Собери свой Re-D-Bot

Здравствуй уважаемый читатель.

В представленной вашему вниманию статье, изложена подробная инструкция о конструировании настоящего 3D печатающего аппарата. Все материалы прилагаются к данной статье, сопровождаются иллюстрациями и ссылками на специализированные ресурсы.

Данный конструктор является финансово доступным решением с приемлемым качеством печати. Не требует профессиональных знаний или инженерного образования.

Так могла начаться какая нибудь скучная, и неинтересная статья, но этот не тот случай :Р

В самом начале, мы строили этот принтер с моим хорошим другом maniak26. У нас уже был небольшой опыт 3D печати и оооочень много энтузиазма (= Со временем мы познакомились с другими замечательными ребятами со схожими идеями, и сейчас мы небольшая компания друзей с общими интересами.

В основе принтера лежит конструкция двух талантливых людей Spauda and Carl Feniak, их проекты C-Bot и D-Bot (в честь которого мы назвали свой принтер). В этой статье я расскажу вам о бюджетном варианте принтера, который печатает очень достойно и на хорошей скорости. Также есть версия принтера с использованием более дорогих комплектующих, о которой мы расскажем в другой раз (;

В статье будет много картинок, а в конце я дам ссылки на полную инструкцию по сборке (для статьи, там очень много букав), ссылку на все печатаемые детали и список всех компонентов с примерными ценами и ссылками где/что купить.

Основные характеристики

Re-D-Bot печатает без потери качества на скоростях 80-100 мм/с. При печати из ABS пластика, скорость качественной печати может достигать 120 мм/с. Принтер печатает всеми популярными пластиками: abs, pla, hips, flex, нейлон, pet-g, композиты вроде BFBronze. Область печати 300х300х300 мм (высота около 300 мм зависит от расположения электроники).

Рама принтера собирается из профилей V-Slot или конструкционного профиля от “Соберизавод”. Типы профилей - 2020 и 2040.

Сборка

Для удобства, все профили я поделил на 8 групп:В пошаговом описании сборки, я буду часто называть какой нужен профиль, например “Профиль из группы А” или “Профиль из группы С”.

Движение по осям производится при помощью колесиков V-Wheel mini. Нас иногда спрашивают, почему не собираем на больших колесиках - маленькие удобнее и выглядят аккуратнее (=К профилям принтера, все детали крепятся с помощью М5х10 винтов и квадратных гаек. Их понадобится много и лучше иметь запас, они пригодяться для апгрейдов.Кстати, в профили от “Соберизавода”, немного потренировавшись, можно вставлять квадратные гайки на уже собранном принтере - это очень удобно.

В целом, принтер полностью собирается одним человеком. Конечно дополнительная пара рук не помешает, но это не обязательно. Много работы для мелкой моторики рук - так что принтер можно собирать с детьми, получится такой технологичный конструктор для всей семьи (;

В этой статья я пропущу описание процесса сборки, ссылку на очень подробную инструкцию с картинками я добавил в конце статьи (; Для печати капризными пластиками, вроде АБС, на принтере используется стол с подогревом. Можно поставить любой стол подходящего размера. Прототип принтера мы вообще собирали со столом от Анет размером 20х20. Позже мы перешли очень хороший стол от Cheap3D. Греется очень быстро (2-3 минуты до 70 градусов, и 5-6 минут до 100 градусов), после прогрева равномерно держит температуру на всей поверхности стола. Размер печатаемой области 300х300, лучше сразу покупать вместе с их утеплителем и платой коммутации. У нас с maniak26 все еще старые 12В версии столов, некоторые из друзей уже поставили новые. Обновленный стол теперь еще мощнее и появилась дырка под термистор.Конструкция стола представляет из себя “сэндвич” из нескольких слоев:

• стекло (рекомендую использовать матовое),
• нагревательный стол,
• утеплитель,
• фанерный лист для жесткости и поддержки утеплителя.
  
  

Стол крепится к рамке на 3 винта, такой выбор сильно упрощает настройку стола в будущем. И практика показала, что 3-х точек крепления хватает.

Когда-то давно, с участниками 3DToday и в одном чате в телеграмме, мы активно обсуждали какая конструкция крепления с колесиками, гипотетического будет лучше с 3-мя или 4-мя колесами. В итоге за пару дней споров с очень грамотными людьми, перечитав “матчасть”, и немного помоделив, я пришел к хорошему варианту трехколесных кареток с простым и удобным натяжителем.Еще одним интересным экспериментом, была замена старого механического концевика по оси Z (отвечает за высоту стола). Дело в том, что лапка механического концевика со временем начинает дребезжать, были случаи когда он не срабатывал и его загибало. В общем хотелось чего то более технологичного (= И выбор пал на оптический концевик, да и по цене ненамного дороже механического получалось. В результате пары вечеров с Solidworks’ом, и после прочтения некоторой полезной информации о светопропускаемости пластика, получилась довольно удобная для настройки моделька крепления концевика.Ультрафиолет “пробивает” АБС, но это решается просто - к флажку, который пересекает сенсор, нужно приклеить маленький кусочек фольги.

Конструкция других концевиков тоже немного изменилась. Можно использовать пружинки или зажимать гайками с двух сторон - пружинки удобнее, гайки проще (;Ось Z (движение стола вверх-вниз) приводится в движение двумя двигателями, через строительную шпильку из нержавейки. Тут можно спорить, насколько будет лучше использование трапеция или ШВП, но как показывает практика - не на много, а выходит значительно дороже. Однако если найти ровную строительную шпильку, по которой можно пройтись плашкой для нарезки резьбы (снимет заусенки и косяки), то вы получите хорошие и ровные стенки при печати. Поэтому, да, для будущего апгрейда на более дорогой принтер можно переходить на трапеции или ШВП, однако сейчас подойдет обычная шпилька (;Большим и сложным этапом было создание печатающей головки (каретка по оси X). Было несколько ее вариантов, прототипов, много тестов и уже после релиза было одно обновление обдува. Пруток в печатающую головку подается по конструкции боуден, т.е. двигатель экструдера крепится не на самой головке, а где то на раме принтера. В качестве хотэнда используется E3D v6 с родным термоблоком или с Volcano - подвижное крепление обдува позволяет использовать оба варианта.

На изображении ниже каретка в разрезе, еще с первой версией обдува “туалетик” ((=Обдув был интересный, моделирование воздушных потоков показывало широкий угол потока. Однако модель не очень удобная в использовании = Не видно сопла при печати, неудобно менять сопло или убирать “сопли”. И спустя некоторое время, я добавил вторую версию обдува, в этот раз поудобнее и с заметно более мощным воздушным потоком.Такой обдув сильно упрощает печать пластиком PLA и позволяет печатать деталь с меньшим количеством поддержек за счет большого угла. А как мостики печатает - вообще магия была для меня какая-то ((= Записывал ролик еще с прототипной версией обдува https://youtu.be/MXtuoXqMKMMДвижение осей X и Y приводится по схеме CoreXY, двумя моторами и двумя ремнями.На картинках видно как проходят ремни, отмечены красным и зеленым цветами.

Еще одним интересным решением “два в одном” было добавить боковые стенки из фанеры - это сильно добавило жесткости и дополнительно защитило от сквозняков (которые могут попортить нервы при печати ABS пластиком). Для красоты стенки можно украсить (; Несколько слов об электронике

Электроника используется самая популярная - это мозги из Arduino Mega и RAMPS 1.4, двигатели Nema 17(17HS4401), драйвера A4988 и TMC2100, вентиляторы 4010 для обдува радиатора и мозгов, вентиляторы 5015 “улитки” для обдува пластика, блок питания из расчета 10А на основную электронику + мощность стола + запас 30%. Кстати, при использовании платы коммутации или твердотельного реле - можно легко разделить питание принтера на два БП (второй БП отдельно для мощного стола можно поставить). Схема подключения электроники типичная:

• Перед первым включением принтера, до включения питания, ОБЯЗАТЕЛЬНО проверьте штекеры концевиков (в конце провода) тестером, между контактами “+” и “-”. При срабатывании концевика не должно быть замыкания, иначе при неправильном подключении сгорит ардуино.
• При первом запуске необходимо настроить ток на драйверах. Здесь вы найдете хорошую статью как это сделать: https://3deshnik.ru/blogs/akdzg/pravilnaya-nastrojka-toka-dlya-shagovyx-dvigatelej и есть еще видео (на английском) https://youtu.be/GNfKZ7o_7PI
• Желательно силовые провода укладывать отдельно от сигнальных.
• Если на плате RAMPS нет коннекторов для обдува, как на схеме выше (иногда китайцы ленятся их распаивать), то обдув можно будет подключить к терминалам питания RAMPS.
  
  

Прошивка принтера

В качестве прошивки может быть использован любой вариант совместимый с RAMPS 1.4. Если вы новичок в этом, то можете взять уже готовую собранную прошивку “Marlin Firmware” для Re-D-Bot принтера. Вам останется только настроить некоторые из параметров под вашу конфигурацию. Скачать прошивку можно здесь https://github.com/Re-D-Bot/Re-D-Marlin.

Как и со сборкой принтера, я пропущу пошаговую инструкцию для прошивки в статье, и оставлю ее в большой инструкции (;

Вот несколько полезных ссылок для настройки прошивки

• официальная документация Marlin
  
  http://marlinfw.org/docs/configuration/configuration.html
• простая и легкая программка на комп, для подключения к принтеру через USB
  
  http://www.pronterface.com/
• о том что такое PID регулятор и как его настроить
  
  http://reprap.org/wiki/PID_Tuning
• калькулятор для расчета шагов моторов
  
  http://www.prusaprinters.org/calculator/
• для прошивки можно использовать Arduino IDE
  
  https://www.arduino.cc/en/Main/Software
• если ардуинка из Китая, то возможно понадобится драйвер на комп
  
  http://www.wch.cn/download/CH341SER_EXE.html

Проверка принтера

После первого включения блока питания убедитесь, что:

• вентилятор обдува радиатора хотэнда работает,
• вентилятор обдува платы RAMPS работает,
• светодиод на оптическом концевике горит при открытом сенсоре, и гаснет, когда сенсор перекрывается,
• светодиоды на механических концевиках не горят, и загораются, если их нажать,
• подсветка светодиодной лентой работает,
• хотэнд не греется сразу после включения,
• стол не греется сразу после включения.
  
  

В случае возникновения проблем, выключите блок питания и проверьте правильность подключения проводов.

Так же после запуска необходимо

• проверить как отрабатывают концевики,
• передвижение по осям - проверка шагов двигателей,
• проверить подачу экструдера (хорошие ролики https://youtu.be/l9YoceD3H4o и https://youtu.be/yLH4K1vNoXo?t=616),
• как греется хотэнд (регулировка ПИД) и стол,
• распечатать свой первый калибровочный кубик.
  
  

Заключение

Я использую этот принтер часто, почти каждый день что-то печатается. Для друзей - например недавно мы участвовали в Comic Con Siberia, где две наши команды и одно одиночное выступление взяли призовые места (; Собрать такие шикарные костюмы без принтера было бы ооочень сложно и значительно дороже.

Коллеги с работы часто просят сделать разные детальки для дома или сада, недавно рисовал и печатал крепление ключа к брелку от сигнализации - деталька на 1 грамм пластика, однако таких не купить, а без нее ключи не присоединить к брелку. Цена нового брелка от 2000 руб.

Я многому научился благодаря 3D принтеру, и я не про 3D технологии - принтер как инструмент, открывает очень много возможностей и сфер для хобби!

Работы от владельцев Re-D-Bot

Автор Денис Колесник:Кстати на фото выше - это подарок от фанатов для певицы (http://vk.com/wall2670615_9432)

Автор Кирилл Кравиц:Автор maniak26 (полноразмерный шлем):И несколько моих принтов:На арбалете распечатаны обойма и мелкий черепок.Я пробовал печатать разным пластиком, не стану говорить о плохом (= скажу что понравилось. Сейчас вы можете обосновано кидаться в меня тапками, и говорить что это реклама (это не так). Но я долго думал над этим предложением, переписывал, уже хотел вообще не писать об этом, maniak26 прочитав ответил: “ой реклама-реклама неприкрытая”. В описании конкурса написано рассказать о пластике, так что “ой всё” :Р

За последние около года, на нашем принтере, почти все что я печатал - было из пластика от Bestfilament. (тут было много лестных слов, но боюсь не выдержу потока тапок) Чтобы быть объективным, я периодически покупаю пластик от других производителей для сравнения. Но, после того как они еще расширили ассортимент, я понял что хочу больше чем могу себе позволить (%

Принтер получился перспективным, конструкция принтера выгодно отличается легкостью внесения изменений. Недавно, мы создали группу в телеграмме, где все участиники, помогают новичками и желающим собрать наш принтер. Мы часто обсуждаем там как можно улучшить Re-D-Bot, уже есть несколько интересных разработок для будущей версии.

Документация к принтеру и пр. ссылки

• Очень подробная инструкция в картинках по сборке принтера, с описанием всех этапов.
• Список всех компонентов принтера, с примерными ценами.
• Чат в телеграмме, для тех кто хочет собрать принтер или предложить свое улучшение.
• Все печатные детали в облаке (позже выложу на thingiverse, как закончу английскую версию инструкции).
  
  

Вместо заключения

В начале, мы с maniak26 печатали на Анетах (А6 и А8). Потом захотели делать это быстрее, больших размеров, точнее и качественнее - и построили свой принтер. С самого начала строительства, мы внесли несколько изменений в конструкцию - увеличили печатаемую зону, отказались от консоли, отказались от экструдера и убрали питание стола с основной платы. Потом было много переделок печатаемых частей, и в итоге у нас получился весь принтер в виде 3D модели - почти все детали были обновлены. Со временем, к нам присоединились другие интересные ребята со своими талантами и идея выросла в небольшое комьюнити которое теперь развивает конструкцию в разных направлениях.

В общем это все. Спасибо что дочитали до конца, и простите меня за стиль повествование - я знаю, что могут иногда завернуть предложение так, что… Надеюсь эта статья кому-то поможет определиться в выборе или даже поможет решиться на свой принтер, а инструкция позволит реализовать желаемое в реальное (;

P’S: Чуть не забыл, эта статья также для конкурса 'Мой 3D-принтер', в номинации '3D-принтер собранный своими руками'.