Как собрать принтер за 3 часа. Часть 4. Осторожно! Много фото и текста.

И снова здравствуйте, дорогие мои любители аддитивных технологий! Продолжим наши изыскания на тему постройки модульного принтера с корпусом из МДФ (или фанеры) 6мм и щедрыми вкраплениями 4хмиллиметрового алюминия (портал, балка, крепление печатной головы).

Ссылки на предыдущие части статьи:

Часть 1. Часть 2. Часть 3.Забегая вперед, скажу что принтер уже собран, настроен и трудится верой и правдой около двух недель в почти непрерывном режиме, а качество печати меня очень даже радует.Принтер получил название Z-BOLT. Но обо всем по порядку. В предыдущей статье я закончил сборку модулей и теперь осталось только соединить их между собой:Детально описывать тут нечего, вставляем модули на свои места, закручиваем гайки или винты. Да, пока что всё на винтах, но в последствии планирую заменить резьбовые соединения быстросъемными креплениями с фиксирующими эксцентриками (их еще нужно поподробнее продумать и протестировать) в тех местах, где это не ослабит конструкцию.На сборку у меня ушло около часа.

Далее следует несложный, знакомый каждому репраперу и разжеваный от и до на страницах данного ресурса процесс заливки прошивки (я пользуюсь Marlinом) и настройки принтера. Я собрал уже не один принтер и у меня этот процесс занимает около получаса если не вылазит каких-то непредвиденных осложнений (а этого в нашем случае не произошло).

Теперь тезисно пробегусь по основным особенностям принтера, совокупность которых отличает его от других подобных:

1. Модульность. Главный принцип проектирования и сборки этого принтера, позволяющий собирать его гораздо быстрее. Кроме скорости сборки модульность дает массу плюсов и их гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд (о них уже писал в предыдущих частях и не раз напишу в следующих). По возможности старался сделать так, чтобы снять отдельный модуль можно было не снимая остальные, а только открутив его от корпуса (который по сути тоже стал отдельным модулем). Да, винтов крутить больше, но это не нужно делать на собранном каркасе принтера тренируя различные позы из всем известной книги. Ну, по крайней мере меньше поз))). Кроме того подобный подход дает больше возможностей для замены/модернизации отдельных узлов принтера. А лично у меня частенько чешутся руки на предмет рационализации и модернизации, но необходимость ради «блестящей» идеи разбирать пол-принтера частенько охлаждает пыл. Благодаря модульности принтер быстросборный. С некоторой оговоркой этот принтер действительно возможно собрать за 3 часа, но об этом чуть ниже.

2. Портал XY. Портал является отдельным модулем, который при желании можно полностью снять, не затрагивая остальные модули, и установить портал с другой кинематикой: CoreXY, ультимэйкероподобной или любой другой. CoreXY уже в работе, постараюсь опубликовать в ближайшее время. Справедливости ради скажу что не полностью удовлетворен простотой снятия портала в этой версии принтера. В следующей упрощу.Цельноалюминиевый портал. Это скорее дань перфекционизму, чем необходимость, но с надежностью такого решения спорить трудно. Да и жесткости всему принтеру он придает немало. Кстати, все подшипники, используемые мной в системе H-bot - F624zz, тоже с хорошим запасом прочности. Ставил я раньше и 623 и 604, но не оставляло меня с ними чувство хлипковатости конструкции. С 624ми оно ушло. А вообще можно ставить на этот принтер и фанерный/МДФный портал(толщиной 6мм), тут все зависит исключительно от вашего внутреннего баланса жаба/д’артаньян:3. Конструкция стола. В этом проекте мне очень хотелось уйти от консольности. Кто бы что мне не говорил, консольные столы со временем провисают. Да, это некритично. Да, сила тяжести тянет их вниз и провисая они остаются в этом провисшем положении и не скачут обратно ввысь. Да, все эти провисания легко устраняются калибровкой стола. Но, елки-палки, они провисают. И ИМХО это неправильно. Нетехнологично, что ли. А ставить по винту и 2 вала с обеих сторон (как, например в Replicator Z18) мне показалось слишком жирным решением для фанерного репрапа. В конечном итоге выбранная мной конструкция (два винта по диагонали и 2 вала аналогично) себя оправдала.

Вообще это узел, за который я переживал больше всего, так как начитался в этих ваших интернетах о рассинхронизации двигателей при параллельном включении на одном драйвере. На основании проведенных 2х недельных тестов могу заявить, что рассинхронизация никак себя не проявила. Уровень стола никуда не ушел и я его ни разу не подстраивал. Оговорюсь: двигатели у меня стоят одинаковые, из одной партии, концевик по оси Z - оптический. Изначально в случае проявления рассинхронизации я собирался повесить каждый двигатель на отдельный драйвер и отбивать ноль каждого по отдельному концевику (прошивка Marlin это позволяет), это в теории должно было практически полностью исключить вероятность рассинхронизации. Но так как на практике ее не наблюдается и так, решил пока оставить как есть, чтобы проверить в течение большего срока, все-таки 2 недели это не много. Ну а расплатой за переживания стало исключительно замечательное поведение стола, особенно на высоких скоростях. Он не дребезжит, не качается, не раскачивается (ну и не провисает))), что крайне положительно сказывается на качестве скоростной печати. По сути каждый винт имеет по 2 плеча, просто расположенные под 90 градусов. Ну и безлюфтовые гайки дополняют картину.

4. Расположение катушки с филаментом и экструдера внутри принтера. Лично мне порой дико неудобно осуществлять манипуляции с пластиком в принтерах с «задним наружным» расположением катушки, особенно если принтер стоит на столе у стены, или их (принтеров) стоит несколько в ряд. Кроме того конструкция стола Z-bolt освободила непростительно много места у задней стенки принтера и грешно было бы этим не воспользоваться. При этом есть возможность установки экструдера как справа так и слева от катушки. Кому как удобнее заправлять пруток. А невостребованное отверстие под экструдер закрывается распечатанной крышкой. Кстати в “умном” экране MKS TFT32 есть функция автоматической замены прутка, очень удобно на мой взгляд. Автоматическое “засасывание” и внутреннее расположение катушки с экструдером отлично проявляют себя вместе. Очень понравилось. А еще внутреннее расположение катушки значительно уменьшает фактические а не “бумажные” габариты принтера. Да и смотрится принтер более завершенным, что ли, без торчащей сзади мебельной ножки (исключительно ИМХО).

Впрочем адепты наружных катушек могут зачехлить ружья своего негодования, возможность вешать катушки снаружи осталась и место под экструдер там тоже есть.5. Принтер полностью оупенсорсен. Вот чертежи и stlки пластиковых деталек. Инструкции по сборке пока нет, редактура откровенных ляпов первого чертежа сделана, но пока не проверена на практике, так что только на свой страх и риск))).

А теперь несколько слов о времени сборки принтера.

Время потраченное на сборку отдельных модулей и сборку их вместе:

Корпус - 37 минут.

Ось Z - 49 минут

ПГ - 28 минут

Эл.блок - 1час 33 минут

Сборка портала - около 22х минут

Сборка экструдера - около 3х минут

Сборка всего вместе 56минут

Околосборочные подготовительные работы - 15+15мин

Итого: 5 часов 18 минут.

Многовато, но прицип модульности открывает перед нами невероятные возможности)Выше я писал о том, что принтер уже реально собрать за 3 часа с некоторой оговоркой. Оговорка в том что для этого понадобятся два человека. Они смогут не мешая(!) друг другу собирать модули, при этом финальную сборку модулей вместе будет осуществлять один из них. Например это может происходить так, как описано в этой таблице:

Этот эксперимент в реальности я не проводил, времени на все не хватает, однако математика говорит нам о том что принтер возможно собрать за 3 часа. Конечно при условии что Игорь и Валера знают что делать или имеют лаконичные и четкие инструкции (имею планы по написанию или съемке оных) по сборке каждого модуля и не являются руко}|{опами.

Считаю, что задача по созданию принтера, собираемого за 3 часа, хоть и частично, но решена. Изначально 180 минут были взяты с потолка, как некая условно достижимая цель, к которой нужно стремиться. Но стремиться в рамках выбранного форм-фактора, описанного в предыдущих статьях (h-bot на рельсах с корпусом, дверью, красивый, с хорошим качеством печати и т.д.). Иначе, безусловно, можно было бы сделать что-нибудь prusaподобное и один человек легко уложился бы в 3 оборота минутной стрелки, а может и быстрее. Как бы то ни было, есть еще много моментов в сборке, которые можно оптимизировать, и со временем это будет сделано, а заветные 3 часа двумя руками будут достигнуты.

Ну а пока настал тот долгожданный и волнительный момент, когда все модули принтера собраны воедино, винты закручены, стол откалиброван, прошивка залита, PIDы отрегулированы а токи драйверов настроены и все застыло в ожидании первой печати.

В таких случаях принято печатать кубики, но они не доставляют эстетического удовольствия от их созерцания и поэтому я предпочитаю печатать сов:

АБС фдпласт, 235/110, сопло 0.4, слой 0.12мм, скорость 90мм/сек

Фото с пылу с жару, без обработок напильником, ацетоном или чем либо еще. Все огрехи оставлены. Результат лично меня впечатлил, не всегда с первого раза выходит так недурственно. Что же, сова занимает свое место в совятнике:А мы продолжаем тестировать принтер. Всеми любимый сапог:

АБС фдпласт, 235/110, сопло 0.4, слой 0.08мм, скорость 60мм/сек

Как видно подошва маленько подпорчена (подкручивал в онлайн-режиме уровень стола, все-таки только вторая печать), но в остальном как будто без изъянов. Специально для чистоты эксперимента решил не перепечатывать и снимать как есть.

Дальше любимый мной кельтский Ёрик, тест на более-менее долгоиграющую печать:

АБС фдпласт, 235/110, сопло 0.4, слой 0.12мм, скорость 120мм/сек

Вот тут уже видно множество косяков, но не спешите обвинять в этом принтер. Виной всему неправильно настроенный ретракт (ничего не могу поделать со своей тягой к экспериментам) и обдув (да я порой использую обдув при печати АБСом).

Ну и после нескольких экспериментальных принтов Z-BOLT отправляется выполнять заказы клиентов, ведь лучшая проверка - это проверка в полевых условиях:

ПЛА фдпласт, 210/70, сопло 0.4, слой 0.16мм, скорость 60мм/сек

ПЛА фдпласт, 210/70, сопло 0.4, слой 0.12мм, скорость 60мм/сек

АБС фдпласт, 235/110, сопло 0.4, слой 0.12-0.16мм, скорость 90-120мм/сек

ПЛА фдпласт, 210/70, сопло 0.4, слой 0.12мм, скорость 60мм/сек

Триммерная леска (типа нейлон)))), 250/110, сопло 0.2, слой 0.12мм, 45мм/сек.

Конечно, это далеко не все его работы, фоткаю не всё (лень) и не всё позволяют публиковать))). Вобщем принтер трудится не покладая сопла, заказчики довольны, я тоже.

Ну и на закуску таймлапс, куда нынче без него:

АБС фдпласт, 240/110, сопло 0.4, слой 0.2мм, скорость 90мм/сек, 26часов.

Еще хотел бы отметить не столь значительные как описанные ранее, но тем не менее приятные отличительные мелочи:

1. Экран MKS TFT32. Нынче без цветного тач-дисплея никуда, принтеры с монохромными экранами становятся старомодными и их удел со временем сиротливо стать в уголок и завистливо взирать на своих современных цветнолицых собратьев. Кроме того наличие экрана MKS TFT32 добавляет возможность печати с USB флешки вместо SD карты, чего мне, например, очень не хватало во всех моих предыдущих принтерах.

2. Симпатичная металлическая кнопка включения. Классические тумблеры вкл/вкл. с радиорынка набили оскомину и не радуют глаз. Эта радует. И пока не набила.

3. Дверь из тонированного полистирола. Дверь в принтере нужна (как и боковые стенки) если вы собираетесь печатать материалами с высокой усадкой (например ABS). Конечно для таких случаев лучше всего иметь полностью закрытый объем - но это не беда,термокамера решает данный вопрос.

4. Лицевую панель сделал, как обычно, из белого оргстекла 2мм, для красоты. Но можно ставить и 3мм фанеру, чертежи для такого варианта изменить несложно.5. Потайные петли. При создании этого принтера я старался минимизировать количество болтов и лишних элементов на лицевой панели. Поэтому смоделировал и распечатал потайные петли. На мой взгляд, не зря.6. Закрытие на магнит. Экспериментировал я раньше со всякими защелками/шпингалетами и остановился на магните. Эстетично и очень удобно.7. Пока установлен один экструдер. Однако возможность установки второго экструдера также предусмотрена. Чтобы расположить вторую катушку внутри нужен принтер побольше. Поэтому при необходимости вторые катушку и экструдер можно расположить сзади. Для этого также предусмотрены отверстия слева и справа. Их можно также закрыть распечатанной крышкой. В дальнейшем планирую сместить задние отверстия чуть ниже, так чтобы можно было установить двигатели двух экструдеров с одной стороны. Тогда если чуть увеличить размер принтера а заодно и область печати можно будет и две катушки внутрь установить и при желании установить до четырех экструдеров. Все-таки частью философии проекта является “легкоапгрейдабельность”. 8. Предусмотрена возможность установки вентилятора для отведения тепла от двигателя экструдера. Я установил, но можно и не устанавливать.Как и крышку невостребованного внутреннего экструдера закрепил на два из четырёх винтов.9. Натяжитель ремня. Как я уже писал в одной из предыдущих статей, сейчас у меня 2 варианта наятяжителей ремня. И вскоре я опробую 3ий. Каждый из них заметно облегчает заправку ремня и позволяет регулировать натяжение.

10. Безлюфтовые гайки. На али продаются готовые, но у меня под рукой не оказалось. Зато в Закромах нашлось пару лишних обычных “люфтящих” гаек и пружина подходящего диаметра, так что изготовить свой вариант “безлюфтовых” не составило труда.11. БП принтера выкручен на 14 Вольт (для ускорения нагрева стола), поэтому все вентиляторы и подсветка принтера питаются от lm2956, так они проживут гарантированно дольше. Да и если ставить народный китайский РАМПС вместо МКС, этот dc-dc конвертер пригодится для питания ардуины, встроенному стабилизатору которой противопоказано напряжение выше 12В.

12. Печатная голова. Проверенный временем и многочисленным репрап-сообществом Е3ДВ6 с модными высокопроизводительными вентиляторами радиатора и обдува модели. Изначально планировал сделать на ней разъем чтобы было более модульно и удобно, однако ввиду отсутствия подходящего разъема и быстрой возможности его раздобыть а также желания побыстрее собрать принтер, решил оставить свою конструкцию которую я применял на нескольких ранее собранных мною принтерах, ведь в целом этой конструкцией я доволен. Тем более, что разъем на конце косы проводов, идущих от ПГ имеется (соединяется с ответкой от электронного блока в одном из колодцев).13. Провода идущие из подвала к печатной голове поместил в ПВХ оплетку. Смоделировал и распечатал “держалки” которые соединяют эти провода с трубкой боудена, готовых и подходящих сходу не нашел. Провода идущие от подогрева стола также поместил в оплетку.Вот такой такой получился принтер. Качество и скорость печати меня радует. Простота сборки тоже. Все изменения внесенные в конструкцию по сравнению с классическим фонерным H-botом, на мой взгляд, себя оправдали, ну и задел для дальнейших совершенствований/модификаций остается. Так что могу рекомендовать к постройке людям с прямыми руками и некоторым опытом сборки 3д-принтеров.

ТТХ принтера получились следующие:

• 
  
  Область печати(ВхГХхШ): 235х200х200 (мм).
• 
  
  Скорость: 30-200мм/сек. (меньше не пробовал, для больших скоростей считаю более целесообразным использовать Volcano, установить его и печатать на скорости ~300мм/сек не составит труда, но я пока не ставил, нет необходимости).
• 
  
  Всеядность: пока кормил ABS, PLA, SBS(все от Фдпласта), триммерной леской. Других материалов под рукой пока нет.
• 
  
  Размеры(ВхГХхШ): 464х359х364 (мм).
• 
  
  Вес: 13кг.
  
  

Проект на этом, естественно, не останавливается, а можно сказать только начинается. Мятежная душа репрапера успокоиться не дает, поэтому в ближайших планах следующие апдейты:

-Версия с увеличенным полем печати.

-Портал CoreXY как альтернатива H-botу.

-Доработка натяжителей ремня.

-Есть планы по установки вэйд (или как не вполне правильно принято говорить в русскоязычном сообществе - директ) экструдера.

-Имеются определенные наработки в области двухэкструдерности с поднимаемыми соплами.

На этом пока все, ждите продолжения))). Всем добра, позитива и да не отсыреет ваш филамент!