Обзор принтера с кинематикой от ultimaker.

В данной статье хочу рассказать о разработке собственного 3д принтера на базе ultimaker original. 

Кинематику ultimaker считаю одной из самых наилучших, она позволяет получать высокое качество печати при больших скоростях. Да, она сложна в настройке, но и не требует потом особого внимания, можно печатать долго и много и получать хорошие результаты. Все детали принтера сконструированы и выполнены под конкретный проект и их нельзя найти в открытом доступе. Кратко опишу характеристики моего принтера и для каких целей разрабатывался данный проект.

1. Технология печати: FDM/FFF

2. Пластик: PLA, ABS, PET, Nylon

3. Размер области построения: 200*200*200 мм

4. Материал корпуса: оргстекло, фанера

5. Количество экструдеров: 1

6. Диаметр нити: 1,75 мм

7. Диаметр сопла: 0,4 мм

8. Скорость печати: принтер в процессе настройки

9. Подогреваемая платформа: да

10. Дисплей: TFT35 V3.0

11. Прошивка: Marlin

12. Интерфейс подключения: USB, Wi-Fi, SD карта

13. Вес

14. Габариты принтера

Принтер изготавливался для печати небольших корпусов и изделий преимущественно из ABS пластика. Печать крупногабаритных деталей и моделей требует огромного количества времени и энергии, затраченной на подогрев стола.

Глава 1. Кинематика

Работа принтера основана на знаменитой кинематике от ultimaker.

Движение по осям X и Y осуществляется за счет двух шаговых моторов типа NEMA17. Они передают свое вращение на валы диаметров 8 мм при помощи ремней 2GT-200 и шкивов 2GT. Это позволяет управлять перемещением экструдера.

Каретки выполнены из PETG пластика. Внутрь кареток запрессована латунная втулка, которая и обеспечивает передвижение на вращающихся валах осей X и Y. Ремни на осях X и Y 2GT длиной 610 мм разрезные.

Каждая каретка имеет натяжитель ремня что значительно упрощает монтаж и обслуживание принтера в процессе эксплуатации. Печатная головка принтера перемещается по валам диаметром 8 мм за счет удлиненных линейных подшипников.

Движение по оси Z осуществляется за счет передачи вращения мотора через стальную муфту на ходовой винт. Он же в свою очередь опускает и поднимает стол, который поддерживают валы диаметром 12 мм и два опорных линейных подшипника. К опорной платформе прикручена латунная муфта с антилюфтом, что позволяет избежать колебаний и люфтов стола по оси Z.

Глава 2. Электроника

Это большая и самая важная глава в постройке любого 3д принтера.

Питание электроники и всех компонентов (кроме нагревателя стола) происходит от блока питания напряжением 24V от всем известной марки MW (mean well).

Управление всем процессом печати происходит с помощью материнской платы Bigtreetech SKR2 в паре с экраном TFT35 V3.0. На плату установлены тихие драйверы Bigtreetech TMC2209-V1.2, которые обеспечивают работу шаговых двигателей через UART. Драйвера TMC2209-V1.2 являются одними из лучших драйверов на данный момент, работают тихо, слабо нагреваются при длительной работе. Чтобы избежать перегрева драйверов и платы, радиаторы драйверов охлаждает турбинный вентилятор 24V.

WiFi модуль встроен в TFT35 экран, это позволяет отправлять на печать файлы напрямую с компьютера через WiFi соединение. Также с экрана можно управлять адресной светодиодной лентой и изменять цвет и яркость подсветки рабочей зоны при печати.

При перемещение стола и хотенда в начальное положение, за их остановку в нулевой точке отвечают 3 механических концевых выключателя.

Глава 3. Хотенд и стол.

На принтер установлен хотенд E3D V6 Volcano.

Состоит из следующих компонентов:

1. Алюминиевый радиатор E3D V6;

2. Биметалический термобарьер;

3. Алюминиевый нагревательный блок;

4. Латунное сопло с выходным диаметром 0,4 мм;

5. Нагреватель мощностью 24V 40 Вт;

6. Термистор стеклянный.

Данный хотенд имеет простую конструкцию и широко распространен среди любителей и профессионалов по 3д печати. Благодаря удлиненному соплу и увеличенному нагревательному блоку принтер при печати может переплавлять большее количество пластика в сравнение с традиционным хотендом E3D V6. За охлаждение радиатора хотенда отвечает 24V вентилятор 3030. А за охлаждение детали во время печати отвечают 2 турбинных вентилятора 24V 4040.

Стол изготовлен из листового алюминия толщиной 4 мм. Регулировка уровня стола производится тремя алюминиевыми колесиками и винтами М4.

К столу приклеен силиконовой нагреватель 220V 500 Вт, нагрев которого регулируется твердотельным реле SSR-40DA.

Такое решение позволяет быстро нагревать рабочую поверхность до нужной температуры. Нагрев стола занимает по времени максимум 2 минуты, что значительно сокращает время подготовки принтера к печати.

Глава 4. Экструдер.

На принтер установлен бмг экструдер, который может быть установлен как в компановке директ, так и боуден. Для этого реализовано быстросъемное крепление мотора и экструдера на печатной головке принтера.

Директ исполнение дает возможность печатать гибкими пластиками. А исполнение в виде боуден, хорошо подходит для печати твердыми тугоплавкими пластиками.

Глава 5. Корпус и его детали.

Корпус 3д принтера изготовлен из фанеры и оргстекла толщиной 6 мм. Деревянные детали покрашены огнеупорной краской.

Корпус получился достаточно жестким, без люфтов и перекосов. Все детали стыкуются идеально. Ножки, ручка для переноски принтера, крепление мотор осей X и Y, заглушки подшипников и петли дверцы выполнены из PETG пластика.

Провода от нагревателя стола уложены в кабельную цепь.

Заглушки подшипников имеют регулировочный винт. С его помощью происходил центровка вала и и фиксация его в одном исходном положении.

Также конструкцией моего принтера предусмотрены выдвижные ящички и купол с термометром. Они применяются когда принтер установлен на столе или на полу. Это дает возможность убрать весь вспомогательный инструмент в ящик, а герметичный купол исключает сквозняки и дает возможность установить такой же принтер над первым. Но так как я оборудовал рабочее место для принтера специальным образом, то необходимость в герметичной камере и ящиков отпала. Об обустройстве рабочего места будет отдельная статья.

Для катушки с пластиком предусмотрено специальное крепление, которое вращается на шпильке М8 при помощи двух подшипников 608ZZ. Благодаря этому нить подается в экструдер очень плавно и исключает дополнительную нагрузку на экструдер.

В заключение прикреплю еще несколько фото моего принтера.