ПРОСТЫЕ ВЕЩИ: НЛО над грядкой

Год назад завершил я сборку своего первого RepRap 3D принтера и напечатал свой первый тестовый кубик. О том, как проектировал и собирал мой «Полосатый апельсин» (Striped orange) поведаю когда-нибудь отдельно. Хватило б только времени и вдохновения. Надо систематизировать материал, и тогда непременно напишу подробно обо всех собранных шишках, и найденных известным путём граблях. А также о способах избежать встречи с ними.

Так уж получилось, что одной из первых, более-менее завершённых работ, оказалась та, которая подвернулась под руку совершенно случайно. Это была фитолампа.

Бытует мнение, что домашний сад-огород спасает людей от зимней депрессии. Наверное, поэтому, некоторое время назад, стали популярны так называемые «гроубоксы» со специальным микроклиматом для выращивания растений. Вещь «под ключ» довольно дорогая, потому на практике садоводы-огородники обычно ограничиваются самодельным декоративным защитным светоотражающим чехлом, вентиляторами и специальным освещением - фитолампами. Этих фитосветильников у торговцев пуд-пруди. Но… покупать готовое нам скучно, да и сужать область применения светодиодных источников света только домашними грядками как-то «не айс».

В преддверии очередной зимней спячки, обратился ко мне один очень толковый человек, увлеченный идеей получать урожай перцев, огурцов, зелени и даже земляники аккурат к новогоднему столу. А также к Рождеству, 23 февраля, 8 марта и 12 апреля… Такие у него были планы.

Автором идеи была поставлена предельно простая задача – разработать дизайн корпуса, в котором должны расположиться светодиод, радиатор для него и импульсный блок питания на 1-3 ватта. В качестве радиатора охлаждения светодиода он предложил использовать жестяные крышки для «закатывания» консервов. Великолепная идея.

Образ изделия воспроизвелся в голове довольно быстро, но его нужно было адаптировать под технологию аддитивной FDM печати и возможности собранного мною принтера. На момент пилотной печати мой классический cartesian robot принтер был укомплектован штатным экструдером с одним хотэндом, соплом 0,4 мм, и холодным столом с кинематикой на ШВП. В связи с этим, при проектировании деталей корпуса, пришлось наложить ограничения на толщину стенок, размеры зазоров и пазов. Ещё нужно было принять во внимание простоту и удобство сборки, монтажа (кол-во технологических операций), температурные режимы при долговременной работе теплоизлучающих элементов (светодиод и БП), стойкость к механическим нагрузкам... К тому же постараться минимизировать материальные затраты на производство. А также учесть перспективную возможность литья деталей в силиконовые формы.

В результате получилась конструкция, состоящая из 3 деталей весом 88 гр. (без учета поддержек). С лёгкой руки заказчика светильник окрестили «летающей тарелкой». НЛО одним словом. НЛО над грядкой…

Первая тестовая печать была выполнена белым пластиком BestFilament 1,75 мм, штатным соплом 0,4 мм экструдера MK9 китайского производства при температуре сопла 235 гр.С. Средняя скорость печати по настройкам Симплифая – 75 мм/с. Ретракт 3,80 мм при скорости 80 мм/с. Результат первой печати меня вполне устроил, учитывая мой, на тот момент не богатый, опыт печати.

Примерочная сборка конструкции прошла вполне успешно, но потребовались некоторые поправки в геометрии сопряжений деталей и в допусках к погрешностям печати.

Особым пожеланием автора идеи был многовариантный способ монтажа светильника к разным поверхностям, и в различных положениях. Поэтому мне пришлось разработать кронштейн-вилку, которая, с одной стороны, крепилась винтами к куполу светильника, а с другой стороны в неё «в натяг» вставлялась анодированная алюминиевая полоса, которой можно было бы придавать произвольную форму. В дополнение к первому пожеланию заказчик попросил предусмотреть установку сетевого микровыключателя непосредственно на корпусе фитолампы. Это было не просто, т.к. вписать дополнительный элемент в уже сложившуюся гармонию конструктива бывает порой очень проблематично.

Использование стандартной алюминиевой полосы, которую можно купить в любом специализированном магазине, стало оригинальным решением для крепления плафона к подставке светильника. В зависимости от формы сгиба полоса могла выступать как в роли выдвижной стойки, так и в качестве переходника от навесного кронштейна.

В процессе поправок и доработок дизайна корпуса светильника перманентно проходила модернизация принтера: был доработан экструдер – установлено сопло 0,2 мм; заменён и откалиброван термистор; разработан, смонтирован и настроен горячий стол 300х300 мм; заменены драйверы шаговых двигателей (установил TMC2130); сделан новый обдув и многое другое по мелочам.

Надо сказать, что стальное сопло 0,2 мм существенно изменило качество проработки мелких деталей. К тому же после тематической осенней выставки в Сокольниках под рукой оказалась катушка филамента от FDplast цвета «тёплое солнце». Конечно потребовалось несколько изменить температуру печати и параметры ретракта, но впечатление от работы с этим пластиком осталось самое наилучшее – хорошая пластичность, спекаемость (адгезия), приятный цвет, достаточная жесткость к нагрузкам. Это филамент неплохо обрабатывается скальпелем и шкурится так же, как и его собратья из PLA семейства. Тестовый сапожок, который не подвергался никакой постобработке, убедительно это подтверждает.

Тем временем проект фитолампы продолжал развиваться. У автора появлялись новые идеи. Заказчик попросил разработать универсальную кронштейн-подставку и струбцину для крепления раздвижного штатива-держателя плафона. Ну, а я, со своей стороны, добавил в комплект доработок хомуты для сетевого провода. В результате получилась композиция, которая устанавливается под цветочный горшок, и имеет возможность регулировки высоты светильника.

В дополнение к первой комплектации была разработана и напечатана подставка для крепления трёх светильников. С такой подставкой удобно создавать освещение для цветочных композиции.

Такой кронштейн-подставку можно использовать и для других фитоламп. Например с тремя источниками света. Надо только изготовить дополнительный переходник и использовать иную геометрию сгиба алюминиевой полосы. Стоить отметить, что в последующих итерациях черные заглушки этого светильника были заменены на светло-кремовые, в несколько ином дизайне, и с посадочным местом для выключателя.

Резюмируя скажу, что ежедневная восьми часовая эксплуатация такого светильника в рабочих условиях (городская квартира) в течении семи месяцев (на дату публикации этого поста) не выявило никаких нареканий. Ни один из 6-ти изготовленных опытных образцов не вышел из строя.

Ну, а если у вас нет желания заниматься растениеводством, то можно заменить полноспектральный светодиод на обыкновенный, тёплого или холодного излучения – кому как больше нравиться, и превратить фитосветильнок в обычное бра или настольную лампу. Фатазируйте! Да пребудет с вами свет.

А пока… А пока летает НЛО над грядкой… И растет клубника к Рождеству…

Благодарю читателей за внимание, благожелательность и оценки.