Core XY самоделкинс 3D принтер

Друзья!

Решил поделиться с Вами еще одним своим опытом в мире 3D печати. 

Началось все пару лет назад. Купил я как-то сыну RC машину Kyosho. Продавец меня убеждал, что детальки для них - не проблема. Есть всегда и везде. Так как китайщину я покупать не хотел и по молодости остались положительные воспоминания о вертолетах этой конторы, я согласился. Не прошло и месяца, и машинка сломалась. И...деталей нет и не будет. Кризис. Возить стали меньше и реже.

Решил, что пора осваивать 3D печать. За темой следил с момента появления первых RepRap и удивлялся, как фанерно-на-соплях-собранный Mendel мог что-то напечатать. Но останавливало то, что надо было осваивать еще и моделирование. А вот тут мне становилось грустно. Но, что не сделаешь ради детей.

Начал с Tevo Tornado. Печатал всякую мелочь из PLA. Попробовал ABS и обломался. Стал вникать в принципы и занялся улучшайзингом. Писал даже пару постов. И в конце концов довел Tornado до совершенства: 

Теперь это подставка для катушки филамента!😂

Решил, что надо попробовать что-то более серьезное и купил сначала один, а потом и второй Tronxy 5SA. Оба принтера Core XY. Один с областью печати на 300х300х400, а второй: 400х400х400. Естественно для меня, в первоначальном виде они просуществовали очень не долго. Улучшайзинг коснулся и их. Рельсы. Директ экструдеры Титан и тд. Но меня все равно не удовлетворяло качество печати и тот объем танцев с бубнами, которые предшествовали каждой печати.

И вот, я решил сделать принтер сам. С нуля, так сказать.

Для начала, почти конечный результат:

Купил алюминиевых профилей под Т-гайки 20х20 и 20х40, вооружился Fusion360 и кофе. Решил, что буду делать Core XY. H-Bot конечно проще, но нагрузка на раму и движки выше, чем в Core XY, а уверенности в том что смогу нарисовать, а самое главное, напечатать прочные детали не было. Да и кажется мне, что Core XY самая удачная компоновка с большим количеством плюсов, нежели минусов, по сравнению с другими вариантами.

За основу решил взять компоновку Hyper Cube. В Tronxy моторчики расположены сзади и, соответственно, ремни проходят спереди рамы. И все снаружи. Не удобно - можно зацепить, закрывает обзор.. В Hyper Cube все спрятано внутри, а значит можно сделать закрытую камеру без особых сложностей.

Еще в процессе улучшайзинга Tevo столкнулся с проблемой при переделке стола на валы. Если линейные подшипники закреплены не параллельно ( в смысле идеально), то все плохо 😊. Стол двигается не плавно и тд.

Следовательно, для оси Z моего будущего принтера нужно было придумать такой механизм, чтобы валы ставились параллельно без вариантов и при этом без использования ЧПУ и других высокоточных инструментов.

Нарисовал вот такую конструкцию:

Длина каждой детали 30 см. И печатать нужно было из ABS. Моторы греются, да и в планах была закрытая камера с возможностью печати инженерными пластикам. Соотвественно, температуры, с которыми пришлось бы сталкиваться деталям, были бы на грани даже для PetG. А вот ABSу нагрев от шаговиков ни по чем.

Как я печатал это дело, отдельная история. К сожалению не фоткал сам процесс. Попыток было много. Мало того, что печатал на открытом принтере, так и края печатаемой детали ложились по краям стола. Соотвественно на поверхности стола уже был перепад в температуре. Все отлипало, отрывало, отслаивалось и скручивалось . Пока не придумал ноу-хау для предотвращения отлипания краев от стекла: после пары - тройки слоев, пока деталь еще держалась, заливал края рафта супер клеем. Помогло. 6 деталей 30 см дины вышли практически ровными. Клей от стекла отскребался лезвием без проблем и порчи имущества. Так что в качестве костыля, метод рабочий оказался. Правда запашок от нагретого циакрина еще тот...

После того, как с Z-осью я разобрался, пришло время делать раму. Стол я решил делать 320х320, чтобы иметь честную область печати в 300х300. Решил крепить профиля так, как это делают китайцы. В торце профиля в отверстии нарезать резьбу, сверлить второй профиль и свинчивать их вместе. После небольшого шаманства и вспомогательных приспособ, получилось собрать геометрически правильный параллелепипед 540х540х700. По-моему, результат вышел неплохим. При столе в 320 мм и большой каретке, общая ширина в 540 мм, что вполне компактненько. Но есть к чему стремиться. Уже сейчас я вижу что можно ужаться до 50 см общей ширины без уменьшения области печати. Печатающую головку сразу решил делать с директом. Соотвественно сам экструдер получился выпирающем от оси Х вперед. Из-за этого стол сдвинул вперед. Благо конструкция позволяет двигать всю Z-ось и стол как вперед, так и назад.

Теперь о столе. Он тяжелый. Очень. А все потому, что он сделан из 3 мм нержавейки. Спросите: зачем? Отвечу, так вышло. Получилось круто. Теплоемкость железа значительно выше, чем у алюминия. Соотвественно, нагрев плавный. и равномерный. А главное, с большой инерцией. Да и греет камеру он лучше.

Но есть нюансы.

Во-первых, 4-х заходные винты стол не держат и он сваливается вниз при отключении шаговиков. От 1-заходного винта отказался, так как для приемлемой скорости нужно было поднимать обороты, что вызывало сильную вибрацию. 

Во-вторых, при скатывании стола вниз полностью сбивается горизонтальное положение стола.

Первая проблема для меня стала фичей: после окончания печати, стол сам скатывается вниз для более удобного съема детали.

Вторая проблема решается частично. Электроника, о которой я расскажу чуть дальше, автоматически выравнивает стол при возврате в исходное положение. Но вот продолжить печать после отключения электричества уже не получится. Ну и ладно.

Ремни решил пустить снизу от рельс. 

Теперь про голову. Основная идея - быстро съемный экструдер. Легко обслужить если что застряло или сменить сопло на другой диаметр. С винтами возиться не хотелось и сделал на неодимовых магнитах. Магниты в каретке и на экструдере. Получается магнит к магниту. Четыре точки. Сколько усилия в килограммах я уже не помню, но держит отлично. И великолепная повторяемость. Снял, одел и калибровать ничего не надо. Снимается тоже достаточно легко,

С разъемом пока порнография. Сначала я сделал магнитные контакты. Получилось аккуратно. Но никак не мог заставить правильно работать термистор. Плюнул, срезал и заменил на компьютерный разъем. А потом оказалось, что у меня был сломанный термистор. Зря срезал магнитный. Зато сейчас есть наметки как нужно сделать лучше и буду рисовать голову с встроенным разъемом. Чтобы вообще никаких проводов. А их без малого 10. 2 на нагревательный элемент, два на термистор, два на вентилятор хотэнда, и 4 на шаговик.

Идея со съемной головкой себя полностью оправдала. Уже несколько раз снимал для обслуживания. Быстро и практично.

Ремни шириной 10мм со стальным кордом. Натянуты туго.

Теперь по электронике. Lerdge-K. Закрытая прошивка. В принципе, к этому и стремился. Контроллер описывать не буду. И так его уже многие осветили на страницах и этого достопочтенного ресурса в том числе. Но остановлюсь на одной особенности о которой никто не рассказывал.

Для оси Z можно использовать два отдельных шаговика с контроллера, что удобно. Такая возможность реализована во многих контроллерах. Но вот в Lerdge пошли дальше и к каждому шаговику добавили свой концевик. Иными словами у меня левый мотор возвращаясь в исходную позицию останавливается от своего концевика. Правый от своего. Не важно как криво стоит стол, но при возврате в Home, каждый раз происходит калибровка по горизонту. На мой взгляд очень удобная фича.

Блок питания без вентилятора на 200 ватт. Грелка стола от 220 вольт через твердотельное реле. Тут все стандартно.

Кожух сделал из ламинированного МДФ. Хотелось из плексигласа, но жаба задушила.

Теперь, собственно, какой получился результат. Печатает. И печатает хорошо. Я бы сказал, очень хорошо в сравнении с тем что было у меня до на китайцах. ABS, PLA, Flex на ура. Что самое интересное, детали из ABS отлично печатаются с толщиной слоя 0.3 при диаметре сопла в 0,4 мм Ни о каком расслоении нет и речи. Чтобы сломать трубку с тонкими стенками в 2 периметра надо приложить усилия и ломается деталь скорее как литая - с рванными концами, а не по слоям.

Следов от ремня практически не видно.

Во время сборки принтера у меня случилась неприятность: оторвался разъем от одного из шаговиков оси Z и принтер стал сам себя ломать. В панике не сразу вырубил питание. Результат: рама стола окривела. Выглядит смешно и странно. Где именно окривело я так и не нашел. Скорее всего деформировалась часть рамы из пластика, где установлены линейные подшипники. Но на качество печати не влияет совсем. Пружинами скомпенсировал кривизну и все. Печатал складывающуюся Катану с Thingiverse. Под 20 см длины с концентрическими периметрами внутри. Для печати критичны геометрия, ровные слои и толщина экструзии. Иначе лезвия просто выезжать не будут. Запустил печать и сразу в яблочко.

Все тестовые кубики и Benchy получились отлично. Опять таки в ABS. расхождение по осям XY в пределах 0.1 -0.2 мм Ось Z тютелька в тютельку. 

В качестве эксперимента напечатал из ABS в режиме Vase цилиндр. Толщина дна в три слоя 0.2 мм. Штука получилась герметичная воду держит отлично. 

Пробовал печатать 1 мм соплом. Все попытки на других принтерах выходили плохо.

В планах улучшайзинга данного принтера:

Перепечатать все детали Z-оси и стола чтобы убрать кривизну. Раздражает. Сделать магнитный разъем для головки экструдера. Перепечатать крепеж шаговиков XY. Дизайн кронштейнов шаговиков Х и Y вышел не достаточно жестким и для тугого натяжения ремней приходится подкладывать под моторчики куски пластика, чтобы они стояли вертикально. Можно и не подкладывать. Но ремень начинает скрести о край роликов. сразу появляется едва заметный след от зубов на ровных стенках деталей. На задней стенке принтера внутри планирую сделать держатель катушки. Там место есть даже для 2.5 кг катушки диаметром 30 см и шириной 10 см. И прикрыть электронику и блок питания из эстетических соображений.

А теперь вопрос к аудитории и просьба о помощи советом: КАК ПЕЧАТАТЬ PC, PP и Nylon???

Что только я не делал - не липнет и все! Я могу разогнать экструдер хоть до 320 градусов, стол до 130 (дальше боюсь грелка может отвалиться. Камера принтера закрыта. Пробовал и карандаши, и скотчи, и лаки, и танцы с бубнами и без. не липнет. В конце концов, мне надо уже сделать машинку сыну, после двух то лет экспериментов 😂😂😂.

Буду благодарен подсказкам по этим филаментам.

Ну и в планах обновленная версия принтера: компактней, на 2 экструдера. Думаю делать гибридную головку печати: основной хотэнд с Директ эктрудерудером, а второй -  Bowden для поддержек.

Вот собственно и сказу конец...

Примеры печати. Сразу оговорюсь - с температурой стола еще играть и играть. Из-за того, что стол из толстого листового металла, деталь греется больше, чем надо. Плюс для  ABS - деталь и не думает скручиваться и отлипать. Минус - иногда перегрев деталей. Надо играть с настройками. 

PLA

Эти детали печатались 1 мм соплом.

У следующей детали получилась грубая заливка горизонтальной поверхности. Заполнение 15% и из-за перегрева детали заливка проваливалась. Зато стенки в режиме Вазы получились отлично. И детали из ABS получаются крепкими - нет намека на расслоение. 

ABS

Вот такое корыто напечаталось за 4 с плюсом часа.

Диаметр 31 см. высота слоя 0.3 Тоже режим Вазы. Печаталось четко по краям стека. Перегрел в начале стол. Печатал из PLA, а стол был нагрет до 100. Кстати полностью водонепроницаемая штука.

По мере модернизации добавлю картинок.