full metal M1.0

Всем привет! Данная статья подготовлена для конкурса 'Мой 3D-принтер' в номинации '3D-принтер собранный своими руками'.

Проснувшись однажды утром в 2015 году я осознал, что в голове навязчиво засела мысль о том, что мне нужен 3d-принтер. К сожалению, мысль моя текла в направлении покупки, а не создания этой вещи. И так как лишних денег на это не было, затея была благополучно забыта почти на три года. И вот совсем недавно на глаза попалась статья о сборке бюджетного принтера-клона Prusa с металлической рамой. В публикации довольно подробно расписывалось, что нужно купить для самостоятельной сборки и, собственно, как эту сборку производить. В сиюминутном порыве я чуть было не заказал металлическую раму, но идея создать собственную конструкцию без очевидных недостатков покупной взяла верх. Всецело увлекшись этой идеей, я засел за автокад, параллельно изучая матчасть и подбирая на Алиэкспресс комплектующие, там же были найдены размеры всех запчастей. Исключением стали направляющие валы и хотэнд, которые я заказал в РФ. Раму было решено резать лазером из трехмиллиметровой стали и соединять все части воедино винтами м3. Итак, через пару месяцев были готовы чертежи на резку, а я каждый день ходил на почту за подъезжающими запчастями.

После томительного ожидания раскроенного железа сборка закипела прямо в прихожей, ладно ботинки снял, а то домашние вообще не поняли бы. К тому моменту немаленький органайзер уже был куплен и заполнен винтами почти всех нужных размеров. На заднем плане фотографии кошки передают привет всем внимательным читателям.Я наивно полагал, что собрав принтер и отладив его, затем разберу и облагорожу гальваническим покрытием голую сталь, а все резьбовые соединения соберу на фиксаторе. Ага, как же - так и стоит, благо дома сухо и рама не ржавеет.

Немного о технической части. Предпочтение было отдано дрыгостолу как самой простой конструкции. Двигатели - Nema 17. На приводах по осям X и Y применены подвижные блоки. В первую очередь, это было сделано в угоду точности. Второй момент - какая-никакая компенсация большой инерции тяжелых кареток. Шкивы использовал 20t, чтобы минимизировать эффект дребезжания ремня, об этом вычитал где-то у буржуев, не рекомендуют они ставить 16t. На каретках стоят по два фланцевых подшипника, поддерживают ремень без каких-либо дополнений. Направляющие оси X диаметром 8 мм, Y, Z - 10 мм. Валы отличные, твердость весьма высокая, очень доволен. Из кучки линейных подшипников, которые я не зря заказал с запасом, выбрал наименее плохие. Формулировка, к сожалению, только такая, потому что хороших не было совсем: кривые/косые/закусывающие. Ось Z еще на этапе проектирования попила крови, но это стоило того - проблемы с синхронизацией винтов просто нет. Выбор кольцевых зубчатых ремней большой длины на Али оказался невелик, поэтому пришлось все скомпоновать под то, что удалось найти. Шкивы 20t и 80t, винты четырехзаходные, 8 мм хода на один оборот. С винтами, точнее с одним, случился казус - китаец почему-то положил в посылку пятизаходный (!). Я некоторое время не мог понять, почему на него не наворачивается ходовая гайка. Конечно же, я получил нужный мне винт, но только через несколько недель.В целом раму пытался спроектировать таким образом, чтобы не изготавливать детали на других станках, минимизировать огрехи лазерной резки и по минимуму потом допиливать какие-то узлы. Вот, например, как реализовано крепление ходовой гайки:Названием принтера я потешил свое эго. Как раз на этой фотографии видно огрехи резки.Выбор экструдера, учитывая мою тягу к редукторам, был очевиден - Titan. Китайский. Который пришлось допиливать, так как тогда я еще не знал, у какого продавца лучше заказывать. Родной маленький двигатель заменил на такой же, как стоят на приводах, потому что при длительной печати он опасно нагревался. Возможно, дело бы решилось настройкой драйвера, в общем, этот вопрос пока открыт. Термобарьер, радиатор, нагревательный блок и сопла тут же отправились на вечное хранение в коробку с запчастями. Их место занял e3d v6 от МЗТО с соплом 0.3 мм. Вот уж что из всех заказанных высокотехнологичных деталей оказалось самым качественным - так это хотэнд. Там же я сразу прикупил две катушки пластика: белый PLA и черный ABS от Стримпласта, печатать же чем-то надо будет.

Вершиной эволюции обдува детали на текущий момент явилась конструкция, которую можно увидеть на следующей фотке. До этого обдувы были корявые или очень корявые. Минус последней версии - уменьшилась ширина области печати из-за выступающего воздуховода с кулером.Печать ведется на обычном четырехмиллиметровом стекле с подогревом. В качестве адгезива использую клей-карандаш ErichKrause, для PLA стол нагреваю до 60 градусов, для ABS - до 110. Для последнего пластика пытался использовать сахарный сироп и раствор ABS в ацетоне. Первый вариант не очень надежный, второй очень даже надежный, но слишком вонючий и муторный. В целом ABS, по сравнению с PLA, не понравился, очень долго подбирал под него настройки. Расслаивание детали в некоторых случаях победить так и не смог. К сожалению, другие пластики попробовать еще не успел.Электроника принтера. Здесь я выдумывать ничего не стал, заказал Arduino Mega 2560 в связке с Ramps 1.4. Драйверы сейчас стоят A4988, но в перспективе хочу попробовать Drv8825. Ардуина берет питание с отдельного преобразователя, чтобы можно было максимально поднять напряжение на блоке питания для ускорения прогрева стола. Мосфет, управляющий платой подогрева, заменен на более мощный. С небольшим радиатором и слабым обдувом совершенно спокойно работает вот уже почти две катушки пластика.

Изначально планировалось все запрятать под принтер, благо там заложено место и крепления под всю эту требуху. Но шлейф от дисплея с энкодером этой затее воспротивился, продемонстрировав свою небольшую длину. Поэтому все не очень живописно лежит рядом с рамой. Поэтому я не буду это специально фотографировать.

Основной шум при работе принтера издает кулер блока питания, шуршание линейных подшипников в совокупности с гулом шаговиков не очень громкое, иногда даже мелодичное.

Сборка велась рывками, по вдохновению. Однажды вечером я осознал, что принтер уже начнет что-то печатать в конце очередной сборочной сессии. И вот на часах начало четвертого, за окном светает, механизм шевелится, выращивая на столике что-то, отдаленно напоминающее куб, а я радостно скачу вокруг табуретки, на которой стоит вся эта конструкция. Жаль восторженно орать пришлось внутрь себя, семья крепко спала.Затем наступил период безудержной печати: ножки под комод и холодильник, держатель шланга посудомойки, части бытового вентилятора взамен разрушившихся от ультрафиолета и прочее, и прочее - все это моделировалось и печаталось на одном дыхании. А сколько было починено сломанных игрушек сына - вообще не пересчитать. К его очередному дню рождения я решил 'тряхнуть молодостью' и собрать из остатков былого увлечения радиоуправляемую машинку. Процесс этот осложнялся тем, что делать все приходилось по ночам, чтобы не испортить сюрприз. Вот что у меня получилось:Еще несколько фотографий того, что было напечатано на моем самодельном принтере. Толщина слоя при выращивании черного сапога - 0.1 мм, скорость 30 мм/сек. Остальное напечатано с меньшей претензией на качество, слой 0.2 мм, скорость 40-60 мм/сек.Неудачный эксперимент с обработкой парами ацетона:Качеством печати да и в целом возможностями своего принтера доволен. К тому, что он поселился на подоконнике кухни, уже давно привыкла вся семья, включая кошек. Конечно же, можно было его сделать более компактным, но не будем забывать, что первый блин всегда комом. А еще он очень тяжелый, но если не таскать его, чего я, собственно, и не делаю, то все нормально.Планы на будущее: печатать, печатать, печатать. Хочу опробовать на своем принтере другие пластики, например, какой-нибудь гибкий. Также планирую сделать coreXY, тоже с подвижными блоками и тоже с директ-экструдером Titan, только на этот раз уже в вариации Aero (кстати, уже заказан на распродаже 11.11).

Подводя итог, хочу сказать, что в процессе проектирования, сборки, настройки и отладки принтера очень многому научился. Подтянул свои навыки работы в AutoCad и SolidWorks, познакомился с лазерной резкой и открыл для себя дверь в удивительный мир технологий FDM. А еще утолил свой инженерный интерес, ведь инженер - это не профессия, инженер - это состояние души.

Всем пока!