Простой кубик из алюминиевых труб

C 2017 года я работаю над проектом этого 3D принтера. Проект все это время развивался и обновлялся, по нему уже был собран не один принтер, и вот теперь, похоже, пришло время поделится наработками с сообществом.

Это кубик на рельсах со столом 200x200мм. Принтер с претензией на высокий показатель цена/качество и бюджетность. Основная отличительная особенность — рама. Рама состоит только из алюминиевых труб, печатных деталей и M3 крепежа. 

Детали на фото превращаются в раму.

Проектировалась эта рама и принтер в целом, как альтернатива проектам на базе конструкционного профиля (которого я в местном строительном магазине я не нашёл, в отличии от обычной квадратной трубы, а принтер собирать уже горело). Получилось, на мой взгляд, очень даже жёстко и удачно. Настолько, что даже в следующем своём проекте, о котором я тут уже писал, был применён тот же принцип.

По мимо доступности, к плюсам данной рамы можно причислить низкие требования к точности распиловки алюминиевых труб. Трубы могут быть нарезаны с погрешностью до 1см в минус. Кроме того, если спил получился кривой — тоже не беда, все торцы труб закрыты пластиковыми деталями. Сверлить многочисленные отверстия в алюминии для сборки рамы не придётся. Раму просто регулировать расслабив один или несколько углов, для достижения идеальных геометрических форм. Трубы устанавливаются в детали от руки с небольшим натягом и фиксируются позволяя беспрепятственно стянуть детали крепежом M3 при помощи одной отвёртки, гайки не проворачиваются в пазах при затяжке. Рама масштабируется по высоте, конструкция типовых размеров (350мм хода по Z) в аккурат укладывается в нарезку четырёх 15мм квадратных труб по 2м длинной. 

Конечно обошлось ни без недостатков, куда же без них. Во первых это довольно требовательные детали для печати, и их много. Во вторых - трудоемкость сборки, которая экспоненциально зависит от дефектов и деламинации при печати деталей. Если детали распечатаны качественно и геометрия не страдает, то раму собирать одно удовольствие и можно уложиться в пару часов. Если же детали отлипали при печати или страдает геометрия, то придётся вооружиться напильником и терпением. Для полной сборки принтера потребуется закрутить чуть больше 300 винтов в гайки, с непривычки пальцы могут устать. Об остальных проблемах конструкции возможно можно будет прочитать в комментариях.

Печатать детали принтера можно 0.8мм стенками и 20% заполнением. Но если нет хорошей спекаемости слоёв, то стенку желательно увеличить до 1.2мм, а заполнение до 30%. Идеальный материал для деталей рамы это PLA. Он жёсткий, слои хорошо спекаются, не задирает углы. PLA за два года эксплуатации не проявил усталость, ни один из узлов не лопнул и не растянулся до неподтягиваемого состояния. Пластик даже не пострадал в тех местах которые по халатности контактировали со смазкой.

У принтера нет «подвала». Вся электроника закреплена на раме. Размещение выбрано таким образом, чтобы не требовалось наращивать провода моторов и подходили штатные провода идущие в комплекте (китайцы обычно кладут 200мм не обжатого провода).

Стандартная область печати — квадрат 200 на 200мм который можно увеличить удлиннив раму, ремни и рельсы. Высоту печати по Z тоже можно увеличивать исходя из бюджета и потребностей, но минимум 250мм если устанавливать боковые укосины. Печатные детали остаются неизменными, корректируются длинны труб, винта и ремней и направляющих валов и рельс. Внешние размеры 400 на 400 на 500мм в версии с ходом стола по Z 300мм.

Сейчас имеются версии принтера для привода стола на винте/ремне, и перемещение стола на рельсах/валах 12мм/валах 8мм. Собирались и тестировались следующие варианты: 

• Валы 8мм + 4 китайских LM8UU+ винт 300мм Z — печатать можно, но стол трясёт на гнущихся валах, бюджетный вариант
• Валы 12мм + 4 китайских LM12UU + ремень 300мм Z — на мой взгляд оптимальный вариант, сам печатаю на таком
• Рельсы 9мм и 2 удлинённые каретки на стол + винт 400мм Z
• Рельсы 9мм и 4 удлинённые каретки на стол + ремень 400мм Z — на рельсах качество незначительно лучше чем на валах

Первая версия принтера была со столом на валах 8мм, но при этом детали рамы были огромные. Выглядело это как на фото. В последствии удалось вдвое уменьшить размеры пластиковых деталей без ущерба в жёсткости рамы, а вот валы стола пришлось увеличить до 12мм или применять рельсы.

Версия с областью 200x200x300 (X Y Z), ремнём и валами 12мм по Z выходит примерно в 11100 руб на сегодня с учётом труб рамы и пластика при покупке комплектующих с алиэкспресс. Более подробный расчёт в таблице, надеюсь ничего не упустил.

Попытался уместить на фото все что потребуется для сборки.

Вариант нарезки труб для версии с валами 12мм и ходом перемещения по Z 300мм: 400х4, 417х4, 339х3, 299х1, 307х2, 304х2, 225х2, 148х1 (мм x шт). Перекладина оси X изготавливается из алюминиевого профиля уголка со сторнами 10 и 25мм. Как в проекте 3D-Sprinter.

Хотэнд применён из поста «Быстросъемные инструменты для 3D принтера», печатается из ABS, версия нужна без Z-пробы.

Примеры печати. Пластик PLA FDplast. Параметры скорости и ускорения везде одинаковые:

• Заполнение/перемещение/дно/крышка/внутренние периметры стенок 100 мм/c, ускорение 3000мм/c^2
• Внешний периметр стенки и первый слой 50мм/c, ускорение 1000мм/c^2

Относительно большая деталь для вытяжки слой 0.2 мм

Рукоять с фактурной поверхностью слой 0.2 мм

Бенчи, слой 0.1мм

Еще Бенчи, слой 0.1мм

Сапог, слой 0.1мм

Файлы для скачивания: https://3dtoday.ru/3d-models/detali-dlya-3d-printerov/raznoe/prostoy-kubik-iz-alyuminievykh-trub