Новая версия 3D-принтера SmartRap

Здравствуйте, сегодня расскажу Вам о том, как нам пришла мысль собрать свой 3D-принтер, вылившаяся в его доработку.

3D-принтерами мы занимаемся уже больше 2х лет, за это время успели опробовать множество принтеров: Picaso, Makerbot (от 2го и выше), WitBox, Prusa и др. Почти каждый 3D-принтер имеет свои преимущества перед другим и свои недостатки. У одного крепление стола по сравнению с другими неудобное, у другого слишком сложная система подачи пластика и если засорится сопло, то пиши пропало, у третьего идет перегрев электроники при больших нагрузках. Конечно, переделывать готовый фирменный принтер особого смысла не имело, а вот поработать над своим Rep-Rap'ом и собрать его так как нам хотелось было интересно.

Делать принтер с нуля задача интересная, но требует больших трудозатрат и денежных вложений, тем более, как я считаю, все что нужно уже было придумано раньше, просто это необходимо было собрать все вместе. Поэтому решили взять уже готовую базу и доработать её. Нужно было выбрать какой именно Rep-Rap 3D-принтер взять за основу.

Сделать очередной клон Prus'ы, было не интересно - это делали все кому не лень, не хотелось заморачиваться с лазерной резкой, да и сама Prusa весьма громоздкий принтер, а хотелось сделать небольшой домашний 3D-принтер, который не будет занимать много места. Опыта в сборке дельта принтера у нас не было, поэтому пока пришлось отказаться от этого типа. От MendelMax'ов также пришлось отказаться, опять же из-за относительно больших размеров. Просмотрев различные варианты конструкций, было принято решение собрать маленький и интересный по своей конструкции 3D-принтер на базе SmartRap mini. Классический вариант принтера пришлось отмести сразу, из-за некоторых конструктивных особенностей, например: крепление всех деталей осуществляется на фанерной подставке, что не очень удобно и портит вид принтера. Хорошо, что вариаций исполнения этой машины есть целое множество и наиболее из них понравился вариант от компании MasterKIT. Все детали для печати были взяты с сайта Thingiverse.com.

Те из вас кто пробовал собрать Rep-Rap-принтер из деталей взятых с сайта Thingiverse, знают, что проблемы начинаются сразу после печати деталей: отверстия слишком узкие, некоторые детали просто сложно распечатать так, чтобы они после этого адекватно работали, хотя такой же болезнью обладают и некоторые KIT-наборы, представленные на рынке. Обычно это связано с тем, что производители при проектировании не учитывают (забывают или делают это специально) усадку пластика и допуски на отверстия.

После того как уже были напечатаны детали стало понятно, что они не подходят под имеющуюся электронику Mega2560+Ramps1.4+a4988, а рассчитаны для плат Mastertronics+MP4988. Срочно пришлось создавать новые детали для крепления электроники. Были убраны крепления драйверов позади двигателей, комплект Mega2560+Ramps1.4+a4988 позволил собрать всю электронику в одном месте в центре конструкции. Это дало дополнительную защиту для электроники (в первую очередь от вмешательства пользователя), а также стало возможным сделать охлаждение всех электронных частей 3D-принтера, при этом остался свободный доступ ко всем узлам.

Следующее что хотелось - это сделать принтер автономным, чтобы он не требовал постоянного подключения к компьютеру. Для этого использовали LCD-дисплей с разъемом под SD-карту, который подключался напрямую к Ramps 1.4, дисплей установили в передней части 3D-принтера. «Голову» 3D-принтера также пришлось изменить под экструдеры E3D. Выбраны были именно эти экструдеры, так как они очень простые по конструкции и полностью металлические, а значит они меньше ломаются и проще в обслуживании. «Голова» стала полностью закрытой, и на ней появилось охлаждение радиатора экструдера («Бремся с непроходимостью стального канала хотэнда»), а также активный обдув выхода сопла, что благоприятно сказалось на качестве печати.После установки всей электроники и экструдера был произведен первый запуск 3D-принтера. Сразу было выявлено несколько проблем, которые нуждались в срочном решении. Первая проблема заключалась в системе подачи пластика — её просто не хватало для того, чтобы эффективно подавать пластик в экструдер. Возможно это случилось из-за смены экструдера на E3D, однако хотелось, чтобы система подачи работала с любым экструдером одинаково. Имея уже не маленький опыт экспериментов с разными система подачи, решили сделать систему аналогичную этой. Она была интегрирована в уже имевшиеся детали 3D-принтера, вот что получилось в итоге: Новая система подачи использует винт MK7, универсальный для пластика 1.75мм и 3мм. Винт хорошо показал себя, так как этот тип почти не срезает пластиковую нить. Также использована пружина с большим усилием, которая сильно прижимает пластик, при этом остается активной (имеет свободный ход) при подаче пластиковой нити с дефектами. Система имеет вид рычага, что увеличивает силу прижима и не дает пластику проскальзывать, делая систему еще более надежной. Несмотря на распространенные заблуждения по поводу нестабильности работы систем подачи bowden, проведенные опыты опровергли эти заблуждения. С пластиком типа FLEX, подача справилась отлично, была напечатана фигура treefrog, а также была испытана нить из полипропилена и из него напечатана шестеренка. Вторая проблема, выявленная после запуска 3D-принтера — ненадежное крепление стола. В оригинальной версии используются пластмассовые зажимы. Такие зажимы усложняют установку стола, не дают надежной фиксации (при печати зажимы могут смещаться, тем самым смещая печатающуюся деталь), а также со временем пластмасса деформируется, что вынуждает часто менять крепление стола. Крепление однозначно нужно было менять. Решение пришло от компании BQ, в их принтере WitBox. В этом принтере крепление стола выполнено на неодимовых магнитах, что позволяет легко снимать стол принтера, при этом надежно его фиксируя при установке стола обратно. Мы постарались сделать тоже самое в нашей версии SmartRap. Также добавлена система калибровки по 4м точкам. Теперь для калибровки стола не требуются дополнительные инструменты, это можно сделать вручную. Для удобства сборки принтера была переработана система коммутации, провода помаксимуму были спрятаны, чтобы не портили внешний вид принтера, а для питания теперь используется блок на 100 ватт. После всех этих изменений работа с 3D-принтером SmartRap стала простой и удобной, а сам 3D-принтер приобрел вид домашнего настольного принтера, который хорошо впишется даже в небольшую квартиру.