FuseBox Core XY для домохозяйки

Много пишут о том, что для сборки принтера надо иметь навыки того, сего, да программирования микроконтроллеров. Мой пример - не совсем опровержение, но солидный камень в огород этому мифу.Начнем с того, что я - домохозяйка в декрете с двумя мелкими детьми. Тут, конечно, нельзя без некоторых оговорок, т.к. до декрета было детство со Спектрумом, диплом по теоретической физике, работа техническим писателем/журналистом и УАЗ Патриот. Но сейчас мозг мой в шоке от смены спектра проблем с техники на подгузники и размазанную по стенам кашу, так что единственный способ для него не сгинуть в пучине домашнего хозяйства - придумать отвлеченную задачу. И моем случае этой задачей стало повторение чужой разработки - 3D принтера с кинематикой Core XY без пересечения ремней.

Статья о том, 'как это было', написана для конкурса 'Мой 3D-принтер' (номинация '3D-принтер собранный своими руками').



Disclaimer:

Здесь я привожу лишь свои личные впечатления, не претендующие на объективность. Все цены указаны на момент заказа соответствующей детали (с округлением до полтинника в большую сторону): курс доллара непрерывно меняется, поэтому тот же комплект сегодня будет стоить по-другому.

Начало...

С учетом семейного положения закупка запчастей растянулась на бесконечно долгий год. Все время находились более важные статьи расходов.

Надо отметить, что “в драку” я ввязалась еще до окончательного выбора конструкции - т.е. сначала заказала “универсальный” комплект электроники, использующийся в большей части самосборных принтеров - Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4 + A4988 + 1 шаговый двигатель, а уже потом остановилась на конкретной конструкции - FuseBox.

Проект FuseBox был опубликован незадолго до первого заказа комплектухи, но уже тогда о повторе принтера заявили несколько человек. Это означало, что комплект файлов как минимум не “битый” (все печатается, прошивается и т.п.). В описании к проекту автор заявлял, что девайс можно собрать в пределах 300 баксов (видимо, в Штатах). Наверное, в эти рамки можно было бы вписаться и в России, если “потрогать” результат заранее с мыслью об оптимизации. Но моего пространственного мышления на это не хватило, так что моя сумма - 20800 р. без теплого стола.Но обо всем по порядку.

Каркас

Каркас получился самой большой статьей расходов.

В основе FuseBox - стандартный Al-профиль 1515 (автор в своей конструкции указывает профиль определенного производителя; у нас его найти не удалось, однако доступный в России также отлично подошел).

Чаще встречаются конструкции на базе 2020, но 1515 дешевле (если не на метраж, то после учета распила) и в качестве “спецкрепежа” можно использовать гайки M3, которые отлично встают в пазы профиля. Это конечно сильно удлиняет сборку (попробуй попади болтиком на отвертке в гайку, которую ничем не подержать), зато уменьшает общий счет.

Профиль в Питере оказалось купить не так просто. Такие штуки можно было заказать из Европы или Штатов, но я нашла некий интернет-магазин в Москве. Сам профиль с точным распилом обошелся недорого, но еще столько же пришлось заплатить за его доставку: для транспортной компании магазин упаковал отпиленные куски в ящик из тяжеленной мокрой доски-двадцатки (и перевозку всего это веса пришлось оплатить).

Кстати, профиль - по крайней мере, 1515 - производится кусками по 6 метров. И весь каркас принтера (вместе с рекомендованными диагональными перекладинами) укладывается в эти 6 метров.

Вторая составляющая каркаса - печатные детали. Тут у меня вообще культурных слов нет - одни, как говориться, буквы.

Изначально предполагалось, что детали я распечатаю по знакомым за оплату пластика + какой-нибудь навар. Но о части принтеров среди друзей в соцсетях я просто не знала, у других - что-то там не выходило (то что-то сломалось, то какие-то детали не влезали по габаритам). После нескольких неудачных попыток к кому-то обратиться было принято “волевое решение” заказать в коммерческой конторе... И вот тут хочется сделать небольшое лирическое отступление - дать своеобразный “совет со стороны” тем, кто пытается зарабатывать на этом рынке.

Я понимаю, что рынок - новый, ценообразование еще не устаканилось; куча конкурентов и оборудования, которое надо как-то окупать, а заодно - минимальный спрос на услуги со стороны неосведомленных. Но та картина, которая предстала перед моими глазами в попытках найти исполнителя по заказу в Питере, ужасает. Такое отношение я видела только в хач-авто-сервисах, когда приезжала туда на своем первом корыте в 2005-6 годах. Думая, что я не могу отличить руль от защиты картера, чего мне только на уши не развешивали…

Части контор, видимо, вообще не нужны клиенты. Одни на мелкие запросы не отвечают. Другие - зная параметры задачи (детали для самосборного дешевого (!) принтера), цены назначают чуть ли не от балды. Разброс предложений был от нескольких единиц до десятков тысяч рублей за один и тот же заказ. И, несмотря на космический прайс (деталей там чуть меньше 350 грамм… сами считайте, сколько стоит только материал), вводятся дополнительные сборы за лечение битых файлов, которое по факту выполняется в 2-3 клика. Там, где мне в итоге печатали заказ, этот сбор сначала появился, а потом мифическим образом исчез, когда клиент (я) заколебался. “Мы вам сделаем в подарок”. Спасибо, конечно, но все это больше похоже на известный анекдот про строку “прокатило” в счете из автосервиса. Не “прокатило”? - ок, уберем.

Права я в своих подозрениях о методе “три-Пэ” в ценообразовании (“пол-потолок-палец”) или не права, но маркетинг ребята изучали где-то не там, где следовало. Либо принцип формирования цены, либо подход к общению с клиентом надо менять, т.к. по итогам заказа ощущение, что меня хорошо ободрали. Ободрали на самом деле или нет - это не так важно; для успешного продвижения бизнеса важно, чтобы ощущения такого у клиента НЕ оставалось!

За распечатку в итоге пришлось заплатить 7 тыс. По моим представлениям, для решаемой задачи это космическая сумма. Но было потрачено уже много времени (коего с двумя мелкими детьми и так немного), пора было что-то решать, а сильно выгадать без знакомых принтеров все равно не получалось.

Больше я в коммерческую 3D-печать ни ногой! Печаталось все чуть ли не месяц (на некоторое время я уезжала, поэтому заранее предупреждала, что мне не срочно... но по возвращении заказ был готов отнюдь не сразу)!!! А главная засада в том, что часть деталей оказалась некачественной. Собственноручно поигравшись с готовым принтером, я ставлю диагноз - плохое склеивание слоев при большом количестве соплей на мелких деталях. Заметен дефект только на деталях, распечатанных серым пластиком - это крепеж осей и кронштейн экструдера (с точками крепления ремней). Несмотря на цену печати то ли сырье некачественное, то ли настройки некорректно подобрали.

С заказа до выявления проблемы - пока я добралась до сборки соответствующего узла - прошло 3 месяца, так что выставлять какие-то претензии с одной стороны поздно, с другой - неохота (вообще нет желания больше с ними как-то связываться). Крепления осей сломались все - их удалось перепечатать у знакомого, а кронштейн экструдера дожил таки до запуска принтера, хоть и потрескался (из-за этого и ремни нормально натянуть не получилось). Как только приедет теплый стол, заменю его своим из ABS (пока печатаю только PLA, соответственно, адекватный крепеж нагревающегося узла сделать не могу).

Кстати, вместе с опорами осей пришлось допечатать еще 4 угловых крепления, т.к. в очередной версии принтера создатель заменил их на металлические уголки для повышения жесткости конструкции (подправив количество печатных деталей), чего я не учла при заказе распечатки. Аналогичных уголков по всему каркасу много (11 штук, если не ошибаюсь), так что после сборки основной части на стол уже не хватило;)Правда, технически эти уголки можно было бы заменить обычными мебельными из строительного магазина - они не несут в себе никакой дополнительной смысловой нагрузки.

Каркас поставлен на ножки из ПВХ (в оригинале это и не ножки вовсе, адемпферы для мебельных дверей).

Итого: 3200 (разрезанный профиль с доставкой) + 7000 (распечатка) + 300-500 (точную сумму, потраченную в метизах на болты, гайки, резьбовую штангу для z-оси, я не помню) = 10700.

МеханикаДля движения по осям требуется 6 валов одинаковой длины - 300 мм (по 2 на каждую ось). Их оказалось проще заказать с Ali. Один из 6 валов пришел с браком - глазом это не видно, но подшипники по нему ездят плохо. Однако мотор справляется. При последующей доделке принтера заменю.

Из 6 заказанных длинных подшипников для валов “живыми” оказались 5 (из одного шарики посыпались прямо после распаковки). Но еще до окончательной сборки приехали 4 “ремонтных”, так что из них удалось выбрать нужное количество. С поправкой на кривой китайский вал, здесь получилось без приключений.

Ремень, как я упоминала выше, проложен по схеме CoreXY без пересечения. На моторах стоят 20-зубые шестерни, точки поворота организованы болтами с самоконтрящимися гайками, на которые надеты маленькие подшипники.

Конструкция - простая, но не обошлось без косяков. Один из моторов приехал с гнутым валом (скорее всего, косяк доставки Почтой). За неимением другого, пока запустила так, благо прецессия шестерни из-за изгиба вала вполне компенсируется плохо натянутым ремнем. А недостаточное натяжение ремня в свою очередь упирается в то, что ушки для его фиксации находятся все на том же хрупком (плохо напечатанном) креплении экструдера. Замена детали вопрос с ремнем не решит, т.к. попытки его сильнее натянуть в соответствии с УАЗовскими привычками - при помощи плоскогубцев и такой-то матери - привели к тому, что его конец немного раскрошился. Боюсь, следующего снимания-одевания он не переживет. Теперь, помимо стола жду еще и запасной ремень для переделки этого узла.

Во время сборки я допустила еще одну небольшую оплошность - шестерню на валу закрепила не там, где срез у вала, а под произвольным углом. В результате на одной из первых моделей проявился забавный глюк: не постоянный диагональный сдвиг. Но источник быстро был найден - косяк исправлен.

Итого: 2300 (валы и длинные подшипники) + 150 (подшипники осей поворота ремня) + 500 (муфта для резьбовой штанги, шестерни на моторы и ремень); стоимость штанги и гайки учтена выше в метизах = 2950.

ЭлектроникаЭлектронику для управления принтером (Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4 + 5*A4988) оказалось выгоднее купить комплектом, несмотря на то, что в этом списке один из драйверов лишний - комплект рассчитан на Prusia.

Пишут, что RAMPS и Arduino приезжают все заляпанные, не так спаянные и вообще неработоспособные, но в общих чертах мне повезло. Опыта общения с такими вещами нет, но беглый осмотр серьезных проблем не выявил. Разъемы Arduino были слегка кривоваты, но их удалось аккуратно выправить, ничего не повредив.

Изначально планировалось проверить комплект электроники заранее - как раз для этого покупался первый мотор. Но руки до этого перед сборкой так и не дошли, поэтому проверялось все уже в “боевом” режиме.

После прошивки принтера repetier firmware с конфигом от разработчика через среду Arduino удалось сразу (без настройки чего-либо, кроме номера порта) подключиться к нему через Printrun и подвигать осями X и Y. Для запуска оси Z пришлось поперетыкивать туда-сюда драйверы (похоже, по оси Z я его изначально недовоткнула). А вот мотор экструдера я запускала дня 2: и драйвера перетыкала, и моторы переключала, и даже вычитала, как ток на драйвере регулировать, - все в пустую. Добилась только знания, что мотор и драйвер рабочие. Но ларчик просто открывался: в Prntrun протяжка нити так и не работает, зато отлично пашет в Repetier Host. С ним наладила связь после правильного указания скорости соединения и собственного протокола обмена Repetier как раз на второй день - просто чтобы отвлечься от поиска одной неисправности за счет решения других насущных задач. Вот такие чудеса в решете.

Уже после печати некоторых деталей выяснилось, что принтер выдает объекты инвертированными относительно оси Y. Причем, Printrun оси называет правильно (жмешь на движение по X - движется по той оси, что должна быть X в правосторонней прямоугольной системе координат и т.п.), а Repetier - нет. Настройки последнего позволяют инвертировать оси, но только для ручного режима перемещений, так что для печати все это бессмысленно. С этой проблемой ковыряться буду явно не в ближайшее время, т.к. большая часть заготовленных моделей для распечатки симметрична относительно Y, а остальную часть можно просто ручками инвертировать перед запуском процесса (делается это в 3-4 клика).

Эндстопы были заказаны отдельно, но по каким-то причинам они пока не работают. Механические кнопочки срабатывают - загорается светодиодик (т.е. питание подключено к ним правильно), но прошивка их не видит. На то, чтобы заставить работать эндстопы, уже была угрохана масса времени (и заданы они в коде, вроде, правильно, и подключены куда надо), но пока они скорее декоративный элемент, нежели функциональный. С этой проблемой также еще предстоит разобраться.

Подозреваю, что все перечисленные чудеса - косяки прошивки неизвестного происхождения. Я жаловалась на проблему в ленте контакта, и там мне посоветовали перейти на Marlin. Возможно, переход и будет первым шагом в процессе решения всех проблем скопом.

Говоря про эндстопы, надо отметить, что их продавец на ебее больше не зарегистрирован;) Так что, может собака “порылась” где-то тут.

Моторы заказывались в два приема. Как писала выше, сначала был приобретен некий тестовый (на купон - для проверки жизнеспособности Arduino). О нем подробнее в части про экструдер. Моторы для движения по осям заказывались уже у другого поставщика. Как я писала выше, один из них приехал гнутый - пока работает так. Других косяков не обнаружено.

Разработчик FuseBox в комментариях к своему детищу писал, что тестировал все с моторами 76 oz, так что я решила перестраховаться и взяла 59 Н*см.

Для питания всего этого дела был заказан блок, ссылка на который обнаружилась в статьях про Prusia - 12 В / 30 А - по верхней границе параметров, рекомендованных разработчиком; и с габаритами, похоже, я угадала (все хорошо влезло в “штатный” крепеж). Только при перетаскивании принтера туда-сюда блок норовил вывалится из крепежа, так что пришлось его дополнительно закрепить багажными резинками.Блок работает отлично, но и тут не обошлось без веселых китайцев. Входное напряжение (110 / 220) выбирается там не автоматически, а переключателем на плате, доступ к которому осуществляется через специальное отверстие в корпусе, которое…. сделали не там ;) Хотя, пинцетом подлезть можно.

Все компоненты поставляются с кабелями, но для подключения электроники проводочков таки не хватило. За неимением под рукой магазина с компонентами или автозапчастями, пришлось потрошить обычный кабель для электропроводки;)

Итого: 1200 (платы) + 850 и 2150 (моторы) + 1650 (БП) + 200 (эндстопы) = 6050

ЭкструдерИз прочтения какой-то статьи о сборке prusia я выудила ссылку на удачно заказанный и приехавший Боуден-экструдер E3D - Lite 6.Все в нем хорошо, только фитинг для тефлоновой трубки на “холодной” стороне не того диаметра, на который рассчитывал создатель конструкции, проектируя дешевый механизм подачи нити. Чтобы как-то закрепить фитинг в крепеже, пришлось применить метод синей изоленты, увеличив его диаметр.

Уже после запуска принтера я 1,5 дня всеми разумными и неразумными методами боролась с нестабильной недоэкструзией, пока не поняла, что изолента в намотке немного “гуляет”, фитинг перекашивается и закусывает подачу нити (при определенном положении экструдера над столом). Удерживая эту часть чуть ли не вручную, удалось распечатать из PLA уплотнительный цилиндр, на котором теперь и собран узел. У меня уже есть мысль, как усовершенствовать этот узел, так что этот 'косяк' также надолго не задержится.

С холодной стороной мне, походу, в принципе не повезло. Для протягивания прутка используется мотор, заказанный первым (еще год назад - для проверки комплекта электроники). Много.ру за заказ Arduino на Ebay тогда подарил купон, я и постаралась уложиться в него, выбрав самый дешевый (с соответствующим моментом). В итоге крепежные отверстия в нем, хоть и заявлены в соответствии с Nema 17, находятся немного не там - распечатанную площадку пришлось хорошо рассверливать.

Шестерня на вал мотора сначала вообще не приехала, а после возврата денег и перезаказа у другого поставщика приехала без зажимного болтика. Удивительно, но туда подошел болтик от запасной части экструдера (удивительно не то, что он подошел по резьбе, а то, что при этом его торчащая голова ничего не задевает). Есть у меня, однако, подозрения, что из-за этой головы болтика, а точнее из-за того, что ей нужно пространство, шестерня стоит с небольшим перекосом, что дает свой вклад в недоэкструзию… Но уже в пути аж 5 новых шестерней с правильными болтиками - чтобы больше эта проблема не возникала. Роль пружины колд-энда исполняют ушки от канцелярского зажима. В теории он там нужен один, но на фотках у разработчика было видно, что стоят 2, так что в процессе той самой борьбы с недоэкструзией я вставила вторую.

С горячим концом экструдера тоже не все с первого раза сложилось. Но тут главный виновник - уже упомянутая деталь, распечатанная серым пластиком. К подшипникам на валах она должна была крепиться при помощи стяжек внутри предусмотренных каналов (аналогичное решение применено в других деталях, и оно отлично работает). Но тут каналы при печати забились; прочистить, учитывая их форму, не получилось - пришлось протянуть стяжки сверху, что немного изменило углы размещения кулеров (для обдува экструдера и детали используется не штатный кулер, а отдельно заказанные комповые вентиляторы по 40 мм).Держится там все сейчас, конечно, на честном слове - деталь однозначно надо переделывать.

Итого: 550 (экструдер) + 200 (допохлаждение и шестерня для экструдера) = 750

Стол

В качестве дешевого стола на первое время в ближайшей мастерской за 200р был вырезан кусок обычного оконного стекла. Сначала для его крепления я сделала регулирующиеся болтики с площадками для канцелярских зажимов, но это оказалось неудобно (после снятия/установки стекла приходилось каждый раз заново калибровать стол). Случайно в запасах нашлась фанерка нужного размера, а в статьях про Prusia был подсмотрен совет купить пружины от тормозных колодок ВАЗ 2101, так что теперь стол несколько “окультурен”.К сожалению, из-за временной неработоспособности эндстопов, калибровать его все равно приходится каждый раз вручную… но за 2 недели экспериментов я уже набила руку.

Для печати PLA от ФДПласт покрываю стекло строительным ПВА, сушу обычным феном - и за 5 минут покрытие стола такое, что детали руками не всегда отковыряешь (порой приходится размачивать).

Сейчас с Китая неспешно едет теплый стол, но его в общей смете учитывать не будем.

Кстати, стол у меня перемещается на обычной резьбовой штанге. Я боялась, что ее кривизна может сильно сказаться на результате, но это не так. На снижение точности печати в большей степени влияет целый ворох других факторов (натяжение ремней, кривизна вала одного мотора и т.п.). Так что менять ее имеет смысл только после решения остальных проблем, и с учетом того, что шаг ее - 1.25 мм - забит в прошивку, а более точные валы такого диаметра на Ali продаются только с шагом 2 мм (можно взять и с другим диаметром, но тогда заодно надо менять крепеж гайки и муфту крепления штанги к мотору).

Итого: 350 (стекло на стол, пружины, канцелярские зажимы для крепления стекла)

Итак, примерно за 20800 получился вполне рабочий принтер.

Как игрушка - это потрясающая штука (и я до сих пор в шоке от того, что она работает!). Качество печати уже более-менее ничего. А как приедет горячий стол, потестирую, какую он на самом деле может выдавать скорость печати на разных материалах. Скорость печати с PLA ограничена самим пластиком - недоэкструзия получается при ускорении, а сам FuseBox по заявлениям разработчика способен выдавать 150 мм/с и даже больше...

Вместо финала - фото вполне работоспособного пресса для маки (я же все-таки домохозяйка...):Нижний ряд базы с косяками - это пока мало опыта отковыривания хорошо приклеенных моделей со стекла.