Prusa i3 Steel от 3DiY или наш взгляд на эволюцию модели.

Дорогие друзья! Всем доброго дня!

Это наш первый пост на 3DToday, в котором мы хотели поделиться нашим опытом по конструированию 3D принтеров, а так же рассказать о нашей «модификации» принтера Prusa i3 Steel :)

Да, мы магазин/студия по 3D печати, и можно сказать, что это наш рекламный материал, но… Надеемся, что он может быть полезен всем, кто увлекается миром 3D печати. Чтобы не тянуть, буквально пару слов о нас самих:

Компания 3DiY (3D-Do It Yourself), основанная молодыми специалистами в технических сферах, существует почти 2 года. Как направление для нашей компании мы выбрали проекты RepRap – универсальный инструмент, который подходит новичкам-любителям для ознакомления и набора опыта, а также профессионалам, которые смогут получить максимум от такого девайса, причем без особых финансовых затрат.

Всем Мир и Печать! :)

В данном посте хотим рассказать о модели Prusa i3 Steel, которую мы дорабатывали и тестировали на протяжении последнего года. Изначально, мы рассматривали разные концепции 3D принтеров так как хотели сделать что-то универсальное: принтер, который легко собрать и настроить, простой и понятный в тех. обслуживании. К тому же, качество и скорость печати 3D принтера должны быть максимально высоки, и что немаловажно, стоить он должен разумных денег. Одним словом - идеал!:) Но идеала, как все знают, не существует, и у каждой конструкции есть свои достоинства и недостатки. Мы остановились на Prusa i3 Steel. На наш взгляд он оптимально сочетает все вышеперечисленные требования. В конечном итоге, наш «3D принтер из коробки» позволяет получить качество печати не хуже, чем у более дорогих «заводских моделей» из категории за 100 т.р.

Prusa i3 Steel от 3Diy.ru на Вашу оценкуРассмотрим все части принтера. Многие наверняка уже знакомы с комплектацией Prusa i3 Steel, поэтому приводить полный список комплектующих не будем (если интересно он есть на нашем сайте).

Наш набор или уже собранный 3D принтер включает:

• детали корпуса из 3мм стали + несколько печатных деталей;
• полный комплект электронных компонентов (платы, нагревательная платформа, экструдер, провода, термисторы, кулеры и т.д.);
• полный набор механических компонентов (подшипники, ремни, валы, и т.д.);
• полный набор подробной документации по сборке и эксплуатации.
  
  

Другими словами, все необходимые комплектующие в одной коробке.

Рассмотрим принтер целиком

Корпус принтера Как и любая машина, 3D принтер – это набор компромиссов между разными функциями и узлами, но для таких машин есть единый параметр – жесткость. Чем конструкция жестче, тем выше точность позиционирования, и, как следствие, качество печати. Жесткость и надежность металлической конструкции в данном случае оспорить нельзя, именно поэтому мы выбираем 3х миллиметровую сталь, из которой вырезается комплект необходимых деталей. Хотя принтер может показаться тяжелым (11 кг), за счет его веса и жесткости компенсируются вибрации при печати.

И еще один нюанс: так как 3D Принтер должен оперировать довольно малыми величинами (до 20 мкм) одной жесткости недостаточно, корпус должен обеспечивать необходимую точность позиционирования, и детали должны быть «ровными». В действительности все детали должны плотно подходить друг к другу, а общая геометрия конструкции должна быть четко соблюдена. Поэтому мы проверяем наши корпусы на предмет дефектов, которые влияют на геометрию корпуса. Модель прошла не одну ступень эволюции, узлы и детали были улучшены и доработаны.Две детали в жизни и SolidWorks (часть определений и размеров, убрали чтобы было более понятно).Эти же детали вместе + 3 деталь

Ось Y

Стандартный механизм каретки оси У для Prusa i3 Steel: два вала, диаметром 8 мм и 4 линейных подшипника. Печатающая платформа приводится в движение шаговым двигателем Nema 17 (17HS3401). На платформе располагается нагревательный стол MK2A (200х200 мм).

Так как ремень изначально не замкнутый, а его натяжка в такой конструкции может быть не очень удобной, да и со временем натяжение ремня немного ослабнет, мы дополнили оригинальную конструкцию простым механизмом натяжки ремня, который регулируется прижимным винтом.

Ось Z

Наверное это самый спорный узел в концепции Prusa i3. Кажется, не сложно обеспечить перемещение в десятые и сотые доли миллиметра со слоя на слой, но эта самая ресурсоемкая часть системы. Без компромиссов никуда, и мы с вами все-таки не пирожки делаем! :)

В целом, та же стандартная механика для данной модели: два мотора Nema 17 (17HS3401), которые вертикально поднимают и опускают каретку оси X посредством передачи винт-гайка.

По результатам наших экспериментов с разными комбинациями винтовых передач (трапециидальный винт с бронзовой гайкой, шпилька из оцинковки с обыкновенной оцинкованной гайкой) мы остановились на следующем варианте: шпилька из нержавейки и латунная гайка (в нашем варианте, как резьбовая заклепка) – отличная фрикционная пара.

Винт-Гайка с трапециидальной резьбой ведет себя более тихо в работе, но разницы в качестве печати не наблюдается, зато стоит пара винт-гайка гораздо дороже, чем шпилька из нержавейки с латунной гайкой, что сильно бы увеличило стоимость 3D принтера.

Свободный конец ходовой шпильки зафиксирован в подшипнике, таким образом обеспечивается соосность при перемещении. В итоге погрешность по оси Z в процессе печати сводиться к минимуму.

Те кто печатал на принтерах, в которой одна ось управляется двумя моторами, знают, что порой может возникать 'рассинхрон' двигателей на оси, и если вы печатаете большую деталь это негативно скажется на качестве печати (при печати маленьких объектов, этого можно даже не заметить). Конечно, если вы покупаете набор для сборки, то можете подключить двигатели как вам будет угодно, но мы советуем подключать обмотки обоих двигателей последовательно, как показано на схеме ниже:

Данная схема подключения уже освещалась на 3D-today, мы тут ни разу не новаторы. Наши эксперименты также подтвердили, что это наилучший вариант подключение двух моторов. При таком подключении шанс того что двигатели войдут в 'рассинхрон' отсутствует, так как сопротивление в обмотках становится одинаковым.

Ось X

Это главный механический узел принтера, именно он выполняет больше всего функций, а ошибки в конструкции этого узла поведут за собой плохое качество печати, которое не исправить настройками или легким вмешательством в механику.

Целиком ось Х состоит из следующих компонентов:

Две сборные каретки, на одной каретке располагается двигатель Nema 17 (17HS3401). На второй каретке располагается жестко закрепленный подшипник для ремня. В данном случае доступ к ремню практически свободный, отдельный механизм для натяжения ремня не нужен, достаточно будет обычных пружин.

Валы оси Х жестко фиксируются прижимными винтами в левой и правой каретках, на самих валах располагается каретка для эструдера. Линейные подшипники крепятся к кареткам при помощи пластиковых стяжек. Такой способ крепления весьма прост, надежен и обеспечивает достаточную жесткость фиксации.

Экструдер V 3.2 (поставляется в сборе)

Экструдер состоит из Двигателя Nema 17 (17HS3401), шестерни МК8, прижимного подшипника, e3d хотенда с обдувом. Закрутили винт - пруток прижался к приводной шестерки. Все просто и надежно. Отметим, что в экструдере данного типа нет ни одного зазора! Внутри имеется тефлоновая вставка от механизма проталкивания до термобарьера. Такая модификация позволяет без проблем работать с FLEX и Rubber пластиками.

Прежде чем перейти к обзору HotEnd, хотим отметить, что Да, это единственная часть принтера в которой используются печатные детали из ABS пластика. Делать их из метала нет необходимости, и как показала практика на качество печати это никак не влияет. Убедитесь сами в процессе эксплуатации! (При необходимости можем укомплектовать экструдером МК8 - полностью металлический). У нас были варианты экструдера с полностью металлической основой, но в результате тестов мы пришли к выводу, что это утяжеляло экструдер, в следствии чего печать на больших скоростях становилось немного хуже. Поэтому мы остановились на более простом и не менее надежном варианте с пластиковыми деталями.

HotEnd E3D

С HotEnd’ом для нашего принтера даже не было мысли что-то придумывать и усложнять. HotEnd от E3D, на наш взгляд, самое лучше решение. Полагаем, что многие пользователи с нами согласятся. HotEnd от E3D, при своей простоте в конструкции показывает отличную работоспособность при длительной печати. Обслуживать эти HotEnd’ы всегда просто и легко, он разбирается целиком не более чем за 5 минут, поэтому вы всегда сможете быстро провести «экстренное обслуживание» в случае необходимости или заменить какие-то детали. Ну и конечно один из плюсов такого HotEnd это сменные сопла. Замена сопла на принтере займет у вас не более 5 минут, и при этом не придется ничего разбирать.

В стандартной комплектации наши принтеры оборудованы HotEnd’ом E3D – V5 с куллером охлаждения.

Обдув для печатной модели

Важно: в стандартной комплектации принтера у нас не идет обдув для модели. Крепления для него изначально предусмотрены в конструкции. Сам обдув состоит из 2 частей: вентилятор который гонит воздух, и печатная насадка, которая выводит воздух в необходимом месте.

Поэтому по факту, чтобы оснастить свой принтер обдувом для детали, вам необходим только небольшой вентилятор, а пластиковую насадку вы сможете распечатать сами. Модель/ли обдува для печати (сразу в .STL или для своей доработки в SolidWorks) поставляется в комплекте.

Концевики

Мы комплектуем принтер механическими концевиками. Они также крепятся на металлическую основу, и имеют возможность регулировки

Так по Y, регулировка происходит движением самого концевика.

По Z, регулируется через винт с пружиной

А по X пластина с концевиком зафиксирована на стяжках, поэтому она может передвигаться по валам на нужное расстояние.

Питание, обдув плат, держатель пластика и рабочая область

Последние, что стоит отметить по «механической части».

Обдув драйверов также крепиться с помощью металлической пластины, всего через один винт, так что, если необходимо сделать что-то с платами, то его легко снять, чтобы он не мешал.

Для полного удобства, мы завели питание в принтер, через отдельный разъем питания с переключателем и предохранителем, это гораздо удобней с точки зрения эксплуатации.

Держатель катушек с пластиком. Нууу он такой… суровый :D Главное держит :) может вмещать до 3 катушек, что в свою очередь удобно при замене на другой пластик.

При модификации принтера, иногда страдает размер рабочий области, но не в нашем случае 8)

Управление

Принтер комплектуется стандартным набором электроники:

• Arduino mega 2560
• RAMPS 1.4
• LCD дисплей с SD - картридером и кнопкой управления
• Блок питания 350 Вт, 12 В
• Нагревательный стол MK2A
  
  

Программное ОбеспечениеВнешний вид

И перед тем, как перейти к самому важному, тому как этот принтер может печатать, покажем его целиком.

Примеры печати

И конечно одно из самых важных, сама печать. Начнем со всеми любимого тестового ботиночка.

Параметры печати:

Cопло 0,3 мм, высота слоя 50 мкм, ABS пластик REC.Параметры печати:

Cопло 0,4 мм, высота слоя 0,25 мм, ABS пластик REC.Параметры печати:

Cопло 0,4 мм, высота слоя 0,3 мм, ABS пластик REC.Параметры печати:

Cопло 0,4 мм, высота слоя 0,25 мм, ABS пластик REC.Параметры печати:

Cопло 0,4 мм, высота слоя 0,25 мм, ABS пластик REC.Заключение:

Дорогие друзья, в заключении хочется сказать: чтобы получить хорошее качество печати, все-таки необходимо иметь хоть какой-то опыт работы с 3D принтером. Печать 'из коробки' с наивысшим качеством реальна, и для того, чтобы хорошо печатать, не нужно быть гением! Просто нужна надежна надежная 'машина'! Мы знаем, что наш принтер может выдавать отличное качество за разумные деньги. ;)



И главное - стоимость KIT-набора:Также можно приобрести уже собранный, готовый к работе 3D принтер Prusa i3 Steel за 39900 р.