Обзор 3D-принтера Majestic D190

 Представляю обзор самодельного FDM принтера собственной разработки по типу одной из классических кинематик «дельта». Выполнен в пассивной закрытой камере, оснащен экструдером "direct".

Собирать принтер подтолкнула нужда, т.к. мой рабочий принтер (маленькая домашняя дельта BIQU MAGICIAN) пришел в негодность и требует капитального ремонта. Первый же свой самодельный принтер я уже собираю около 4 лет, и он до сих пор не готов, а печатать надо. Проект представленного в обзоре принтера начал перед самым Новым Годом, и в марте 2022 года принтер уже печатал. Честно говоря, сначала хотел просто модернизировать своего «малыша», но когда стал прикидывать, какие узлы нужно заменить, то вышло, что останется от «дельты» только один родной экран. Поэтому решил пока забросить проект первого принтера и спроектировать второй принтер, т.к., по моему мнению, дельту делать достаточно легко и быстро для самодельщика (так оно и вышло).

 Особенность данного принтера заключается в нескольких решениях, а именно: корпус усилен алюминиевыми профилями и закрыт остеклением, система подачи филамента в экструдере типа «директ», направляющие на рельсах, стол с подогревом.Далее более подробно раскрою устройство принтера и некоторые технические решения, которые кому-то могут пригодиться, а кому-то захочется жестко раскритиковать их.

Корпус

  Внутри корпус выглядит классически и основан на скреплении угловых кронштейнов для дельта-принтеров посредством алюминиевого профиля 20х20. Но меня не устроила низкая жесткость конструкции, и тогда я решил совместить увеличение жесткости и возможность легко сделать обшивку с помощью дополнительных угловых профилей: боковые стороны – профиль 60х30х2мм, верхняя и нижняя части - 60х60х2мм.

 Были изготовлены три таких сборки:

 Затем они были собраны в единую раму. Длина рельс в данной конструкции выбрана той длины, на которую передвигается каретка, что позволило разместить натяжной ролик нестандартно на стойках. Таким образом уменьшилась длина ремней. Натолкнул на эту идею брак в фрезеровке китайских угловых кронштейнов (отверстия были просверлены не по центру). Консоль натяжного ролика выглядит так (ось проходит насквозь профиля через 2 подшипника):

 В верхней части расположены оптические датчики с высокой точностью позиционирования и пылезащищенностью EE-SX674A:

 Снаружи корпус обшит досками ламината для пола толщиной 8мм и из них же изготовлены верхняя и нижняя крышки, только сдвоены до нормальной толщины в 16мм.

 Такая обшивка является не только декоративной, но и служит теплоизоляцией. Большие поверхности алюминиевого корпуса без обшивки будут моментально рассеивать тепло.

 Остекление выполнено из листового поликарбоната толщиной 3 мм. Дверь навешана на обычные мебельные петли, предназначенные для крепления стекла. А для установки в перпендикулярной плоскости под них были распечатаны пластиковые подставки. Эти петли хороши тем, что имеют фиксационный поджим в закрытом состоянии, а также хорошо регулируются.

«Подвал»

 В нижней части принтера размещены только блок питания на 500W и твердотельное реле для управления нагревом стола:

 Для охлаждения есть отверстия в деревянном дне, которое прикручивается через ножки, и есть боковое отверстие для дополнительного вентилятора. Пока в нем нет нужды, поэтому место пустое. Стенки «подвала» и «чердака» изготовлены также из алюминиевого профиля, но размером 60х60х2.

Стол

 Стол собран на алюминиевом круглом нагревателе, который жестко прикручен к профилям рамы через стальные проставки. Перпендикулярность настраивается один раз при сборке и далее регулировка стола не требуется. Сверху для большей ровности я положил стекло, затем приклеил к нему магнит и дальше стальной лист PEI. Само покрытие мне не нужно, т.к. предпочитаю печатать на голой стали, смазанной БФ-2 или другим адгезивом. Лист не царапается, не разбивается, удобно отрывать напечатанные детали, но есть и минусы. Магнит держит плохо, поэтому дополнительно стоят зажимы, и его нельзя греть выше 150 градусов. Возможно, стекло в этом «пироге» лишнее, и стол греется из-за него медленно, но зато стекло остается ровным при любом нагреве поверхности.

 Стол греется с помощью силиконовой грелки на 220V и 200W со встроенным датчиком. Так же для пожаробезопасности установлен термостат под грелкой с механическим ручным сбросом:

 На задней стенке на подставке стоит датчик влажности и температуры Xiaomi Mi Mijia Bluetooth Hygrothermograph 2. Удобное устройство, накапливает каждый час данные и передает на смартфон при запросе.

 Общий вид стола:

«Чердак»

В верхней части принтера находится вся электроника и двигатели:

 Материнская плата установлена BIGTREETECH SKR V1.4 Turbo SKR2, драйвер TMC2209 и от них же Wi-Fi модуль ESP07s. Антенна приклеена на корпус экрана. Связь в пределах квартиры очень хорошая. На плату установил операционную систему RepRap Firmware, обновил прошивку в Wi-Fi модуле, настроил связь и забыл о суете с флэшкой от компьютера к принтеру. RRF оказался очень удобен и функционален своим WEB интерфейсом, правда, на экране работает не всё, но необходимые основные функции выполняются отлично. Экран стоит TFT 35 E3 V3.0. Некоторые специалисты утверждают, что все цветные сенсорные экраны глючат и мешают работе принтера. За полгода проблем не заметил, возможно потому, что не дергаю настройки на экране во время печати. Всё, что нужно, есть в WEB интерфейсе.

 Двигатели установлены от HANPOSE типа 17HS4401 (40мм). Мощность у них большая и достаточная для этого принтера, чтобы работать без пропусков на значительных ускорениях (проверял на 5000). Оказалось, что дельта-принтеры плохо держат большие ускорения на краях печатного стола, т.к. для достижения заданного горизонтального ускорения вертикальное на направляющих гораздо больше. Выражается это резкими стучащими звуками, а в центре на том же ускорении работает очень мягко. Путем экспериментов я остановился на ускорении 1000 мм/с2.

 Для охлаждения выбрана приточно-вытяжная система, которая эффективно охлаждает плату и двигатели. Левый вентилятор стоит на приточку, а правый на вытяжку.

Тяги

 Тяги решил сделать из алюминиевых трубок диаметром 8мм, чтобы они выдерживали достаточно тяжелую голову. Для установки шарниров выточил на токарном станке стальные наконечники:

 Затем вклеил их на эпоксидку в трубки. Застывать установил на эталонный шаблон, сделанный из обрезка прямоугольного профиля с вкрученными осями. Это позволит легко и точно изготавливать в дальнейшем новые тяги (всё же шарниры расходный материал):

 Тяги себя оправдали, держатся отлично, но шарниры разбило за 2 дня, хотя были все без зазоров. Пришлось ставить стягивающие пружины, которые вполне прочно удерживают голову от сдвигов в зазорах при печати.

Голова

 Экструдер спроектировал на основе набора деталей для «Sherpa» с двигателем LDO 36STH17-1004AHG. Для корпуса материал выбрал алюминиевый, чтобы экструдер был маленьким, жестким и не плыл от температуры. Также в алюминии легче достичь точности.

 Частичная сборка на стандартном эффекторе выглядит так:

После шестерни снизу установлена направляющая стальная втулка для филамента, которая тоже выточена на токарном станке и точно подогнана по месту. Сталь дольше выдержит агрессивные композиты.

 Полная сборка экструдера:

Сверху установлена пластиковая крышка с каналами крепления проводов, фитинга и вентилятора охлаждения двигателя. Да, пришлось ставить вентилятор на охлаждение, т.к. он значительно грелся на правильных токах, а на малых не тянул филамент. Учитывая закрытый корпус, где температура достигает 60 градусов, вентилятор всё же необходим.

 Масса экструдера без двигателя получилась 69г, с вентилятором 78г, а полностью с двигателем 148г.

 Как вы заметили, эффектор стандартный, фабричный, и экструдер с двигателем не помещается так, чтоб не задевать тяги. Из ситуации вышел таким путем: просто увеличил расстояние между тяг с помощью втулок, а в области двигателя увеличил еще больше. Таким образом сохранилась компактность головы и удалось печатать с максимально возможным радиусом.

 Втулки на эффекторе:

Хотэнд я сначала установил модный от магазина 5A (6 CR 10 Ender-3 1,75 мм BI-Metal Heatbreak):

Он оказался очень неудачным. Термобарьер перегревается и создает пробки на легкоплавных пластиках. Еще и сама конструкция хлипкая.

 В итоге взял стандартный радиатор хотенда V6 от «Треугольников» и термобарьер титаново-медный для него. Этот вариант работает изумительно качественно.

 Нагревательный кубик поставил медный, а для снижения массы обточил грани до разумных пределов.

 Нагреватель стоит от Mellow на 50W и высокотемпературный термистор NF 450C.

 Сопло Trianglelab V6 DLC из закаленной стали, с нанопокрытием.

 Общий вид хотенда:

И всей головы:

Обдув собственной конструкции распечатан пластиком ePA6-CF. Эффективность его не высока из-за маломощных турбинных вентиляторов, но это плата за компактность и маленький вес.

Калибровка осуществляется посредством подключаемого мембранного датчика. Этот способ прост и надежен, хотя есть опасность запустить калибровку без датчика и тогда сопло воткнется в стол. Еще минус, что нельзя калибровать горячий стол.

 Общая масса головы получилась 300г, т.е. 150 вверху и 150г внизу. Такое центрирование масс позволяет избавиться от паразитных вибраций при ускорениях.

 Кабель до головы имеет разъем в корпусе типа D-Sub DB25, что позволяет легко демонтировать голову для обслуживания и ремонта:

Направляющие

 В принтер установлены каретки HIWIN MGN12H и рельсы на 400мм MGNR12. На каретках установлены алюминиевые кронштейны для тяг. Ремни стоят POWGE GT2 LL-2GT RF 2GT шириной 6мм:

Пример работы принтера и результатов распечатки

Это устройство для выдавливания зубной пасты (начало его печати показано на видео). Пластик белый PETG от 3D-Club.ru

Шестерни для ксероксов и струйных принтеров (белые из POM, а черные из ePA6-CF):

 Это циферблат для популярного китайского набора – часовой механизм+стрелки. Показываю, как пример печати во весь диаметр стола. Печатал на скорости 70 пластиком PETG. Именно на этой модели я прочувствовал, как трещит принтер на внешнем диаметре при печати минутных насечек, хотя он справился без пропусков, но был на пределе. Если бы был просто цилиндр, то я бы жесткой работы головы не заметил.

Краткие технические характеристики:

Технология печати: FDM

Камера для печати: закрытая с пассивным подогревом от стола

Область печати: D 190мм, h 216мм

Калибровка: полуавтомат (подключаемый мембранный датчик)

Экструдер: Direct

Температура экструдера: 350С

Диаметр нити: 1,75мм

Высота слоя: 0,05мм и выше

Скорость печати: до 100 мм/с (больше не проверял)

Температура стола: ограничена на 150 градусов С

ПО материнской платы: RRF

Интерфейсы: USB, слот под SD-карту, Wi-Fi

Габариты: Ш-415мм, Г-360мм, В-750мм

Масса: 19кг

Себестоимость: 60 000руб

 Остался один не раскрытый, но важный вопрос. Что делают на лицевой панели уточки?

Одна утка работает оператором 3D-печати, а другая следит за оператором, чтобы не уснула. Эти бесплатные и безотказные работники были любезно предоставлены фирмой BIG TREE TECH вместе с замечательными платами.

(Любые представленные бренды в статье не являются рекламой и несут только информационный характер.)