miniMAX200 – новенький малыш-крепыш или как я делал это. Часть I
Говорят, аппетит приходит во время еды. Вот и у меня после постройки первого 3D принтера и лазерного гравёра, разыгрался инженерно-строительный зуд. Да и, сказать откровенно, были этому зуду пара объективных предпосылок.
Во-первых, первенец мой – «Полосатый апельсин» – при всех своих безусловных преимуществах в точности и надёжности, особенно после проведённой модернизации, в работе явно не тороплив, и больше 60 мм/с стабильно печатать не хочет. В связи с этим назрела его очередная переделка, а без 3D помощника приступать к ней уже страшновато. Во-вторых, за время погружения в тему трёхмерных печатающих устройств, накопилась критическая масса идей, которую, говоря образным языком современности, руки чесались «отлить в граните».
Идеи на экране
Памятуя свой двухлетний неудачный опыт по глобальному описанию истории проектирования и построения 3D принтера авторской разработки в одной статье, нынче решил я ограничится небольшим обзором с последующим развитием тем. Так будет проще рассказать читателю о том, чего сделать хотелось и что в результате получилось. Да, и хронологию событий я, пожалуй, соблюдать не стану.
Проект постепенно обретает реальные формы
Итак, как я уже писал ранее, возникла потребность в шустром и стабильном принтере небольших габаритов, с малым объёмом рабочей камеры для печати «ходовой» продукции высокого качества. И возможностью дальнейшей его, принтера, модернизации. Например, иметь возможность установки трёхцветного экструдера, али ещё чего новенького.
К тому же нужно было на практике «обкатать» несколько оригинальных идей и конструкторских решений узлов 3D машин, чтобы в дальнейшем можно было их использовать в виде готовых модулей для постройки подобных типовых механизмов.
В частности проверить на практике работоспособность разработанных ранее:
- каретки линейного перемещения портала Z и самого портала с их использованием.
- модуля натяжения ремня и модуля холостых роликов балки X
- датчика автоуровня стола на базе датчика давления, он же концевик Z.
Об этих узлах стоит рассказать подробнее, поэтому повествование о них опубликую отдельно, если интерес появится. Так, к примеру, я уже описывал модуль линейного перемещения стола портала Z для «Полосатого апельсина».
miniMAX200
Основываясь на своих предпочтениях, при выборе форм-фактора я становился на «кубоиде» каркасного типа с H-bot кинематикой. Материал корпуса – алюминиевые уголки. Кожух из раскроённого листа АКП (в разработке). Уникальные узлы и детали напечатаны из PLA. Остальное – типовая продукция китайской промышленности. Способ изготовления – «на коленке».
miniMAX200 в процессе разработки
Для удобства повествования назовём новый принтер miniMAX200. Не спрашивайте почему – просто так назвал.
Вот его плановые ТТХ:
- Рабочий объем 200х200х280 мм
- Цветность (кол-во приводов филамента) – 1 (2/3 опционно)
- Разрешение XY (математический расчёт):
Полный шаг ШД – 0,094 (0,1) мм
Микрошаги:
1/16 (А4988) – 0,006 мм
1/32 (DRV8825) – 0,003 мм
1/128 (LV8729) – 0,0008 мм
1/256 (TMC2130) – 0,0004 мм
- Экструдер – боуден (по умолчанию)
(При замене каретки возможна установка direct-light (с редуктором))
- Рабочий стол с подогревом до 80°C.
- Закрытая рабочая камера.
- Электроника 32-битная LERDGE-S.
- Автономный режим работы (печать с "флешки").
- Быстрая замена сопла.
- Возможность многоцветной печати типовыми филаментами.
- Датчик автоуровня стола (опция)
Машинка получилась крепкая, лаконичная, на первый тест – достаточно шустрая. Для изготовления каркаса использовал алюминиевые уголки 3 мм различных размеров. С толщиной несколько погорячился, можно было бы обойтись двух миллиметровыми.
Наверное искушённый читатель скажет: - Эка невидаль, ничего наноинновационноцифровизированного в этом устройстве нет. Нет револьверной подачи 32 цветов пластика, автоматической смены экструдера на лазер/дремель/нихромовую нить и жирный палец… Армирования графеном тоже нет. К тому же напрочь отсутствует телепатическая передача G-code из головы печатника и запуск/отключение принтера по усилию воли. Согласен, каюсь, много чего ещё не сделано. Будем над этим работать. А пока кратко расскажу, что сделать удалось и это работает.
ПОРТАЛ Z
Точность перемещения стола:
Полные шаги ЩД (0,9° /шаг) – 0,02 мм/шаг (ШВП D-12мм, L(step)-4мм)
Портал без стола - примерочная сборка
Однажды я решил построить портал оси Z без применения типовых линейных направляющих. Тут были две причины. С одной стороны финансовая, с другой - хотелось проверить работоспособность некоторых технических решений, увиденных ранее в интернете.
Была поставлена задача разработать каретку, которую можно было бы изготовить самостоятельно с применением доступных ингредиентов – примерно 90 граммов пластика PLA, 5 подшипников 625ZZ, 5 круглых латунных стоек для радиоаппаратуры, 10 стандартных винтов M3 и 2 стопорных винта того же диаметра.
Один из первых рендеров каретки модуля линейного перемещения портала Z
В «базе» портала используются два стандартных 12 мм круглых вала, с двух сторон закреплённых в разработанных и напечатанных из PLA кронштейнах, которые в свою очередь фиксируются на алюминиевом каркасе принтера.
Часть портала - рабочий термостол 214х214 мм на раме. Ожидает сборки
Вообще этот узел miniMAXa – один большой эксперимент. Точный результат его будет определён несколько позднее после завершения опытно-эксплуатационного периода. Пока лишь можно с определённой долей уверенности сказать, что линейное перемещение рабочего стола происходит ровно и равномерно, а силовое вертикальное воздействие на рабочую поверхность не приводит к деформациям и пространственным смещениям, как в статичном, так и в динамическом состоянии.
Ещё следует определить, как поведут себя напечатанные из PLA детали при рабочих температурах стола в термокамере, какова будет повторяемость и точность позиционирования по всему диапазону движения, будут ли подклинивать подшипники и пр. Но по предварительным расчётам и результатам тестовых испытаний ожидаю положительного исхода эксперимента.
МОДУЛИ НАТЯЖЕНИЯ РЕМНЯ И ХОЛОСТЫХ РОЛИКОВ БАЛКИ Х
Эти два узла – неприметные труженики любого 3D принтера на H-bot кинематике.
Все ближе к первым тестам, но китайские pulley застряли в пути... Ждем, стоим
Холостые направляющие ролики балки Х отвечают за точное и надёжное приложение силы в системе перемещения каретки экструдера вместе с несущей его балкой. Перекосы в осях, не параллельное размещение в плоскостях и любое подклинивание наверняка приведут к ошибкам в позиционировании сопла и, как следствие, к браку в печати. Поэтому при проектировании следует учитывать возможности технологии изготовления этих узлов и постараться разработать модель таким образом, чтобы минимизировать даже саму возможность допустить ошибку при производстве. При этом деталь должна получиться лёгкой и прочной, дабы максимально уменьшить инерционные нагрузки при смене направлений движения и тем самым дать возможность увеличить скорость печати.
Проста сборка когда дырки совпадают...
Откровенно говоря, когда я вижу некоторые воплощения, где подшипник установлен на один винт, вкрученный в нетолстую металлическую пластину, то у меня возникает чувство беспокойства – то ли я дурак, то ли разработчик этого узла жадный Плюшкин («Мёртвые души» Н.В.Гоголь). Всё же, как велосипедист, предпочитаю крепить колёса на ось, закреплённую на двух опорных точках. Хотя и бывают допустимые исключения, но они требуют высоких технологий в материалах и производстве.
Принтмейкерам известно, что немало хлопот при сборке появляется с укладкой ремня GT2. Поэтому в кронштейне роликов предусмотрены направляющие поверхности позволяющие ремню легко скользить по нужной траектории.
Ну кто-то же сможет разобрать, что там к чему...
В данной конструкции кронштейн крепится к балке тремя винтами, но возможен дизайн с использованием двух точек крепления без потери стабильности фиксации. В этом случае придётся увеличить расстояние между ремнями.
Кронштейны зеркально симметричны и у них предусмотрены флажки для оптических концевиков, расположенных на каретке экструдера. В зависимости от используемого филамента, флажки, возможно, придётся закрасить черным маркером для пластика. Тот, что использовал я, ненадёжно перекрывал луч внутри концевика. Такое случилось первый раз в моей практике, поэтому сознаюсь, что ошибался, дискутируя на эту тему с читателями Тудея.
Натяжной механизм ремня в механике H-bot является его незаменимой частью. Ну никак без него ремешок не установить. И тут вроде всё просто, да вот не совсем. С одной стороны ролик должен в плоскостях и по тангажу не гулять, а с другой стороны иметь возможность точного и стабильного перемещения по вектору ремня.
В моём случае мне нужно было вписать узел в «пятачок» 50х55 мм и иметь амплитуду регулировки около 10-15 мм. Учитывая при этом требования к жесткости при использовании PLA.
После некоторых экспериментов с печатью мелких деталей получилась такая вот самодостаточная конструкция.
При хорошей печати собирается она легко и монтируется к несущей поверхности на 2-х винтах М4. Регулировка осуществляется при помощи торцевого винта M3. Для удобства эксплуатации пришлось в условно декоративных фронтальных уголках предусмотреть пару отверстий под отвертку. Но в дальнейшем они закроются фальшпанелями, которые пока не придумал.
ДАТЧИК АВТОУРОВНЯ
Заманчивая возможность определять поверхность стола непосредственно соплом экструдера соблазняла не одну ранимую инженерную душу. Многие потеряли сон и покой пытаясь сложить в гармоничную композицию все необходимые для воплощения вышеуказанной мечты ингредиенты. Я из их числа.
Каретка Х, обдувы и GENTLE TOUCH в одном фл... рендере
Задачка действительно противоречивая. С одной стороны приспособление должно жестко удерживать радиатор хотэнда, обеспечивая точную печать, но с другой - ему нужно иметь некоторую степень свободы для обеспечения срабатывания чувствительных элементов. При этом вся конструкция должна остаться достаточно лёгкой. И надёжно отзываться даже при небольшом давлении на поверхность стола, не допуская ложных срабатываний.
Часть патрубков обдува. Первая ревизия.
А я ещё повысил себе степень сложности. Устройство должно быть термоустойчиво и не реагировать на перепады температуры. Позволять быстро заменять радиатор на другой, типовой. Быть простым в изготовлении, установке и эксплуатации. Иметь варианты исполнения для радиаторов других форм-факторов.
Один из "продувов" геометрии патрубка
Перечитав не один десяток статей на эту тему, пересмотрев множество видео, определил для себя приоритетный физический принцип, на основе которого такой датчик имело смысл разрабатывать – зависимость электрического сопротивления от деформации проводника. Одним словом, чувствительным элементом должен быть тензорезистор.
Однако первый опыт использования этих «неженок» меня разочаровал. Процесс их монтажа был достаточно трудоёмким и сопряжён с большим количеством брака. Многим мейкерам это уже известно. К тому же алюминиевая пластина была слишком жесткой и баланса между чувствительностью и надёжной фиксации не находилось…
Выкинув в корзину три «тензика» вспомнил об интересной статье «тудеевского» автора D.I.M годичной давности, в которой он рассказывал о своём варианте датчика давления на SMD резисторах. Также были полезны прекрасно иллюстрированные материалы от VanMo и Дэвида Пиллинга (David Pilling).
В результате родилась деталь – датчик-кронштейн. Он представляет из себя бутерброд из стеклопластика и нескольких пластиковых (временно) деталей. Недалеко от него в специально разработанной каретке компактно разместилась электроника.
То устройство, что у меня получилось создать, я обозначил как GENTLE TOUCH - «нежное прикосновение» значит. Работает оно действительно мягко.
Да простят меня дотошные читатели, но всех подробностей конструкции я пока раскрыть не готов. Во-первых, устройство ещё не «доведено до ума» и требует внесения некоторых изменений, во-вторых, возможно со временем получится организовать его мелкосерийное производство, ведутся расчёты. На момент публикации, что-то из намеченного уже удалось реализовать, что-то ещё предстоит исправить и проверить «в железе» на практике.
Планирую не откладывать эту работу в долгий ящик. Ещё есть интересные идеи…
Ну вот, пожалуй, и всё на сегодня. Надеюсь, продолжения рассказа о miniMAX200 не заставят себя долго ждать. Нужно закончить приводы филамента, декоративные детали, кожух, разложить электронику, провести тестирование и настройку. В общем - много интересного впереди. Да и Новый год не за горами.
Ели кого-то заинтересовали детали и подробности, то можете заглянуть на мой канал в тьюбе. Пообщаемся в комментариях и тут, и там, но не судите за отсутствие оперативности в ответах – времени порою недостаточно.
Всем удачи, добра и благополучия.
Еще больше интересных статей
Квазимодо теперь дружит с головой
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Одна из задач была, избавиться от ущербного родного х...
Квазимодо встает на рельсы
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
350х350х500. Чертежи и модели.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Комментарии и вопросы
На айли, 3 день выставлены по....
Пины и ласточкин хвост тема. У...
Экран от BTT 5 люймов... Вообщ...
Или же будут ли они вообще, т....
Нужна помощь. Не получается по...
Может есть у кого модель адапт...
Всем привет, может кто знает п...