Изобретения изобретателям! Или почему вам не нужен огромный принтер.

Введения не будет. Просто я считаю, что технологию развивают люди, а не компании. Точно не коммерческие компании. Самое интересное у энтузиастов и гиков.

Когда-то давно, когда вышла моя первая статья http://habrahabr.ru/post/215637/ и на меня сразу обрушился шквал писем с помощью в создании принтера и пр. С тех пор я не переставал собирать и разбирать принтеры, следить за новинками и пробовать себя во многом. На сегодняшний день на моем счету больше 12 проектов с нуля, но только один меня разочаровал и обрадовал одновременно.

В августе 2014 года в славном городе Санкт-Петербурге прошла небезызвестная выставка GeekPicnic, в которой я участвовал уже во второй раз. На ней скромно, на отшибе и стоял самый высокий российский 3д принтер. PRISM PRO. (мне до сих пор не импонирует это название, но что поделать)О нем-то и пойдет речь. Я хочу рассказать каково создавать такие машины, сколько они стоят на самом деле, что для этого нужно, что требуется от вас, где найти все детали, подарю все чертежи и принципиальные схемы, в общем, подарю вам этот принтер.

Скажу сразу. Машина стоит дороже домашних принтеров, кит-наборов и прочего. Но реальная цена все же умещается в 30.000 деревянных.

С чего все начиналось. А начиналось все как всегда на коленке. Давно я заглядывался на дельта-принтеры, уж больно необычны они, да и что мне стоит попробовать-то. Вот и попробовал. С первого раза всё и получилось как надо.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/52e/6ef/7fc/52e6ef7fc07422dc75a8334ea82cbf40.jpg[/IMG]

Детали распечатал на принтере, купил на рынке алюминиевый профиль квадратный, да фанеры куски на балконе нашел. Делов на пару дней, мудрить ничего не надо. Машинка получилась забавная, большая (чуть больше метра высотой), но бестолковая.

Тем летом я подрабатывал в одной конторе, что трехмерной печатью занималась, благо коих в Москве пруд пруди. Слово за слово, да решили мой принтер коммерциализировать. Ну а мне-то что? Я на радостях согласился, сел проектировать. Тут-то всё и началось. Одно делать делать для себя, другое для потребителя. А потребитель-то не шибко обременен умом, да и боится, механизм-то сложный.

В общем, худо-бедно проект сдвинулся с места. решено было добрать высоты до полутора метров и увеличить рабочую область до 40х40х100см. за основу был взят принтер Delta Tower.

Нюансы проектирование и основные моменты

это скорее для тех, кто уже начинал подобные проекты, но закинул из-за незнания каких-то моментов

1. у дельта-принтеров есть один неприятный момент, им сверху нужно дополнительное место под высоту каретка+печатающая головка,

2. длина 'рук' (6 палок, что соединяют каретки с печатающей головкой) равна диаметру области печати,

3. трубка боуден- экструдера (по которой пластик подается) должна быть как можно короче (сильное трение внутри), но при этом не заходить внутрь печатной области,

4. не используйте модельные шаровые шарниры, у них большой люфт, используйте кольцевой магнит+стальной шарик,

5. алюминиевый нагревательный стол при нагреве неизбежно деформируется и образует некую линзу,

6. не используйте в паре с нагретыми поверхностями индуктивный датчик положения, он очень чувствителен к температуре и не даст повторяющегося результата,

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/09f/54f/3ea/09f54f3ea7150f89375fc39a016def74.jpg[/IMG]

Ну как взят за основу... Полностью слизан дизайн рамы и механики. Рама собрана из алюминиевого станочного профиля 40х40мм. Использовались направляющие рельсы с каретками.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/c3d/6e9/403/c3d6e9403bceb55fea63190474b7fcc1.jpg[/IMG]

Разве что решил корпус добавить, чтобы закрыть все и вся. Так же модельный ряд из нескольких размеров, ну и красоты навел.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/9c9/b62/97d/9c9b6297d62ebbf4acbc939fd5fe71d9.jpg[/IMG]

Проектная часть на этом, казалось, закончилась и началась мучительная часть. А именно, поиск людей и организаций, что могут воплотить некоторые части в жизнь. Как оказалось, такие красивые корпуса никто делать не возьмется (имеется в виду, за адекватные деньги и сроки) и пришлось в срочном порядке искать решение. И решение нашлось.

*Тут я хочу начать уже говорить о конкретных вещах и ценах на эти вещи, но мне придется вернуться немного назад.

В начале я написал, что этот принтер можно собрать за 30 тысяч рублей. Это так. Кто-то сразу начнет промывать мозги по поводу коммерции, потока производства, ндс и прочей чепухи. Если надо кормить еще 3-4 лишних рта, которые только, как мы знаем, руками машут, а один пашет, то, конечно, цена взлетает. Если вы хотите организовать производство подобных машин, то откажитесь от офиса, откажитесь от рекламщика, от менеджера, от босса и от курьера. Есть сборщик и есть продавец. Работы не много, вы взаимозаменяемы и лишнего не тратите. Не тот это бизнес. К слову, в той самой компании, в которой я подрабатывал, было много лишних ртов, которые, как оказалось должен я кормить, в связи с чем я и закончил сотрудничество с ними, они потом использовав мои чертежи и наработки занялись производством недоделанных машин, но это уже другая история.

Хочу предупредить вас сразу: вам не нужен такой принтер. Никому он не нужен. Много принтеров поменьше + клей сделают работу быстрее и качественнее (быстрее пропорционально количеству принтеров, а качественнее, потому что деталь колбасит тем больше, чем он выше).

Итак, вы откинули все сомнения и здравый смысл и твердо решили, что вам просто необходима такая машина (для цельной печати детей в полный рост?).

В корне всего лежит базовый набор любого принтеростроителя: электроника, моторы, экструдер.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/b94/c85/285/b94c85285294a77c9526ff860f21a017.jpg[/IMG]

1.Электроника:

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/642/cf9/0aa/642cf90aaae891467fc1102c47f96e5a.jpg[/IMG]

тут все просто, берем что подешевле, а именно RAMPS 1.4, на али комплекты с экраном стоят от 1200 рублей. Выбираем что подешевле. проверьте комплектацию, там должна быть ардуино мега, сам РАМПС, драйвера шагового двигателя в количестве 4-5 штук и экран.

2. Моторы.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/4ea/b47/d33/4eab47d3306fa4426c6a9f9329a49970.jpg[/IMG]

А точнее, шаговые двигатели. От параметров двигателей зависит многое, но универсальные варианты есть: размер nema 17, код 17HS8401. одни из самых мощных в своем размере, но можно и любые другие, но есть шанс не попасть в напряжение, в сопротивление, в ток и прочее и прочее. За пятерку таких движков с вас возьмут 2200-2600 рублей, в зависимости от удачливости. (нам нужно всего 4, но если брать по одному, то выйдет дороже, чем сразу 5 штук)

3. Экструдер.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/6d4/4e1/e6b/6d44e1e6b545ec6dfe2987d48b70407b.jpg[/IMG]

Состоит из собственно экструдера, который проталкивает пластик и нагревателя с соплом (хотенд). Мотор для него уже есть, так что ищем подающую шестерню (так и пишите extruder gear в поиске), пружинку для прижима прутка (китайцы уже вовсю разузнали что и кто ищет, потому проблем с поиском не будет, пружинки ищите по топорному запросу extruder spring). Далее нам нужна трубка, по которой проходит пластик и цанговые фитинги (bowden extruder tube или что-то типа тог в поиске). За всю эту мелочь вы выложите рублей 600-700 (чем больше партия, тем дешевле, кстати. кооперируйтесь). Дальше нам останется найти хотенд. Цены на них летят вниз и годный вариант можно найти за 600 рублей (еще пару месяцев назад 1500р) или меньше (запрос e3d hotend). Важно внимательно прочитать описание к товару. Вам нужен под 1.75 пластик, боуден и сопло по желанию (возьмите 0.3 и 0.5 например).

Вот и весь базовый набор, с которым вы теперь не пропадете. Он обошелся вам в 4500 рублей. И он примерно одинаковый у всех производителей принтеров. Мало кто разрабатывает свою электронику и экструдеры, обычно, на качестве печати это не сказывается, а сказывается на конечной цене продукта.

Дальше мы возьмемся с вами за особенные комплектующие, а именно:

4. Шкивы и ремни.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/1db/101/ae8/1db101ae81adeb07b2687d790285af95.jpg[/IMG]

Все там же, в Поднебесной мы найдем их. Шкивов нужно 3 штуки, мне нравятся T2.5 на 16 зубов и подходящий ремень такого же размера T2.5, 10 метров (на деле около 7, но лишним не будет). Это еще примерно в 1000-1500 деревянных.

Сейчас самое время решить что как и для чего вы делаете. Если вы хотите универсальную машину, которая будет питаться всеми видами пластика, то придется раскошелиться. Я буду описывать именно такой вариант, потому что его я и собирал, но если вы хотите ограничиться печатью PLA пластиком деталей, которые не будут подвергаться сильному (больше 70 градусов) нагреву, то вы можете существенно сэкономить время и деньги. По секрету, скажу вам, что такие большие машины выдадут адекватное качество печати только PLA пластиком и ни чем иным.

5. Нагревательный стол.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/830/6ce/85a/8306ce85a73277b9a29f428c5459ce86.jpg[/IMG]

Важный элемент для печати всеми, кроме pla пластиками. У моего принтера он 40см в диаметре и вам нужен соответствующий нагреватель под него. Ищите silicone round heater. Вам нужен под 24 вольта 400мм диаметром и обойдется эта приблуда вам в 2500+ рублей.

6. Блоки питания

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/bcc/150/518/bcc1505183af66511902eeff6521460c.jpg[/IMG]

Помните, в предыдущем пункте вы решили, что вам необходима огромная нагретая поверхность? Время платить. Отдельный блок питания под такую махину обойдется вам в лишних 5-6 тысяч рублей, ибо нужен вам никто иной как блок питания на 24 вольта, выдающий 450-500 ватт. Искать замучаетесь, из Китая дорого. + реле к нему (50 рубелй, пойдет от жигулей 12 вольтовое). И еще один блок питания для всей остальной электроники. 12 вольт, 100 ватт хватит. (По расчетам 67 ватт жрет, но можно будет повесить еще один экструдер и прочее), который обойдется вам в смешные 500 рублей.

7. Всякая мелочь, типа концевых микропереключателей, проводов. Рублей 500, не больше.

С электрическими и электро-механическими компонентами разобрались. Наш карман опустел на 14.000 рублей (или же на 6500, в зависимости от выбора). Настала очередь механической части, к слову, тут мы прощаем с Китаем и ориентируем наши поисковые запросы на страну пребывания (в моем случае, Россия, Москва).

8. Рама.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/422/a99/e9b/422a99e9b0e796ff84169e9ab1ab5502.jpg[/IMG]

Большая и прочная. Что еще от нее требуется. Как я и говорил ранее, эту часть я полностью спёт у конструкторов Delta tower. Станочный профиль 40х40 + соединительные уголки + фрезерованные пластины для соединения сходящихся лучей. Тут важно найти где дешевле. есть профиль за 2000р /метр, а есть за 435 (я брал на соберизавод). Все вместе обойдется вам в 4-5 тысяч (можно сэкономить на резе, но тогда будут вопросы с точностью).

9. Каретки и рельсы.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/ce6/37b/339/ce637b33998f9a2806ea731722ee4e65.jpg[/IMG]

Нам необходимы рельсы длиной 1200мм 3 штуки и 3 каретки под эти рельсы. Советую поискать рельсы для миниатюрных приборов (ВАЖНО: ширина рельса должна превышать размер паза профиля, а то просто провалится). Можно попробовать поискать в Китае, можно у дилеров. Я брал HIWIN 15HG, но это рельсы для нагруженных частей и они не очень легко начинают движение + тяжелее мелких. Это самая дорогая позиция из всех. Все зависит от вашего умения искать. Цена за все от 8 тысяч.

10. Движущиеся части

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/88e/e8d/8d4/88ee8d8d41d75a9325a9c8f182f73cff.jpg[/IMG]

Не знаю как назвать всё это вместе. В общем, есть каретки (те, что по рельсам ездят не в счет), есть 'руки' (соединяют каретки и печатающую головку), и центральная каретка, на которой закреплен хотенд. Сами каретки, с креплением рук, ремня можно распечатать на принтере или отфрезеровать. Руки состоят из прочной и легкой палки и двух шаровых шарниров (можно магнитных). Палка- углепластиковая, диаметров 6-7мм и ценой 200р/метр. Необходимо 3 метра. Шарниры я брал Traxxas 12 штук в пачке за 350 рублей, но придется как-то компенсировать их люфт (можно выточить новые шарики для них или стянуть руки резинками/пружинками). Центральная каретка тоже печатается или фрезеруется (зависит от возможностей). Всё в сумме будет стоить вам 1000-3000 рублей, в зависимости от выбранного пути.

11. Держатели мотора и подшипника.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/71f/e9e/4fb/71fe9e4fb28f0006bed914b97d6ca0b4.jpg[/IMG]

Каретка приводится в движение через шкив и ремень мотором. Мотор надо бы закрепить. Печатать или фрезеровать, разницы нет. То же самое с подшипником (ремень натянут между шкивом и подшипником), держатель можно распечатать. Цена 0+ р.

12. Платформа для печати.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/661/799/60b/66179960bbea2f28051237e5ba580eaf.jpg[/IMG]

Хорошо роль выполняет алюминиевый лист, толщиной 5+ мм. Сверху можно стекло, для удобства съема. Опять же, ищите. Цена с материалом будет не больше 800 рублей. Для нагревателя лучше взять потолще, меньше деформаций будет пр нагреве.

14. Крепеж.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/f97/9f9/c2c/f979f9c2c9920cd38b3606562ced1a22.jpg[/IMG]

Винтики всякие, болты. Мелось, в общем. Если на балконе не завалялась, то рублей 200 можно выделить.

15. Корпус.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/b86/7f4/556/b867f4556a683eb866538f7ba0a69f61.jpg[/IMG]

Важная часть. определяется потребностями. Выбрали нагревательный стол? Уже потратили на мощный блок питания? Придется тратиться и на корпус, который защитит от сквозняка и позволит воздуху внутри прогреться, что, теоретически, улучшает качество печати ABS- пластиком. На деле, большие фигуры все равно растрескаются по слоям. Материал корпуса подбирал долго. От Оргстекла отказываемся сразу, алюминий дорогой. Хороший выбор- алюминий композит. Примерно 4000р за лист, разные цвета. Сложно найти где его не только раскроят, но и выфрезеруют отверстия. Так же к ему необходима дверца (тут оргстекло подойдет)+ крышки сверху, снизу и под крепеж стола. Всё вместе с фрезеровкой можно выудить за 5-10 тысяч, в зависимости от наличия нужных знакомых.

Итого у нас получается 35.000 рублей при ленивом раскладе (при удачном, при оптовых заказах и хороших отношениях с фрезеровщиком и пр. цена опускается до 30.000 рублей). А если вы включили голову и отказались от универсальности, то и того меньше, 22 тысячи.

[IMG]http://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/79a/b2b/260/79ab2b260636c0ea3de26d71ba53d0cd.jpg[/IMG]

Что же это получается? Принтер стоит копейки, а впаривают за сотни тысяч рублей. Да, да. Производство, реклама, сайт и прочее. Но вы забываете, что спроса сейчас на такую продукцию почти нет. У вас не будет и 10 заказов в месяц. Такой принтер при всем готовом собирается за день. Но он не нужен такой. Сами подумайте: берем такую машину за 150, печатаем два дня одну вазу, когда с этой задачей 4 принтера справятся за пол дня. Притом, что качество у мелких будет выше при прочих равных. Маркетологи лукавят, а люди же не знают, покупают. Посидеть пару вечеров, почитать что люди пишут, посмотреть альтернативы.

Я читаю все эти статьи от производителей, про то, какой принтер у всех хороший, лучший, инновационный. Смотрю на цены, прикидываю, сколько там накрутили и понимаю, что в России эта кутерьма с принтерами на пару-тройку лет. Никакой инновации, никаких разработок, никакого удешевления или использования местных ресурсов. Китай, да отверткой покрутить и БАХ 'российский продукт'.

Каждый может создать Самый Высокий Принтер в России. Я только хочу, чтобы возможности были у тех, кто действительно заинтересован, а не у продавцов окон, которые вдруг захотели технологии продавать и думают, что это одно и то же.