надписи под себя). Конструкция симметричная двухмоторная.

3D_4.gif

Ещё для иллюстрации построения Z-осей:

3D_5.gif

 

Сборка каркаса

Конструкционный алюминиевый профиль получен из Челябинска: https://www.rsi-llc.ru/ Там дёшево и режут длину, какую укажете.
Оплатил переводом на расчётный счёт организации. Процедура оплаты оказалась для меня очень лёгкой, так как на сайте Сбербанка, не выходя из дома, можно осуществить перевод с банковской карты на расчётный счёт.
Сомневаюсь, что Вы найдёте где-то дешевле (даже несмотря на то, что отправка ТК Деловые линии). В Китае, кстати, профиль дорогой.

Заодно я купил в Челябинске дешёвые болты типа DIN912 для сборки каркаса. Всё остальное на этом сайте оказалось дороговатым (соединительные уголки, Т-гайки).
Кстати, эти болты имеют головку с внутренним шестигранником. Говорят, что такие болты легко закручивать в труднодоступных местах при использовании стандартного шестигранного ключа. К тому же сила затяжки получается приличная.

Заказ в корзине выглядел так:

3D_6.gif

Болты М6х12 предназначены для строительства каркаса. Болты М5х12 являются вспомогательными для крепления различных узлов кинематики и другого.

Полученные профили типоразмера 30х30 (8 штук длиной 400мм и 4 штуки длиной 500мм):

3D_7.gif

Полученные болты типа DIN912 М6х12 и М5х12 (пардон, на фото по ошибке попали более длинные болты М5х16):

3D_8.gif

Пришли из Китая Т-гайки М6 (50 штук) для сборки каркаса из профилей 30х30:

3D_9.gif

Пришли из Китая уголки 30х30 для сборки каркаса в количестве 24 штуки:

3D_10.gif

Начал сборку каркаса. Вот так выглядят угловые соединения:

3D_11.gif

По-началу хотел ставить шайбы под головки болтов, но быстро понял, что это не нужно.

Супер-коробок создан:

3D_12.gif

Сборка каркаса напоминала сборку какого-то конструктора - крути себе болты.
Стрелками показаны четыре профиля длиной 500мм (остальные профили длиной 400мм).

 

Сборка двух вертикальных Z-осей

Пришли из Китая шаговые двигатели. Мне нужны только 4 штуки, т.е. на фото один лишний:

3D_13.gif

Два двигателя для горизонтальных X и Y осей и два двигателя для вертикальных Z-осей.

Пришли из Китая Т-гайки М5 (50 штук) для крепления различных узлов на профилях 30х30:

3D_14.gif

Начал с изготовления двух площадок из алюминия толщиной 4мм, на которых будут установлены шаговые двигатели.
На каждой из двух площадок просверлены два отверстия диаметром 5мм для закрепления площадок на профиле. Также просверлены два отверстия диаметром 3,2мм для закрепления шаговых двигателей на площадках, эти отверстия частично расширены для того, чтобы головки винтов были утоплены.
В каждом шаговом двигателе вывернуты по два винта по диагонали. Они будут заменены на более длинные. Новые винты взял от крепежа остеклованных зелёных сопротивлений типа ПЭВ. Новые винты немного укоротил до длины 42мм (без учёта головок).

3D_15.gif

Пришли из Китая концевые подшипники и гибкие соединительные муфты для сборки двух вертикальных Z-осей:

3D_16.gif

Подшипники под ось диаметром 8мм (ось зажимается винтами).
Соединительные муфты (5х8мм) для соединения шаговых двигателей с шарико-винтовыми передачами.
Качество на высоте.

Пришли из Китая две шарико-винтовые передачи (ШВП) SFU-1204 для Z-осей:

3D_17.gif

Передачи в масле, поэтому после распаковки посылки сразу завёрнул их в газету. Люфт вдоль длины полностью отсутствует.
Заметьте, передачи имеют изначально обработанные на токарном станке концы. Обработка концов стандартная. В продаже нередко бывают передачи без обработанных концов (конечно они дешевле), но для нас это неприемлемо, т.к. в любительских условиях выполнить обработку в большинстве случаев не реально. Некоторые китайские продавцы предлагают услуги по отрезке в требуемую длину и по обработке концов.
Длина передач от конца до конца в моём случае - 330мм.

Для Z-осей установлены шарико-винтовые передачи на боковых сторонах каркаса:

3D_18.gif

3D_19.gif

3D_20.gif

Пришли из Рыбинска - http://www.duxe.ru направляющие диаметром 10мм типа "Вал полированный SFC-10/800" в количестве 4 шт по 350 руб.каждый. Все валы длиной 800мм:

3D_24.gif

Для Z-осей надо четыре направляющие длиной 400мм каждая, т.е. два вала длиной 800мм надо разрезать пополам.

Продолжение следует

 

Сборка стола

Пришёл стеклотекстолитовый горячий стол (PCB Heatbed) размером 300х200мм, питание 12В (обычно в продаже столы меньшего размера):

3D_21.gif

Как оказалось, такой стол (PCB Heatbed) имеет коробление - вогнутость. Придётся принимать меры - вероятно делать алюминиевую накладку.
Лучше приобретать алюминиевый стол. Обратите внимание какую маркировку имеет такой стол (Aluminum Heatbed):

3D_22.gif

Справка для общего развития.
По поводу алюминиевого стола увеличенного размера - 300х300мм и питанием 12В, RA3YBW сообщил мне следующее:
"Стол у меня 300х300мм алюминиевый, толщина 3мм. Это бутерброд. Алюминий, а сверху я так думаю тоже стеклотекстолит, только очень тонкий и на нем дорожки. Я заказывал именно этот потому, что он идеально ровный. Единственный минус - заказал на 12в. чтобы не городить дополнительный источник питания на 24в. А он (стол) оказался слабоват. Максимальная мощность 70ват. Для пластика PLA сойдет, а вот для ABS слабоват."

Продолжение следует

 

Сборка электроники

Пришли из Китая драйверы в количестве 6 штук (мне нужны 5 штук, т.е. один лишний) на микросхемах DRV8825 для сопряжения контроллерной платы с шаговыми двигателями:

3D_23.gif

В пакеты вложены маленькие радиаторы для наклейки их на микросхемы. Признаться, размер радиаторов и способ их крепления при помощи клеевого слоя (снимается защитная бумажка на обратной стороне радиатора) вызывают лёгкое недоумение, если не сказать недоверие. Потом посмотрим, на что будут способны эти радиаторы.

Продолжение следует