Дельта, собранная своими руками

Данный рассказ относиться к конкурсу'Мой 3D-принтер', номинации '3D-принтер собранный своими руками'.

Как думаете, почему именно “дельта”?

Все началось в начале 2016 года, когда 3Д-принтеры начали набирать популярность в России.В то время я был увлечен электроникой и сборкой всяких вещей с помощью паяльника и прямых рук. И однажды в голову прилетела мысль, что хорошо было бы делать печатные платы с помощью фрезерного станка или рисовать маркером. И понеслось!

Пример того, что я хотел.Начал изучение технологий ЧПУ, плоттеров и подобного рода технологий. Просидев какое-то время в Сети, youtube и Хабре, наткнулся на самодельный фрезерный станок на STM32.Выглядит внушительно.

Уже было начал составлять список деталей и, не помню как, увидел ссылку на “дельту”. Это была “дельта”, которая печатала глиняную посуду.Шприц для выдавливания глины.Результат печати.Я влюбился в эту кинематику с первого взгляда. На тот момент я понимал, как устроен декартовый принтер. И уже представил, как он собран и работает, из-за чего к нему сразу пропал интерес. Т.е. нечего было изучать. “Дельта” же, была загадкой.

Так же мне казалось, что три шаговых двигателя удержат шпиндель и смогут им манипулировать.

Прикинув стоимость конструкции, решил, что нужно собирать “дельту”. По расчетам, детали на неё стоили дешевле, чем на портальный ЧПУ. Про сложность настройки я тогда даже не догадывался.

Закупался тремя 3-амперными шаговыми драйверами TB6560 (на вырост).

А вдруг захочу шаговики побольше, да на фрезерный станок – подумал я.Так же купил плату управления через LTP-порт компьютера.Следующей покупкой стали шаговые двигатели Nema17 17HS4401 и шестерни GT2 36 зубов.Направляющие 8 мм из калиброванного нержавеющего прутка были заказаны в местном крепежном магазине. 6 метров обошлось около 5,5 тыс. рублей.

Купил тяги, концевики и ремень. Компьютерный блок питания был взят даром в ближайшей мастерской и отремонтирован. Каркас собрал из остатков мебельной дверцы по чертежам, как в оригинале.

Это оригинал.А это уже мой ЧПУ с установленными двигателями. Высота примерно 1 метр.То же самое, вид сверху.Линейные направляющие.Фанеру крепил стяжками =).Тяги из углеволокна, а центральная площадка из фанеры =)А вот фото электроники Tb6560, подключенной к LTP-порту компьютера и LinuxCNC, который, как ни странно, тоже умеет работать с “дельта”-кинематикой.Первые движения данной конструкции казались просто завораживающими. Особенно для человека, который с помощью ПК управлял только героями из Dota 2.

Нацепил на эффектор маркер – и давай рисовать им на бумаге печатные проводники. Радости не было предела!В этот момент решил, что громкий фрезерный станок с кучей железной стружки в квартире не нужен, а нужен 3Д-принтер.

Покопавшись еще немного в Сети, нашел оставшиеся комплектующие. А точнее: RAMPS 1.4+, Броуден, Хотэнд E3Dv5, Теплый стол MK3.Кошка всегда помогала мне справиться с новыми сложными задачами.Пока ехали детали, заметил, что эффектор ходит не в одной плоскости, а как бы к краю опускается вниз, из-за чего маркер «приказал долго жить».

Началась тяжелая жизнь владельца “дельты” =)).

Как выяснилось, точность “дельты” сильно зависит от параллельности осей, перпендикулярности их относительно стола и углов между ними. А так как все отверстия под направляющие делались ручной дрелью, то о перпендикулярности не могло быть речи.

Началась сборка ВТОРОЙ версии “дельты”

В это время обнаружил сайт https://thingiverse.com с моделями для 3Д-печати.

Там же нашел Росток Мини. Очень красивый принтер.Заказал печатные делали у друга, который выиграл 3Д-принтер на конкурсе http://3dtoday.ru и начал сборку. В этот раз всё должно быть ровно перпендикулярно, думал я.Детали напечатаны натуральным ABS пластиком с 50% заполнением. Тогда же выяснил, что натуральный пластик лучше склеивается между слоями.

Ниже фотографии уже переделанного принтера. Взял шестислойную фанеру в качестве основания.Почти готово.Стяжками пытаюсь обеспечить натяжение ремня. Оригинальный способ! На фото можно заметить, что один линейный подшипник длиннее второго. Это значительно уменьшило люфты конструкции.Некоторые детали всё ещё из фанеры.Вид сверху.А вот и горячий стол прилетел. Для борьбы с люфтами каретки, удлинил линейные подшипники. На картинке – 4 штуки.Подключаю электронику. Тут проблем не было. Всё по картинкам из Интернета.

Сначала загрузил прошивку Marlin, но возникли проблемы с настройкой её для “дельта” принтера. Решил долго не думать, а сразу попробовать Repetier Firmware. Как оказалось, у Repetier был веб-конфигуратор, и принтер сразу заработал без “танцев с бубном”. Далее были попытки автокалибровки индуктивным датчиком. Наилучшей программой для этого в то время была OpenDACT. Стол был откалибровано практически в ноль.Получилось добиться перепада высот в 0.07 мм. На изображении снизу видно в верхнем треугольнике – это первое измерение, на втором – последнее. Также виден график перепада высот. Результат достигнут на 27-ю итерацию.

Скрин программы калибровки и результат.А здесь уже собрана печатная головка с индуктивным датчиком. На заднем плане – Броден. Важно, что для “дельты”, датчик калибровки должен быть именно под соплом. Таким образом достигается наилучший результат калибровки геометрии. На фото – ошибочное расположение датчика.Одной из первых деталей стала модель для калибровки температуры сопла.Для ABS пластика от FD Plast оптимальным получилось 238 градусов по Цельсию.Мне не довелось опробовать пластик других производителей, т.к. этот вполне достойного качества, если учитывать его низкую стоимость.

Первой сложной деталью стала подставка под iPhone 4s. Все компоненты встали впритирку без наждака и грубой силы.ТРЕТЬЯ версия принтера

Поняв, что длина направляющих вносит значительные погрешности в печать, решил их укоротить. Да и для технических потребностей достаточно области печати 200х200 мм. Общая высота принтера получилась 700 мм. Снизу оставил место для электроники и блока питания. Область печати составила примерно 190х200мм.

Второй значительной доработкой стала замена основания, верхнего и нижнего треугольников. Они были вырезаны на ЧПУ станке из фанеры 20 мм. Это должно было придать дополнительную прочность и вес конструкции. Чем больше вес, тем меньше вибраций.

Так выглядит третья версия принтера.Доработки и улучшения

Дальше пошли небольшие доработки, которые позволили улучшить удобство и качество печати.

После выхода из строя механического концевика заменил все на оптические. После этого принтер перестал требовать частой калибровки.

Насколько я понял, механические концевики вносят значительную погрешность в начальную точку отсчета. Особенно это касается “дельта”-принтеров. После установки оптических концевиков я забыл, что такое калибровка, на целых 6 месяцев. Первый слой ложился так ровно, что мой друг, который помог с печатью деталей, был приятно удивлен.

На фото – оптический концевик.Также была распечатана деталь для катушки. Выбрал именно эту модель из-за её простоты.Следующим важным улучшением было замена эффектора и разработка системы обдува. Это позволило решить проблему образования пробки в сопле при длительной печати, а также расширило варианты печати разными пластиками, в том числе PLA.

Процесс печати системы обдува. (ссылка на STL https://www.thingiverse.com/thing:2196718)Готово.Система обдува, установленная на принтер.Завершающим этапом стала установка «теплички», чтобы детали не сквозило во время печати, да и ABS-пластик перестал отлипать от стола.На фото – вариант калибровки индуктивным датчиком по стеклу. Калибровка по стеклу обеспечивает наилучший результат из-за ровной поверхности, в отличие от алюминиевого стола.Завершение

Могу отметить, что “дельта”-принтеры имеют право на существование, так как обеспечивают доступность для обычного пользователя или школьника и относительно высокое качество печати.

Недавно, купил себе Anycubic Kossel Plus на линейных направляющих, т.к. данный тип принтера сейчас очень доступен. Честно говоря, я не понимаю, на чем зарабатывает этот бренд. Если посчитать, то покупка всех деталей для самодельного принтера обошлась мне в 21 832 рубля, весь проект с переделками в 23 947 рублей(на 2016 год), а Anycubic стоил 15 430 тыс рублей (на Ноябрь 2018) + 1 кг PLA пластика + инструменты. Поэтому, я и решил себе взять второй принтер. В крайнем случае, его можно будет переделать в декартовый. Всё дешевле выйдет, чем покупать комплектующие раздельно. А самодельный, видимо, разберу на проект лазерного гравера или H-bot.Процесс настройки и калибровки Anycubic Kossel Plus будет выложен на моем канале Youtube. Там же можно посмотреть моё творчество. Мои модели.

В завершение прилагаю некоторые модели, распечатанные на самодельном принтере.

Держатель для телефонаКаретка собственной разработки Стенд для наушниковБроуденЯщеркиЧерепашкаТраггаМой проект на 2018 год