Двухзонный подогревной стол для 3D-принтера Cheap3D V300. Часть 1. Изучаем готовое.

Cheap3D
Идет загрузка
Загрузка
27.07.2015
34698
40
печатает на Cheap3D V300
Техничка

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.

17
Статья относится к принтерам:
Cheap3D V300
Сегодня мы расскажем о том, как спроектированы подогревные платы для RepRap'ов.

Зачем нужен подогреваемый стол?

Подогреваемый стол (heated bed) значительно улучшает качество печати, сохраняя выдавленный пластик теплым, тем самым, защищая его от выгибания. Выгибание (warping) - частая проблема при 3D печати, является следствием неравномерного остывания детали. Особенно сильно эффект проявляется с ABS-пластиком.

Внешние стороны детали остывают быстрее, чем внутренние (а давно напечатанные - быстрее свеженапечатанных) и в результате на углах модель начинает выгибаться, отслаиваться от стола (приподнимаются уголки), а на больших моделях происходит расслоение:
Первый способ борьбы с деформациями модели - увеличить адгезию пластика к столу, создавая противодействие изгибающим силам. Вариантов немного:
  • Подготовить поверхность печати: тонкий слой клея ПВА, растворенный в ацетоне ABS-пластик (т.н. ABS-juice), термоскотч (каптон), синяя малярная лента (именно синяя!), оргстекло, лак для волос, '3D-лак', ситалловое стекло, сахарный сироп и, похоже, народ уже перепробовал всё, что можно положить, намазать или наклеить. :D

  • Печать детали на подложке (raft). Подложка увеличивает площадь соприкосновения со столом, поэтому углы модели гораздо труднее оторвать от стола. Бывают цельные подложки, либо отдельные на углах, именуемые 'ушами'.

Оба пути могут использоваться одновременно, иногда от отчаяния даже приклеивают скотчем 'уши' к столу.

Но даже этих способов не всегда достаточно, чтобы сохранить модель, поскольку изгибающие силы могут быть слишком большими. Выручит подогреваемый стол. Он поддерживает температуру модели выше точки деформации (HDT) - для ABS-пластика это около 96 градусов - в течение всего процесса печати. Это гарантирует, что пластик будет оставаться податливым и не начнет скручиваться, отрываясь от стола.

В комбинации с термокожухом вполне можно печатать объемные модели из ABS. Еще не стоит забывать, что к горячим поверхностям пластик пристает лучше. А некоторые составы, намазываемые или наклеиваемые на стекло (например, любимый нами клей ПВА), вообще работают только в горячем состоянии, а в холодном пластик к ним совсем не липнет. В общем, подогревной стол - Must Have.

Пытаемся купить готовое

Разумеется, прежде, чем разрабатывать и заказывать что-то уникальное, сначала имеет смысл посмотреть готовое у друзей-китайцев. А здесь - облом: область печати нашего принтера Cheap3D V300 - 300х300 мм. Выбор подогревных плат на такую область крайне невелик. По сути, нашли всего одну модель у китайцев и одну у коллег-американцев.

Подогреваемый стол - это обычно бутерброд из рабочей поверхности (чаще всего стекло или алюминий), на которой собственно и печатает принтер, и нагревательного элемента, который как-то прижимают к этому стеклу.

Нагреватель в подавляющем большинстве случаев - это печатная плате со змеевидным рисунком проводящего слоя. Еще встречаются гибкие нагреватели - силиконовые, полиимидные.

Первая модель

Плата от Колина Фаррера из MakerFarm 12'x12'. Цена - $46.50 'там'.

Размер платы - 305х305 мм. У вас уже закрались сомнения, как на таких размерах можно обеспечить область печати 300х300 мм?

Реклама и логотип на всю поверхность - это, конечно, хорошо. Но нам кажется, миллиметровая сетка была бы более полезна. Переворачиваем плату нагревателями вверх и видим, что нагреватели не покрывают область печати полностью. И проблемы от этого мы чуть позже увидим на тепловизоре.

Реальная подогреваемая область платы - 270х290 мм, а не 300х300 мм:

Вся зона нагрева состоит из 10 одинаковых нагревательных цепей-прямоугольников, с проводником, уложенным зигзагом. Видимо, MakerFarm не заморачивались с расчетами нагрева и даже пожертвовали реальной площадью во имя скорости и простоты разработки. По клику на картинку видно, как расположены зоны:

Приступим к тестированию нагревательных способностей. Подключаем напрямую к блоку питания.

В первые секунды плата потребляет 30 А. ATX-блоки ее уже не потянут, но относительно недорогие 12В/30-амперные китайские БП вполне подойдут. Потребление прогретой платы - 22.5 А.

По мере прогрева видим на тепловизоре, как сильно раскаляются боковые шины, подводящие ток к нагревательным цепям. Плата еще не успела прогреться до 100°C, а сбоку уже все 160°! Через узенький (на тепловизоре аж белый) участок шины течет ток 9 из 10 змеек, для него это слишком:

Спустя 10 минут плата полностью прогрелась. О равномерности прогрева даже и речи не идет: в то время как по центру 130°C, на дальних углах 75°C, а на ближних можно жарить яичницу: 180°C. И это на верхней стороне платы, где неравномерность уже частично сглажена слоем текстолита и сплошной медью!

Что ж, не сказать, что это Epic Fail - печатать плата позволит. Но у пользователей обычно нет тепловизора, и они об этом никогда не узнают :)

Но у нас тепловизор есть, и такая конструкция расстраивает. Плюс - плата дорогая и определенно не даст нам полностью раскрыть область печати 300х300 мм.

Вторая плата

Какой-то Noname от от китайцев с aliexpress. Цена – $37.50 с доставкой.

Нужно больше надписей! Еще больше бесполезных надписей, которые никто не читает, причем на каждой стороне!

Размеры платы 327х327 мм. Смотрим на зону нагрева – действительно, честные 300х300 мм. Выглядит странным, что нагревательных цепей всего 6, а не 10, как у предыдущей платы. Проверяем - оказывается, плата 24-вольтовая. Печально: мало того, что нужен будет второй БП: для всей электроники и для нагревательной платы, так еще и БП на 24В встречаются реже и стоят дороже. Собственно, на этой плате мы и гоняли наш принтер на "Гик Пикнике".

При включении плата потребляет 12.2 А. После прогрева – 9.5 А. В пересчете на 12В – мощность примерно та же, что и у платы от MakerFarm. Равномерность прогрева лучше, чем у предыдущей:

Боковые шины спроектированы более правильно - никаких перегревов на углах. Точнее, спроектированы они точно так же (никто их не проектировал), но из-за уменьшения количества цепей, 24-вольтовости и снижения тока в 2 раза – нагрев в этих местах не так проявляется:

Вывод: Чуть лучше, но 24В не вписывается в идею с одним блоком питания. Отдельно отметим отверстие в центре платы под термистор. С одной стороны, клеить термистор на рабочую поверхность, а не на плату – более правильно, с другой – увеличивается задержка обратной связи, и отклеивать его каждый раз от стекла, когда его надо снять – непросто. А не заклеивать его вообще - может выпасть или показывать погоду на Марсе.

Третья плата: RepRap MK2a

Эту проверили чисто для галочки, т.к. зона печати очень маленькая. Тоже китайский ноунейм по чертежам RepRap MK2a, но стандартным размером 200х200 мм. Если у вас RepRap – то похожая плата у вас, скорее всего, и стоит.

Внешне выглядит, как уменьшенная копия предыдущей. Все те же безумные надписи, которые никто не читает (с):

Плата потребляет 12В/10А на старте и 7.8А после прогрева. Вполне, хотя и с трудом, тянется ATX-питальником. По равномерности прогрева ничего нового нет – все так же, как и у предыдущей:

Итог: Готовое не подходит. Каждая вторая плата (из двух протестированных :)) не может похвастаться полной 300х300 мм зоной нагрева. И самое печальное - некоторые платы не могут справиться даже со своей основной функцией – обеспечением равномерного прогрева!

Да и сверху хочется красивую сеточку!

Хочешь сделать хорошо – сделай это сам. Как мы делали хорошо, били стекла, и что из этого всего получилось - в следующей статье :)

А оставить предзаказ на 3D-принтер Cheap3D V300 можно у нас на сайте

[SIZE=1]источники картинок: 3D Universe, RichRap, RichRap, Roy Smith, MakerBot, a3393341, Think3dPrint3d

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.

17
Комментарии к статье

Комментарии

27.07.2015 в 19:14
3

Из этой статьи я понял что MakerFarm говно, а китайский ноунейм за 300р норм. Так?

27.07.2015 в 19:22
1

Не совсем. Noname такое же Г, но скрытое. Плюс в ноунейме еще и металлизация платы есть, и куда толщина дорожек уедет от партии к партии - неизвестно.

Основное - что не удалось купить сразу хорошую плату 300х300 и пришлось колхозить изобретать :)

Между строк - что платы никто даже не пытался рассчитывать. Нарисовали змейку - и ладненько :)

27.07.2015 в 21:35
0

Возможно, промышленно никто нагреватели не считает, но вот расчёт ширины дорожки печатной платы, а вот реп-рап проект с рассчитанным таким образом нагревателем.

27.07.2015 в 21:46
1

Это несколько упрощенный расчет. Делать один нагреватель на всю плату - получить полный отказ в случае перегорания или перетирания дорожки. 

Просто рассчитать сопротивление куска меди - проблем-то нет. Проблема уложить несколько параллельно соединенных нагревателей так, чтобы они все грелись одинаково и на требуемую мощность. Возьмите ту же плату от MakerFarm из статьи выше. Можно было убрать чрезмерный нагрев углов, увеличив там ширину жирной шины. Но тогда пришлось бы уменьшить ширину нагревалок, а для сохранения сопротивления - изменить их толщину и/или длину. Да еще и сделать так, чтобы голова змейки пришла на одну шину, а хвост - на другую. Вот это уже нетривиально :)

А в нашем случае плата еще и двухзонная: 150Вт в центре / 300Вт вся. Здесь совсем 'труба', пришлось спецсофт писать. В следующей статье расскажем :)

27.07.2015 в 19:26
0

Хорошая статья! Когда следующая?!

27.07.2015 в 19:36
0

Скоро :)

27.07.2015 в 22:19
0

Не думал, что это проблема. В свое время делал подогрев для ванны из листового полипропилена. 5 лет назад с силиконовыми термоматами под размер заказчика не было особых проблем. Выходило не особо дешево, конечно, но для размеров в десятки сантиметров - вполне обозримые суммы. Хороший ПИД вышел гораздо дороже.

28.07.2015 в 13:39
0

Силиконовый/полиимидный термомат - выход, но сделать его двухзонным - тоже нетривиально. Ну и дороже в разы, чем печатная плата. А у нас девиз при разработке принтера - не кроить на качестве, но экономить :)

27.07.2015 в 23:18
0

А какой тепловизор вы используете?

28.07.2015 в 13:40
0
29.07.2015 в 12:12
1

Статья занимательная, однако есть но. Тестирование, по крайней мере складывается такое вечатление, проводилось не в полевых условиях.:) Тепловизор дает картинку максимума, но вот интересно было бы посмотреть на рабочий сендвич. Платформа, теплоизолятор, плата подогрева, стекло. При этом наличие терморезистора было бы желательно, дабы продемонстрировать реальную картину нагрева.

29.07.2015 в 17:13
0

В 'боевых' (с установкой на принтер) условиях тоже немного погоняли. Но там тепловизором сложно снизу подлезть (т.к. теплоизолятор), а сверху на стекле примерно та же картина, что и без стекла.

29.07.2015 в 22:58
0

А какое стекло применялось? Не было просадок по краям? Насколько температурная градация отличалась от исходной, без теплоизоляции и стекла?

30.07.2015 в 08:19
0

Обычное оконное 2мм, 3мм. Со шлифовкой краев и без нее. 
Картинка на стекле полностью совпадает с картинкой без него. Включая все неравномерности.

Что вы подразумеваете под просадками по краям?

30.07.2015 в 09:34
0

Оконная двойка пошла? Замечательно, а то здесь проходило, что трескается. Хотел бы уйти с четверки.
А просадка по краям - резкое изменение температуры от центра к краям. Причем если на вашем тепловизоре градация достаточно плавная, то, по моим ощущениям, мой стол имеет более резкий переход. Очень ощущается при печати абс. Отсюда и вопросы.

30.07.2015 в 18:19
0

По идее и исходя из смысла температурных напряжений, двушка будет колоться меньше, чем четверка. Т.к. стекло - это теплоизолятор. Двушка прогревается моментально, 4ка - с перепадами.

Впрочем, у нас от обычного циклического нагрева стекла ни разу не лопнули. Приходилось серьезно фантазировать, чтобы их расколоть. В следующей статье расскажем.

30.07.2015 в 19:08
0

При нагреве минеральных стекол и зеркал толщиной 3 и 4 мм до 120-125 градусов (именно температура верхней поверхности стекла измерялась, стекло специально грелось выше с превышением штатного режима нагрева для ABS 110-115 град. для проверки, использовалась нагревательная пластина 200x300 мм ) лопались отлично, проверено не раз. Лучше не рисковать все же, если планируете длительный цикл печати использовать и работать с термостойкими стеклами. Мы перешли на Robax, но оно дороговато и его термостойкость с огромным избытком, а так, в принципе, хорошо подходит закаленное стекло, оно перепад температурный хорошо держит. Обычное минеральное стекло 2 мм я бы поостерегся использовать при превышении 100 град. нагрева.

30.07.2015 в 21:21
0

Мы почти неделю их гоняли. Постоянно грели и охлаждали. Ни одно стекло из кучи протестированных не лопнуло от простого нагрева/охлаждения. При внешней поверхности стекол 100...125C - никаких проблем не заметили.
Ссылка на ваши исследования есть?

У нас они начали лопаться только при циклических издевательствах: нагреве одного угла платой, охлаждении другого угла ниже 0 элементом Пельтье, потом переворачиванием стекла, и так много-много раз.

Может у вас стекла некачественные были?

Да и на реальных принтерах у нас ни одно стекло не лопнуло более чем за год печати. Думаем, что спец.стекла - совсем не необходимая вещь, и эти деньги лучше направить на жесткость конструкции или там двойной экструдер в базе.

30.07.2015 в 21:48
0

Работаю на 4мм матовом стекле (но сейчас использую гладкую сторону, т.к. матовую испортил неудачным снятием модели из АБС). Нагреваю по показаниям до 115, при протирании мокрой тряпкой виден пар. Полет нормальный. И это при вполне удовлетворительном по скорости прогреве. То, что стекло при таком прогреве может лопнуть - не верю. В литровую банку залейте крутой кипяток - далеко не каждая треснет, и это при огромном градиенте температур. Что уж говорить о скорости прогрева в несколько минут.

30.07.2015 в 22:47
0

 эти деньги лучше направить на... или там двойной экструдер в базе.
Золотые слова! )) Сам давно сторонник использования второго экструдера для формирования подложки из водорастворимых поддержек (при условии хорошей совместимости с основным модельным материалом). В этом случае нагревательный стол и пляски с неравномерностью его нагрева вообще не нужны будут, а равномерное термостатирование камеры можно (и нужно) будет решать уже другими методами. Но как-то пока не особо получается у производителей с обеспечением высокой точности при использовании двойных экструдеров, да вы и сами прекрасно все знаете.
Может у вас стекла некачественные были?
Обычные оконные стекла и зеркала из стекольной мастерской на строительном рынке. Толщины 3 мм и 4 мм. Нагревательный элемент 200x300 мм такой использовался (питание 24В), насколько у него неравномерное распределение нагрева по площади  точно прям не измеряли. Под рукой был электронный термометр типа  этого, по краям спад составил по сравнению с центром порядка 5-8 градусов (при нагреве до 120-125 град .). Это у вас просто очень качественные попались :D. 
Ссылка на ваши исследования есть?
Опыт скорее чисто эмпирический, среднеквадратичное отклонение не высчитывал, кривую Гаусса не строил 8). Просто извели порядка 6 стекол и зеркал и отказались в итоге от обычного минерального. На стеклокерамику Robax выбор пал из-за значительно более низкого КЛТР и существенно более высокой (~30%) теплопроводости (да, т.к. это стекло для каминов, то оно обладает повышенной теплопередачей, чтобы повысить общий КПД камина). Не исключаю, что это актуально только в нашем конкретном случае.Но если ' в человеке все должно быть прекрасно', то в 3D принтере все должно быть надежно. Уж коли предусмотрен нагрев в пределах 100-130 градусах, то лучше заранее позаботиться о стойкости подложки. Если уж совсем принципиально, можно под видеозапись лопнуть, но оппонент всегда может аргументировать, что стекло попалось некачественное. Давайте испытаем наше, потом ваше, и сравним :)
Вот здесь, в последнем абзаце, кратко и вполне информативно про термостойкость стекла.

30.07.2015 в 23:36
0

Вот у нас стекла тоже из обычной стекольной мастерской, но мы после недели лопания пришли к противоположному выводу, что как раз нет никаких проблем поставлять обычное стекло.

На видео мы снимали, в след. статье покажем.

Вопрос: а вы кромку стекла шлифовали? И линия лопнувшего стекла как выглядела?

30.07.2015 в 23:48
0

Да, кромка шлифовалась в мастерской от порезов. Каюсь :oops:, фотографии битого стекла не делал, сразу в мусор. Я постараюсь на след.неделе заснять процесс, чтобы наглядно было. Линия выглядела очень изогнуто-витиевато, сегменты с округлыми краями ( в смысле границы плавные между кусками, сама кромка естественно под прямым углом) наподобие пазлов.
Думаю, 'золотая' середина - использовать закаленное стекло. По цене оно вам в общую себестоимость аппарата внесет не особо больше, чем обычное, зато запас таки будет. А вот пойдут нити, требующие подогрев до 130-140 град, что пользователь делать будет с обычным оконным стеклом?  К тому же каленое стекло бьется на множество безопасных кусков, а вот с обычным, урони его пользователь на пол, возможны разные нюансы :cry:

31.07.2015 в 08:49
0

Витиевато-изогнутая линия - точно от темп. напряжений. 

Думаю, 'золотая' середина - использовать закаленное стекло.
Закаленное стекло мы пока особенно бить не пробовали, но, по идее, оно должно быть еще хуже оконного. Оно же уже с напряжениями идет.
А вот пойдут нити, требующие подогрев до 130-140 град, что пользователь делать будет с обычным оконным стеклом?
Будем решать проблемы по мере их поступления 8)
К тому же каленое стекло бьется на множество безопасных кусков, а вот с обычным, урони его пользователь на пол, возможны разные нюансы
Ну так-то и катушку пластика можно на ногу уронить.

31.07.2015 в 13:46
1

Закаленное стекло мы пока особенно бить не пробовали, но, по идее, оно должно быть еще хуже оконного. Оно же уже с напряжениями идет. 
Тут никаких идей быть не может - все давно изучено, оно по определению существенно превышает оконное по термостойкости (резкий перепад температур по ГОСТ порядка 100 град. держит гарантированно). Ради бога, я вас ни в коем случае не переубеждаю ни в чем, используйте, что сами считаете нужным. ;) 

31.07.2015 в 18:57
0

Ну у нас и оконные стекла от нашего поставщика (с) не лопаются. Впрочем, с закаленными тоже попробуем. Там две проблемы: они совсем не всегда идеально ровные из-за закалки, и, главное - их надо сначала резать в размер, а потом уже калить.

31.07.2015 в 02:10
0

Спасибо за информацию. Сейчас было четыре часа непрерывной печати на стекле 2,3мм (суммарно больше). Вроде оконное. Четверка хорошо шла с пла, а абс кочевряжился. Температура  стола 95-97°. Стол чистый, без 'элексиров':), на конце четвертого часа началась деламинация края. Но это место такое, заколдованное. Что в начале, когда подогреваемого стола не было, что сейчас. Печаль-тоска калибровочная.:)

31.07.2015 в 08:50
0

Ацетоном протереть, насухо высушить, ПВА тонким слоем и забудьте про отклеивание уголков :)

31.07.2015 в 11:18
0

Теплая вода, сода или жидкое мыло, вафельное полотенце и вуаля.:D  Просто место есть одно, заколдованное. Как в анекдоте про ВАЗ.;) Я категорически против костылей. Если производитель пишет в инструкции к применению про манипуляции с ПВА, лаком и др. как обязательное условие работы-это одно. Если 'рекомендует'- то по дефолту устройство должно работать как есть. Все, конец абзаца.;)

31.07.2015 в 18:54
0

Должно, но если есть вещи, с которыми печать сильно упрощается, почему бы их не использовать? Скажем, iPhone 4 нужен был чехол, чтобы рукой не замыкать антенны :)

29.07.2015 в 17:37
0

Странное вы выбрали название для принтера.Cheap переводится не только как 'недорогой', но ещё и как ' неполноценный','некачественный'.Не думали о ребрендинге?

29.07.2015 в 19:17
0

В современном английском слово Cheap такого значения не имеет. Ну т.е. примерно такое же, как русское 'дешевый'. Не заморачивайтесь. 

Успех продукта обеспечивается его качеством, заботой о покупателях, ценой, уровнем поддержки, а названием - в последнюю очередь :)

29.07.2015 в 21:54
0

Имеет. Неоднократно наблюдал такое. В американском английском точно. Тоже, когда увидел ваше название как-то удивился сначала...
low cost - недорого, низкие цены. А вот cheap - дешевка,фуфло и тп. Вы не обижайтесь, но это английский.;)

Успех продукта обеспечивается его качеством, заботой о покупателях, ценой, уровнем поддержки, а названием - в последнюю очередь :)
Из всего этого только цена не имеет значения. Очень много именитых зарубежных брендов не выводят свои продукты в РФ под теми названиями, которые известны там. Потому, что по-русски звучат неблагозвучно.

30.07.2015 в 06:29
1

Насчет значения слова - не соглашусь, ни разу в личном общении такого оттенка не проскакивало.

Давайте мы сначала хороший продукт на рынок уже выпустим, а потом уже с вами будем попивать чай и обсуждать веяния мод :)

01.08.2015 в 10:11
0

я себе гравернул стол сам, рабочее поле у ИГиП 285х285. изначально и планировал отдельный бп 24в для этого. сделал не разбивая на секции единой дорожкой на все поле. тепловозора нет к сожалению. работает нормально. но видимо промахнулся с шириной дорожек сопротивление отличается от расчётного (цифру щас не вспомню) в большую сторону. греется после 70°С медленно, до 100°С минут 12-15.

01.08.2015 в 10:15
0

где посмотреть на ИГиП 285х285 Макс?

01.08.2015 в 10:26
0

так я и сюда где-то бросал фото, и в вк есть.

24.10.2016 в 13:30
1

Вывод - лучше своими руками и не покупайте Cheap 3D, а то к такому принтеру хрен кровать подберешь)

24.10.2016 в 13:42
1

Сомнительный вывод. Наоборот, покупайте Cheap3D - в нем единственном нормальная, не китайская, правильно спроектированная кровать. Более того - даже если своими руками, лучше кровать от Cheap3D поставить :)

24.10.2016 в 16:10
1

А вот давайте по лайкам и увидим чей вывод лучше. Мой коммент про вывод и Ваш про Сомнительный вывод коммент. Читающие голосуйте =)) По результатам лайков и увидим

24.10.2016 в 16:19
1

Еще более сомнительное предложение :)
Может хоть скинете сначала статью, технический анализ, производителей, продавцов, испытания любой другой кровати 300х300? И потом будем лайки ставить, кто круче справился с работой.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Автополив

Обзор на красный пластик Solidfilament или Strange PLA

Наконец дошли руки до Фотона...

Бронза входит и выходит...

Обзор двуцветных хотендов в кратце. Почти одинаковые и такие разные

Событие года в мире 3D печати! 3D today fest 2019