Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

Аппаратное обеспечение RepRap. Часть 4. Единение.

eta4ever
Идет загрузка
Загрузка
19.02.2016
10324
35
Техничка

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

40
Аппаратное обеспечение RepRap. Часть 4. Единение.
3D-принтер, работающий по принципу FDM/FFF состоит, по сути, из трех частей. Механики (передвижение чего-то в пространстве), нагревательных приборов и электроники, всем этим управляющей. Я в общих чертах рассказал, как каждая из этих частей работает, а теперь попробую порассуждать на тему 'как это собирается в одно устройство'. Важно: многое буду описывать с позиций кустаря-самодельщика, не оснащенного дерево- или металлообрабатывающими станками и оперирующего молотком, дрелью и ножовкой. И еще, чтобы не распыляться, в основном про 'типовой' RepRap - один экструдер, область печати в районе 200х200 мм.

Наименее вариативное
Аппаратное обеспечение RepRap. Часть 4. Единение.

Оригинальный E3D V6 и его очень недобрая цена.



Начну с нагревателей, тут популярных вариантов не очень много. Сегодня в среде самодельщиков наиболее распространен хотэнд E3D. Точнее, его китайские клоны весьма плавающего качества. Про мучения с полировкой цельнометаллического барьера или использование трубки боудена 'до сопла' не буду - это отдельная дисциплина. Из личного небольшого опыта - хороший металлический барьер прекрасно работает с ABS и PLA, без единого разрыва. Плохой металлический барьер нормально работает с ABS и отвратно (вплоть до 'никак' - с PLA), и в таком случае бывает проще поставить столь же плохой термобарьер, но с тефлоновой вставкой. В целом же, E3D очень удобны - можно поэкспериментировать как с термобарьерами, так и с нагревателями - доступны как 'маленькие', так и Volcano (для толстых сопел и быстрой брутальной печати). Тоже условное деление, кстати. Сейчас использую Volcano с соплом 0.4. А некоторые изобретают втулку-проставку, и работают себе спокойно с короткими соплами от обычного E3D.

Программа минимум - покупаем типовой китайский комплект 'E3D v6 + нагреватель + набор сопел + кулер'. Ну и, рекомендую сразу пачку разных термобарьеров, чтобы когда дело дойдет до этого, не ждать очередной посылки.
Аппаратное обеспечение RepRap. Часть 4. Единение.
Китайское изобилие.



Второй нагреватель - это не второй хотэнд (хотя тоже неплохо, но не будем погружаться), а стол. Можно причислить себя к Рыцарям Холодного Стола, и вообще не поднимать вопрос нижнего подогрева - да, тогда сужается выбор филамента, придется немного подумать о надежной фиксации модели на столе, но зато вы никогда не узнаете про обугленные клеммы RAMPS, глубокие отношения с тонкими проводами и дефект печати типа 'слоновья нога'. Ладно, пусть нагреватель все-таки будет. Два популярных варианта - из фольгированного стеклотекстолита и алюминия. Первый - простой, дешевый, но кривой и 'жидкий', требует нормального крепления к жесткой конструкции и ровного стекла сверху. Второй - по сути, та же печатная плата, только в качестве подложки - алюминий. Хорошая собственная жесткость, равномерный прогрев, но стоит дороже. Неочевидный недостаток алюминиевого стола - это когда китаец плохо приляпывает к нему тонкие провода. На текстолитовом столе заменить провода просто, имея базовые навыки пайки. А вот припаять 2.5 квадрата к дорожкам алюминиевой платы - задача продвинутого уровня, с учетом отличной теплопроводности данного металла. Я использовал мощный паяльник (который с деревянной ручкой и жалом в палец), а в помощь ему пришлось призвать термовоздушную паяльную станцию и популярные слова из творчества Сергея Шнурова.

Самое интересное
Аппаратное обеспечение RepRap. Часть 4. Единение.
3D-принтер с кинематикой 'руки робота'.



Самая мякотка - это выбор кинематики. Я в первом абзаце обтекаемо упомянул механику как средство 'передвижения чего-то в пространстве'. Вот, теперь как раз к тому, что и куда двигать. В общем и целом, нам надо получить три степени свободы. А двигать можно печатающую головку и стол с деталью, отсюда и все многообразие. Есть радикальные конструкции с неподвижным столом (дельта-принтеры), есть попытки воспользоваться схемами фрезерных станков (XY-стол и Z-головка), есть вообще извращения (полярные принтеры или позаимствованная из робототехники SCARA-механика). Про весь этот беспредел можно долго рассуждать. Так что, ограничусь двумя схемами.

'Прюша'

XZ-портал и Y-стол. Политкорректно назову эту схему 'заслуженной'. Все более-менее ясно, сто раз реализовано, допилено, модифицировано, на рельсы посажено, в габаритах смасштабировано. Общая идея такова: есть буква 'П', по ногам которой ездит перекладина, приводимая в движение двумя синхронизированными двигателями с помощью передачи 'винт-гайка' (редкая модификация - с ремнями). На перекладине висит двигатель, который за ремень таскает влево-вправо каретку. Третья степень свободы - это движущийся вперед-назад стол. Плюсы конструкции есть, например, изученность вдоль и поперек или чрезвычайная простота в кустарной реализации из подручных материалов. Минусы тоже известны - проблема синхронизации двигателей Z, зависимость качества печати аж от двух шпилек, которые должны быть более-менее одинаковы, сложно разогнаться до высоких скоростей (поскольку двигается относительно тяжелый инертный стол).

Z-стол

При печати медленнее всего изменяется координата Z, да еще и только в одну сторону. Вот и будем двигать по вертикали стол. Теперь надо придумать, как перемещать в одной плоскости печатающую головку. Есть решение проблемы 'в лоб' - по сути. берем портал 'прюши', кладем его на бок, заменяем шпильки на ремень (и убираем лишний движок, заменяя его на передачу), поворачиваем на 90 градусов хотэнд, вуаля, получаем нечто вроде MakerBot Replicator (не последнего поколения). Как еще улучшить эту схему? Надо добиться минимальной массы подвижных деталей. Если откажемся от директ-экструдера и будем подавать филамент по трубке, все равно остается двигатель X, который нужно зазря катать по направляющим. И вот тут включается настоящая инженерная смекалка. По-голландски она выглядит как куча валов и ремней в ящике под названием Ultimaker. Конструкция доведена до такого уровня, что многие считают Ultimaker лучшим настольным 3D-принтером.

Но есть более простые инженерные решения. Например, H-Bot. Два неподвижных мотора, один длинный ремень, горстка роликов. И это дело позволяет перемещать каретку в плоскости XY путем вращения двигателей в одну или в разные стороны. Красиво. На практике предъявляет повышенные требования к жесткости конструкции, что несколько усложняет изготовление из спичек и желудей, особенно при использовании деревянных подшипников.
Аппаратное обеспечение RepRap. Часть 4. Единение.
Классическая CoreXY с перекрещенными ремнями.



Более сложная схема, с двумя ремнями и бОльшей кучкой роликов - CoreXY. Считаю лучшим вариантом для реализации, когда вы уже собрали свою или китайскую 'прюшу', а творческий зуд не утих. Можно делать из фанеры, алюминиевого профиля, табуреток и других ненужных предметов мебели. По принципу действия результат похож на H-Bot, но меньше склонен к заклиниванию и скручиванию рамы в бараний рог.

Электроника

Если нужно сэкономить деньги - то Mega+RAMPS в китайском исполнении просто вне конкуренции. Если же нет особых познаний в электрике и электронике, а нервы не лишние, то лучше посмотреть в сторону более дорогих, но грамотно сделанных плат от Makerbase или Geeetech. Основные болячки бутерброда в виде 'не тех' выходных транзисторов и питания всего пятивольтового колхоза через стабилизатор на плате Arduino там вылечены. Если говорить о совсем альтернативных вариантах, то я жду, когда появится возможность приобрести плату на LPC1768, например, ту же MKS SBase, и поразвлекаться с 32-битным ARM и прошивкой Smoothieware. А параллельно - неторопливо изучаю прошивку Teacup применительно к Arduino Nano и Nanoheart.

Самодельщику

Ну, допустим, решили вы обязательно слепить свой велосипед. Не вижу в этом ничего плохого. Сам такой. Здесь на портале описано немало различных конструкций, в различной степени сделанных из подручных материалов и китайских комплектующих. Самый хардкор из того, что недавно попадалось - обломки старой электроники, школьные парты, алюминиевый уголок, лютый подручный хлам. В общем-то, отталкиваться надо от финансовых возможностей и от того, что можно найти в гараже или подвале. А также от наличия или отсутствия доступа к станкам и радиуса кривизны рук. Грубо говоря, есть возможность потратить 5 тысяч рублей - хорошо, обходимся самым минимумом. За десятку уже можно немного разгуляться, а приближение бюджета к 20 тысячам изрядно развязывает руки. Конечно, сильно облегчает жизнь возможность купить китайский конструктор 'прюши' - можно и разобраться в основах 3D-печати, и получить отличный инструмент для развития самопала. Тем более, что большинство деталей (двигатели, электроника, часть механики) спокойно перекочует и в следующую конструкцию. Короче говоря, покупаем акриловое барахло, допиливаем до вменяемого состояния, печатаем детали для следующего принтера, пускаем предыдущий на запчасти, намылить, смыть, повторить.

Далее
Аппаратное обеспечение RepRap. Часть 4. Единение.
Начало сборки Kubocore 2.



Возможно, получилось немного галопом. Но по-другому объять необъятное в рамках общего обзорного материала сложно. Хотя, полезных ссылок для размышления я накидал, ищущий по-любому обрящет. Вопросы и дополнения традиционно приветствуются. Ну и, да, в обозримом будущем будет продолжение - уже о конкретных решениях и граблях в рамках проектирования и постройки Kubocore 2.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

40
Комментарии к статье