УФ-камера с поворотным столом

Здравствуйте, решил принять участие в конкурсе #3DВесна2023 и представить вам свой проект «УФ-камера с поворотным столом».

Прогресс не стоит на месте, все больше школ и училищ оборудуются принтерами для печати фотополимерной смолой, они начинают массово появляться в домашних мастерских, однако после печати, процесс создания изделия не заканчивается. И для правильной дозасветки необходима ультрафиолетовая камера. Однако, почему-то данные устройства никто не закупает. Где бы не спрашивали, чаще всего есть фотополимерный принтер, но отсутствует камера для дозасветки изделий.

Не стало исключением и наше училище.

Зарубежные производители выпускают УФ-камеры, это и УФ-засветки «Form Cure» за 74290 рублей.

Естественно, за такую цену, мало кто ее купит для использования.

Самая дешевая камера, представленная на рынке - это Anycubic Wash&Cure 2.0 стоимостью 12000 рублей. И цена не маленькая, примерно в полтора раза дороже моего домашнего фотополимерного принтера. Казалось бы, у нее есть дополнительная функция, она может ещё и промывать детали, но я использую «водосмываемую смолу» и мне данная функция просто не нужна.

Отечественных производителей найти не удалось.

Так как, 12000 я платить не хотел, то поставил для себя цель: изготовить вариант УФ-камеры, который будет значительно дешевле аналогов.

Так как большинство камер стоят от 10 до 60 тысяч рублей, я решил ограничить бюджет до 2т.р., в связи с чем, была и поставлена гипотеза, что можно сделать УФ-камеру с принципом поворотного стола менее, чем за 2 тыс. рублей.

Изготовление

Этапы:

1. создать 3D-модель УФ-камеры;

2. закупить необходимые материалы и оборудование;

3. изготовить корпус, поворотный стол и смонтировать электрооборудование для УФ-камеры.

В качестве основы проекта был взят прообраз поворотного стола на сайте https://www.thingiverse.com/thing:3723618/files.

Однако данная модель работает в ручном режиме, в основе ее лежит зубчатая передача с внутренним зацеплением. Я же хотел использовать низкооборотистый двигатель, купленный в интернет магазине, максимальное количество оборотов в минуту равнялось 30, при напряжении в 5 вольт.

Для моделирования использовалась программа Компас-3D и внутреннее приложение «Валы и механические передачи 3D».

Количество зубьев большой шестеренки – 84, малой 12. Тем самым получилась пропорция 84:12=7:1.

Далее произведя расчет 84:12=30:х, я получил 4 оборота в минуту при максимальном напряжении. Уже на этом этапе стол не вращался с огромной скоростью, но для равномерной засветки необходимо было еще понизить обороты двигателя. Для уменьшения скорости было решено понижать напряжение в цепи, для чего был куплен потенциометр, который помог регулировать обороты двигателя от 1 до 30 оборотов в минуту. В качестве источника питания предполагалось использовать аккумулятор типоразмера 18650, имеющий напряжение 3,7-4,2 вольта. Для дозасветки была приобретена УФ-лента рассчитанная на напряжение в 5 Вольт, с длиной волны 390-405 nm, именно эта частота используется в моем 3D принтере.

Так же для крепления двигателя был смоделирован держатель под его размеры.

Проверив работоспособность поворотного стола, я занялся изготовлением корпуса. Так же на этом этапе я решил рассчитать стоимость материалов и оборудования.

На данный момент бюджет не превысил 2000 рублей, поэтому я решил продолжить работу над проектом, ничего не меняя в оборудовании и материалах.

Моделирование корпуса было выполнено в программе Компас3D, затем отдельно были спроектированы стенки корпуса с сохранением файла в векторном формате для дальнейшей лазерной резки.

В результате получилась коробка с габаритными размерами 200х200х252, с учетом толщины фанеры 6 миллиметров, высота увеличилась на 12 миллиметров за счет дна и крышки.

Для передней части было решено использовать оргстекло для возможности визуального контроля.

На следующем этапе производилась сборка электрооборудования, где напряжение на двигатель подавалось через потенциометр для возможности его регулировки. Светодиодная лента прокладывалась через кнопку от аккумулятора. Для заряда батареи был вмонтирован модуль заряда.

Тестирование опытного образца

Для проверки работоспособности устройства были распечатаны 4 образца изделий на фотополимерном принтере.

После промывки изделия обладали повышенной липкостью и гибкостью, затем данные изделия дозасвечивались в УФ-камере с разной длительностью.

На данный момент камера работает уже около 3 месяцев и отлично справляется со своей задачей.

Результаты опытного образца

1. УФ-камера является компактной и автономной, так как встроенный аккумулятор позволяет использовать ее в любой части комнаты.

2. Дозасветка выполняется качественно, так как дальнейшая постобработка проходит без нареканий.

Себестоимость проекта составила 1450 рублей, однако не учитывались расходы на электроэнергию, амортизацию оборудования и прочие затраты, учитывались только прямые финансовые расходы.

Модернизация проекта

Главное замечание, которое я получал– это использование аналоговых часов в проекте, а также отсутствие таймера управления продолжительностью засветки. Так же, я захотел упростить электрическую схему, для этого, необходимо было выполнить следующее:

1. Модернизация поворотного стола, было изменено передаточное число.

2. Изменение внешнего вида корпуса камеры (использование цветного оргстекла и его гибка с помощью нихромовой нити).

3. Модернизация аналогового управления на голосовое, посредством умной розетки и голосового помощника "Алиса" (умная розетка была приобретена на Ozon-e за 600 рублей).

Демонстрация работы устройства: Cсылка на видео

Выводы

С каждым годом, фотополимерных принтеров становится все больше, очень странно, что еще никто не начал серийно изготавливать камеры для дозасветки изделий, а используют кто во что горазд, и лампы для маникюра, и просто кусок ленты, приклеенный внутри ведра. Прототип моего изделия, останется в моем училище, для использования по прямому назначению, вторую же камеру я использую дома, надеюсь, мне удастся ее применить и для нового фотополимерного принтера, всем спасибо за внимание.

Ставьте лайки, буду благодарен.

Список литературы

1. Появление фотополимерных смол. История 3Д печати. Слой за слоем // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pikabu.ru/story/poyavlenie_fotopolimernyikh_smol_istoriya_3d_pechati_sloy_za_sloem_9153171?ysclid=l9ac96v2ri293343753 (дата обращения: 12.10.2022).

2. Приемы обработки фотополимерных изделий напечатанных с помощью DLP и SLA технологии. // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3dtoday.ru/blogs/3dtool/priemy-obrabotki-fotopolimernykh-izdeliy-napechatannykh-s-pomoshchyu-dlp-i-sla-tekhnologii?ysclid=l9acd6p0b4849222255 (дата обращения: 12.10.2022).

3. Как обрабатывать детали из фотополимерной смолы после 3D печати DLP и SLA технологиями. 3Д постобработка. // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3dtool.ru/stati/kak-obrabatyvat-detali-iz-fotopolimernoy-smoly-posle-3d-pechati-dlp-i-sla-tekhnologiyami-3d-postobra/?ysclid=l9acxx7ch6468051703 (дата обращения: 12.10.2022).

4. Fully 3D-printable turntable // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.thingiverse.com/thing:3723618/files (дата обращения: 12.10.2022).