Project «Terra» Prototype. Часть 1 - Теория

Aitem
Идет загрузка
Загрузка
12.06.2019
1839
26
печатает на Prusa i3
RepRap

Подпишитесь на автора

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

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

12
Данным постом я начинаю цикл статей о постройке своего принтера под кодовым названием «Project «Terra»

Забегая в перед, хочу пояснить, что данные посты будут относиться к прототипной версии, которая создается для проверки чертежей, идей, функционала, удобства и т.д. Так что, не стоит ругаться в комментариях на резьбы в акриле, и большое количество печатных деталей. Конечная версия принтера может существенно отличаться от прототипной. Также, данный принтер не создавался как «народный» принтер и не собирается конкурировать с ZAV, тумбочками и прочими принтерами заслуживших народную любовь.

Сам проект сейчас находится на стадии минимально необходимой для начала сборки прототипа. Еще не проработаны до конца портал, каретка, натяжитель ремня, крепления концевиков и прочее мелочи.

Начать повествование хочу с постановки ряда требований и хотелок которые я поставил перед собой при конструировании данного принтера, а также разбора чертежей и пояснения некоторых моментов.

Требования
  • Тех. характеристики: рабочая область 30x30x30, два экструдера, кинематика H-bot
  • Максимальная ремонтопригодность, а именно, обеспечить простой и удобный доступ до всех элементов принтера
  • Вынести двигатели за пределы термокамеры
  • Разделить механику и электронику
  • Выставить все рельсы H-bot в одну плоскость (никакой функциональной или практичной пользы это не несет, просто моя хотелка)



Основная идея

Основной идеей и предпосылкой к созданию принтера послужил тот факт, что для построения принтера достаточно двух взаимно перпендикулярных плоскостей. Я опущу долгий рассказ как в поисках конечного варианта у меня получались типичные кубоиды, что то ZAV подобное и т.д. (а вышел Sapphire S =) ). В итоге конечный вариант получился только с 5-той полной перерисовки с нуля всего принтера.

Возвращаясь к идее двух плоскостей.
  • Первая плоскость - верхняя плита под H-bot. По мимо кинематики, на ней также размещены все остальные двигатели: оси Z и двух экструдеров.
  • Вторая плоскость - плита к которой с одной стороны крепятся валы оси Z. С другой стороны - вся электроника и крепления катушек.

Естественно, данная теория работает при условии достаточной жесткости обеих плоскостей и их жесткого взаимного расположения, но это, как говорится, детали.

Дальше немного скриншотов поясняющие все это дело:

Общий вид
Вид сзади
Вся электроника скомпонована в одном месте. Пространства достаточно чтобы разместить любую мат. плату и стандартный бок питания (или компьютерный в SFX форм факторе) . На месте мосфета для стола, можно разместить твердотельное реле для питания стола от 220. Как раз рядом находится входной разъем.

При этом можно организовать раздельное охлаждение электроники и двигателей
Вид спереди
Вид сверху
Как видно на изображениях выше, данная компоновка позволяет нам получить доступ до абсолютно всех механических частей принтера (H-bot, ось Z), ремни, рельсы, швп, при этом не переставляя и двигая принтер. Рельсы принципиально закреплены на верхнюю плоскость дабы обеспечить их легкий монтаж и обслуживание. Да, знаю что многие предпочитают крепить их снизу во избежание их запыления, но считаю что удобство монтажа и обслуживания важнее.

Ось Z

Отдельного внимания заслуживает привод оси Z. По началу хотел использовать обычную трапецию. С ней пришлось повозиться, по скольку двигатель никак не получалось разместить соблюдая требования описанные выше. Решение удалось найти в ШВП, а именно в их опорах BK/BF10.
На валу ШВП размещен пулей на 40 зубов, и через 180 зубовый ремень соединен с мотором. В целом, данная компоновка мне видится крайне удачной, по скольку позволяет увеличь крутящий момент, вроде как ременная передача считается безлюфтовой и соответственно избежать люфтов, стол не упирается и не висит на валах двигателя, а прочно упирается в опору BK10. Также это не гарантия от воблингов, но как минимум избавляет от проблемы несоостного расположения валов двигателя и трапецииШВП. Ну и самое для меня важное, двигатель теперь легко доступен, а не спрятан в подвал.

Раз уж заговорили о оси Z, пару слов о консоли стола, а именно её крепления к гайке ШВП и линейным подшипникам
Как видно я сделал прорези для возможности съема консоли без разбора валов и ШВП.

Корпус

Тут все просто. Рама принтера собирается из конструкционного профиля 30ки, и обшита по верх 4-х миллиметровым композитом или акрилом. Сама рама представляет собой перевернутый табурет на ножки которого закреплена верхняя и задняя плоскость. В этом и основное сходство с Sapphire S. Честно признаться, когда я увидел данный принтер у меня знатно прибавилось мотивации.

Рама принтера
Рама с обшивкой
Ну и все в сборе
На этом у меня все. В следующих постах речь пойдет уже непосредственно о сборке прототипа.

С нетерпением жду ваших вопросов и предложений.

Подпишитесь на автора

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

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

12
Комментарии к статье

Комментарии

12.06.2019 в 12:01
0

Здравствуйте. А голова - химера? Или же будет механизм отката второго сопла?

12.06.2019 в 12:05
0

Здравствуйте.
Да, в данный момент проектирую под химеру с вулканами. Над подвижными соплами пока только думал, но еще ничего не проектировал )

12.06.2019 в 12:39
0

Удачи в проекте! Будет интересно посмотреть на итог.

12.06.2019 в 13:33
1

рабочая область 30x30x30
консоли стола
Задумайтесь.
Подозреваю - у Вас не было опыта сборки/эксплуатации большеформатного принтера.

12.06.2019 в 13:35
0

Не было, но скоро будет.

12.06.2019 в 16:44
0

Даже для меньшего стола я бы не делал консоль. Первый принтер у меня был с консольным столом. Больше не будет :)
Две рельсы и три винта - самое то.

12.06.2019 в 13:54
0

Тоже моделирую принтер с областью печати 30-30. 
На мой взгляд подобный стол слишком тяжелый,  надо 4 вала. Для его крепления. Иначе будет вибрировать сильно при смене слоя. Это и на столе 20-20 заметно.
  Hbot кинематика тут не прокатит. Балку будет перекашивать, геометрия по краям стола чуть уедет.
Проектирую   на core xy,  Ремень длинный, но 10мм и от  gates. Они у них плохо тянуться, думаю будет норм.
И да, еще закладываю место под разные действия, возможно под смену голов с их автоматической парковкой. 
Удачи в проектировании.

12.06.2019 в 14:13
0

Наверняка вас и уважаемого xolodny смутила тоненькая консоль на чертежах.
На чертежах отображен 'примерочный' вариант для понимания размещения стола, каретки, и тд, Я прекрасно понимаю, что на таком вылете тяжело обеспечить достаточную жесткость консоли. И если обратите внимание, то линейные подшипники и гайка ШВП расположены фланцами вверх, что позволяет нам без потери полезного перемещения наделать ребер жесткости на самой консоли.
Да и в целом по поводу консолей, считаю что они имеют право на существование, ведь все упирается в их достаточную жесткость, и качества валовлинейных подшипников, или же поставить рельсов.

12.06.2019 в 16:48
0

На картинках не совсем понятно - вроде рельса лежит на какой-то балке, но непонятно как балка крепится к кареткам Y - через ролики чтоли?. Я бы её прямо сверху на каретки и крепил напрямую.

12.06.2019 в 21:39
0

Мне и самому пока не понятно )) Сейчас же собрано недоразумение из алюм. профиля и печатных деталей - опять же сугубо для проверки чертежей, перпендикулярностипараллельности ремней. 

В конечном варианте склоняюсь ближе к Геркулесу, где портал собран из бутерброда фрезерованных деталей. Фото из поста   

[IMG]https://3dtoday.ru/upload/resize_cache/main/696/940_1080_1/696010ca2d78d7208158b77a649f2062.jpg[/IMG]

13.06.2019 в 05:31
0

Насколько я понял такая конструкция сделана чтобы не крепить подшипники консольно? По крайней мере в этой конструкции я точно не использовал бы печатные детали, только алюминий.
Так по-моему лучше крепить балку прямо на каретку сверху, а ответная деталь может прямо к балке прикрепляться снизу (и рельсу тоже снизу). Т.е. сделать наоборот от того, что сделано сейчас. Так крепче будет. И тогда нижняя деталь может быть печатная, поскольку на геометрию она не сильно влиять будет, только подшипники поддерживать.

12.06.2019 в 19:00
0

Каждый раз корячиться в зад принтера, что бы поменять филамент.
Функциональность нужна, а не показуха.

13.06.2019 в 05:38
1

Подтверждаю, из личного опыта. Не удобно каждый раз лезть на заднюю стенку принтера чтобы сменить катушку. А если при этом придётся ещё и на экструдере лапку прижимную каждый раз нажимать - то процедура ещё больше усложняется.
Оптимальнее в этом случае катушки размещать на боковых стенках, может даже внутри принтера, как у E3D сделано.

12.06.2019 в 21:16
0

а мне идея зашла, что то похожее давно рисовал себе)

12.06.2019 в 23:17
0

хм...
Вынесение моторов норм штука, это работает.
Но на мой взгляд ниочень, ну просто тупо не удобно, но эффективно.

12.06.2019 в 23:19
0

А что именно не удобно?

12.06.2019 в 23:20
0

хм...
Честно?)

12.06.2019 в 23:31
0

Конечно )

12.06.2019 в 23:39
0

хм...
Когда машина от 30 кг и нет кругового доступа это не удобно, очень...
Немного не оптимально расположены центры равновесия, смещение на лицо будут, хотя это в принципе присуще данным системам но это чуть более чем все, если за корпус.

13.06.2019 в 11:24
1

'Основной идеей и предпосылкой к созданию принтера послужил тот факт, что для построения принтера достаточно двух взаимно перпендикулярных плоскостей.' - дальше ждал ноухау ваше но так и не дождался.
Кстати не обязательно 'взаимо перпендикулярные плоскости' ;-)

12.07.2019 в 14:32
0

Согласен. Плоскости вообще могут быть не нужны. Вот, например, https://3dlaboratorio.ru/3d-printers.htm 
или вот 


13.06.2019 в 12:10
0

А где же экран, конструкция предполагает только удаленное использование ?

13.06.2019 в 12:27
1

Вот эта часть мне кажется будет слабым местом, я бы прорезей в этом месте не делал, а замест этого  развернул бы экструдеры наружу заодно и доступ появится для легкого обслуживания

13.06.2019 в 12:39
0

Да, вы совершенно правы. У меня есть в черновиках вариант с повернутыми эструдерами. Честно признаться, уже и не помню почему оставил именно этот вариант. Скорее всего, в конечной версии разверну их. И мне тоже казалось это место не совсем надежным, но на практике все держится достаточно жестко (даже будучи собранным из акрила) и на данный момент не вызывает нареканий

12.07.2019 в 15:31
0

Предлагаю обратить внимание на  этот узел (1). Он явно избыточен для простой фиксации верхней точки оси вращения вала. Посмотрите какие силы будут на него воздействовать. Только натяжение ремня, которое вы будете осуществлять руками, а не монтировкой от автомобиля. Килограмм 5 на см. кв. максимум. Соответственно, заменив его на печатный кронштейн с запрессованным подшипником вы получите принтер на полкило легче. 
(2). Второе. Зачем вам редуктор для привода ходового винта Z-портала? Предположим, что вы наполнили со 100% заполнением весь ваш рабочий объем пластиком PLA. Считаем вес. 0,00125 кг/см3*(30*30*30см)=33,75 кг. Расчет осевого усилия передачи винт-гайка. Берем за основу распространённый ШД 8401 у которого крутящий момент 26Нсм=2,651 кг.см, винт трапециевидный D-8мм, шаг 2 мм. Используем для простоты вот этот калькулятор и получаем, что даже при КПД пары винт-гайка 60% осевая сила составит 49,97 кгс. Можно предположить, что указанный шаговик справится с удержанием вашей детали. Можно сэкономить на многозубой шпульке.
P.S.Пренебрежительное отношение к печатным деталям требует обоснования. У меня, к примеру, много напечатанного трудится исправно уже больше года. Если деталь правильно спроектирована, то она будет надёжно и долго работать. 

13.07.2019 в 12:38
0

Добрый день.
Сам ШВП - это моя личная хотелка, ничем не обоснованная.
По поводу крепления ШВП - это его стандартное крепление, по этому его и использовал, да и продаются они, как правило, в комплекте. К тому же данное крепление удерживает весь вес стола. 
На счет редуктора - он получился из другой моей хотелки: вынести двигатели за пределы рабочей области, и обеспечить удобный доступ к ним.  Вот и получилась ременная передача.  40 зубовая шпулька используется сугубо для повышения числа шагов на мм, а увеличение крутящего момента - лишь приятное дополнение.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Angelina Jolie as Lara Croft

Sapphire Pro cura profile

Еще одна самоделка, и понял, что ничего не знаю

Учусь красить

Домик для кнопки звонка.

Ender 3d