Как собрать 3D принтер FDM самому. Часть 1: принцип работы, компоновка, узлы, требования.

PeterG
Идет загрузка
Загрузка
14.02.2020
2160
23
печатает на Flyingbear P902
Техничка

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

3

Всех приветствую!

Посвящается всем задумавшимся о самостоятельно сборке FDM 3D принтера для работы пластиками, а также тем, кто хочет взглянуть на свой со стороны, выявить слабые и сильные стороны, подумать о модернизации.

Решил написать данное эссе, после своего опыта покупки DIY комплекта и считай полной переделки 3D принтера в дальнейшем (в прочем, так оно и было задумано).

Сам я являюсь инженером, хоть и не в этой области. Так же был раннее опыт пусконаладочных для пары станков ЧПУ-фрезеров, поэтому, когда все это затевалось я осознал, что практических знаний комплектующих недостаточно и заказал для начала комплект для сборки.

Эссе получается очень объёмным, поэтому оно будет разбито на статьи.

Итак, состав:

1. Принципы работы, компоновки по основным узлам, специфики в зависимости от пластиков, требования к частям принтера исходя из всего этого и не только.

2. Виды кинематик и требования к корпусам-рамам от выбранной кинематики.

3. Теплый стол - варианты исполнения. Соображения.

4. Термокамера. Для чего и когда нужна? Варианты исполнения активной термокамеры.

5. Экструдеры, виды и конструктивные исполнения.

6. Устройство хотэндов, варианты исполнения.

7. Электроника: платы, драйверы, коммуникации.

Пункты 3-4 и 5-6 будут объединены в отдельные статьи, прочие пункт = статья.

1. Принципы работы, компоновки по основным узлам, специфики в зависимости от пластиков, требования к частям принтера исходя из всего этого и не только. 

 FDM 3D принтер это устройство для изготовления изделий (в нашем случае пластиковых) путем послойного наплавления материала. Сначала на основу, потом на предыдущие слои. В большинстве своем сегодняшние принтеры используют в качестве расходного материала пластиковый пруток двух типоразмеров 1.75 и 2.85мм условно.

• Соответственно есть основа =). Первая часть - «Стол» или «Горячий стол». В реалиях английского языка эту часть назвали «Heated Bed», что в дословном переводе звучит как «горячая кровать». Когда говорят «горячий» имеют ввиду стол со встроенным нагревательным элементом и терморезистором для контроля температуры.

• Вторая часть - система подачи пластика. Называемая «экструдер». В современных реалиях, в подавляющем большинстве случаев, это роликовая система для протяжки-проталкивания пластиковой нити в нагреваемое сопло. В редких случаях, в основном промышленных, это шнековая система для расплавления пластиковых гранул и выдавливания шнековым механизмом в совмещенное с ним сопло.

• Третья часть – нагреваемое сопло «hotend» (в дословном переводе «горячий конец»! Ну и озорники эти англоговорящие!). По сути, это система плавки пластика перед непосредственной выкладкой на изделие.

• Четвертая часть – кинематика. Это система из направляющих/роликов/приводов подвижных частей (ведь стол и сопло должны перемещаться относительно друг друга?).

• Пятая часть – электроника. В современных реалиях это: блок/и питания, плата управления, экран (как правило выделен в отдельный модуль) с ручками/кнопками управления, дайверы для непосредственной подачи питания на обмотки шаговых двигателей, шаговые двигатели, концевые выключатели, провода коммуникации, сервоприводы (если есть) ̊переключения подачи пластика, датчики авто-уровня стола. Так же сюда повторно стоит включить терморезисторы/элементы контроля температуры стола и сопла/ел.

• Шестая часть, последняя – корпус (иногда он же пассивная термокамера). Собственно, куда мы будем прятать/крепить все вышеописанное.

 «Дамы и господа! Чтоб скоротать время полета, на борту нашего лайнера имеются библиотека, кинозал, три бара, ресторан, бассейн и два теннисных корта. А теперь я попрошу вас пристегнуть ремни безопасности! Мы попытаемся со всей этой фигней взлететь!»

 В зависимости от предполагаемого для использования пластика немного меняется базовая комплектация. Так на сегодня мы имеем возможность купить следующие пластики: PLA, SBS, ABS, PETG, HIPS, FLEX, Nylon – это основные, широкодоступные; TPU и подобные – мягкие резинообразные; ABSPC, PET, PC, ASA, PP, POM, PMMA, PEEK – это инженерные пластики для печати рабочих частей; Чистящий пластик, Ceramo, магнитопроводящий, токопроводящий, композиты на основе ранее перечисленных как декоративные так и функциональные. Подробнее о каждом из видов можно посмотреть статьи в поиске, все давно описано =) 

Особенности конструкции от пластиков:

• Для печати PLA не требуется подогреваемый стол, возможна печать на простой малярный скотч. Либо же сейчас есть возможность купить адгезивные накладки, на которые он так же липнет. Соответственно принтер под только PLA можно не компоновать нагревательным столом.

• Для адгезии SBS подходит простое обезжиренное стекло разогретое до 80°C, возможна адгезия на спец коврики/стекла.

• Для ABS нужен стол с подогревом минимум 110°C это влияет на выбор блока питания либо же покупается грелка 220В и подключается через реле. Хотя у кого-то я слышал получилось печатать ABS на холодный стол из оргстекла – тоже себе конструктивная особенность =) Так же для ABS требуется хотэнд с рабочей температурой подогрева до 260°C (в зависимости от производителя филамента). И не стоит верить слухам вроде «сейчас все экструдеры на это способны», некоторые «директ»-экструдеры при такой работе перегревают шаговый двигатель или подплавляют механизм подачи в долгосрочной перспективе.

• Все прочие пластики из списка требуют подогрева стола, из широкодоступных только у нейлона есть требования по хотэнду, и они выше, чем у ABS – лучше до 270°C.

• Для инженерных пластиков в массе требуется пассивная термокамера – закрытый корпус как минимум. Подогрев стола минимум до 120°C, лучше до 150°C. Температура хотэнда для PET, PC, ASA, PP, POM, PMMA до 290°C (это с небольшим запасом от производителя пластика).

• Для PEEK и более простых, подобных, аналогов нужна активная термокамера и отсюда вытекает необходимость чехлов с подводом охлаждения на шаговые двигатели либо конструктивное их вынесение за пределы термокамеры. В случае термокамеры до 80°C можно обойтись гарантированно качественными ШД с рабочей температурой до 100°C.

• Так же для PEEK и более простых, подобных, аналогов нужен хотэнд с рабочей температурой до 450°C. Термокамеру для PEEK рекомендую с подогревом до 100°C.

Особенности конструкции от предполагаемых к изготовлению изделий:

• В первую очередь это конечно размер стола: нужно понимать, что будете печатать и выбирать соответствующий. Для больших размеров возможен зональный подогрев и это надо учитывать при комплектации платы контроля и прошивки. 

• В зависимости от необходимой точности/скорости печати выбирается кинематика (сейчас в меня полетят тряпки и прочие тухлые фрукты): XYZ-кинематики с максимально легким хотэндом дают на выходе, как правило, бОльшую точность; дельты дают бОльшую скорость (кроме пожалуй H-Bot и CoreXY, тут они на равных); кинематика с подвижным столом малопригодна для печати высоких изделий с большой скоростью. (См. виды кинематик в соответствующей статье).

• Так же в зависимости от предполагаемой точности выбираются валы/рельсы линейных направляющих, ШВП (шарико-винтовой привод), приводные зубчатые ремни и пр. Вариантов к покупке много – в каждом конкретном случае нужно смотреть спецификации производителей и/или отзывы покупателей =) Еще вариант посчитать прочность исходя из заявленного материала/обработки.

• Требования к точности деталей корпуса должны быть согласованы с качеством приводных деталей-направляющих/шарниров: нет смысла покупать рельсы на болтающийся корпус из тонких профилей и хлипких уголков.

• Для принтеров с БОЛЬШОЙ рабочей зоной в комплекте с соплами большого диаметра требования по точности печати значительно снижаются. Соответственно при изготовлении принтера под печать малых деталей соплами до 0.4мм требования к точности и подбору комплектующих повышаются.

• Так же для принтеров с большой рабочей зоной, либо для принтеров под высокую скорость печати требуется отдельный подбор высокопроизводительного хотэнда (для примера от “Volkano”, хотя о нем есть противоречивые отзывы), либо его проектирование и изготовление.

• Для принтеров с большой рабочей зоной еще есть смысл задуматься о шнековом экструдере на гранулах.

• Для печати стекло- и угленаполенными композитами потребуются минимум стальные фильеры, фильеры из закаленной стали, лучше фильеры с алмазными наконечниками. Кто-то скажет «это расходник!», но я не соглашусь: попробуйте воткнуть алмазную фильеру М6 в хотэнд под М7! ))

Благодарю прочитавших за внимание. Это была по сути вводная часть - попытка/предложение переосознать, что же мы используем =)

Буду благодарен за лайки статьи, они мне очень нужны! Так же ждите следующую часть, в ней будет ОЧЕНЬ много конструктива и смею надеяться полезного, даже для опытных в этом деле.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

3
Комментарии к статье

Комментарии

15.02.2020 в 02:26
1

Простите за вопрос... А вы кто? Ну в смысле кто вы такой что всё это знаете и можете написать, а вас никто не знает?

Вот у меня сразу к вам вопрос, раз вы смело готовы статьи писать.

Консольный стол для CoreXY это нормально или лучше сделать опускающийся портал? Именно для CoreXY, а не Ультика? А вот если сделать портал XY опускающимся на стол, то обязательно с 4мя направляющими как у всех, кто так делает, или лучше с 3мя, чтобы удобнее стол калибровать было?

А что лучше для тёплого стола для печати АБС - стекло с адгезивами, мягкая адгезивная накладка (их много и они разные), стеклянная ульрабаза (там не один производитель, кстати и разный результат) или PEI? А вот если PEI, то который лучше, тот который отдельный лист и его надо клеить или тот который на металлическом листе? А если я при этом хочу датчик автокалибровки Piezo ставить? А вот этот самый PEI, он с техническими пластиками типа PP или PA (которым нужна термокамера) он хорошо работает или там подводные камни есть?

И это как бы про банальные кубики. А вы и это знаете и ещё и в Дельтах разбираетесь? Ага-ага.

Вам правда кажется что 3д тудей нуждается в огромных статьях, наполненных слухами и предположениями, а не чёткого описания личного опыта с новыми решениями? Да, по чуть-чуть. Попробовал вот это с этим, сделал это наглядно и понятно для окружающих? Не стесняйся - выкладывай, интересующиеся запомнят, гугл потом найдёт тем кому будет надо.

В общем если уверены, что прям своими статьями вдохновите народные массы на сбор самосборов и апгрейд даунгрейдов, то я вас полностью поддерживаю, но будьте готовы, что это никому не будет надо, а кто прочитает - будет хихикать и жирно вас троллить :-)

15.02.2020 в 12:13
0

Вы не спешите. Посмотрите следующую статью, а там решите кто зачем и почему. И ответы на часть того, что вы спросили там будут.

 Как я и пишу, это часть вводная. И возможно, вам она покажется водой... Я надеюсь кто то поймет, что же именно я хочу сказать.

 Дело в том, что сейчас как самодельщиками, так и производителями, проектирование принтеров начинается по типа песни "а не спеть ли мне песню, а любви!.." и это в корне не верно.

18.02.2020 в 08:10
1

Вторая статья вышла, а ничего про правильную идеологию проектирования пока нет...

Чем ваша метода лучше массовой идеологии проектирования "по наитию"?

03.03.2020 в 23:48
0

Тоже задался вопросом, что лучше для coreXY поднимающийся стол, или опускающийся портал. С одной стороны жестко стол стоит и неподвижна деталь в первом варианте, с другой стороны опускающийся портал при отключенных двигателях на деталь, против опускающегося стола с деталью. Потом портал больше размерами и требование жесткости выше и желательно уже три-четыре винта, в то время как для консоли стола есть решения и с одним винтом. К тому же портал будет повторять форму корпуса, двойной расход материала. Потом трубка боудена потребуется длиннее на высоту оси Z, или ставить двигатель экструдера на портал, тогда получится еще и петля с трубкой до катушки, катушку уже на портал не повесить по весу, тоже минус. Потом консоль стола можно и ремнями двигать, а портал если на ремни повесить, то он при отключенных двигателях упадет на стол, соплом в стол - неприятно. Интересно а как на дельте это решили, чтобы соплом в стол не падать при отключенных двигателях.

15.02.2020 в 04:18
1

Малосвязный набор банальностей(((

15.02.2020 в 12:16
0

Все так же, смотрите далее. Я смею надеяться, что все не совсем так, как вам увиделось. Просто надо было начать именно с этого и именно в таком формате.

 Ну и про малосвязанность вообще не понял.

15.02.2020 в 09:17
0

У меня вполне нормально печатает ABS c температурой стола 80-90 град. Пластик Bestfilament, FDPlast

15.02.2020 в 12:18
0

Приветствую! Не могли бы вы уточнить читающим, что за адгезия на столе? Какую самую большую по площади адгезии модель доводилось печатать? По объему печати?

16.02.2020 в 05:53
0

Стол 200*200, печатал максимально деталь для корпуса 220*80, использовал кайму 12-14 линий.

Для адгезии использую клей на основе воды, спирта и энтеродеза (лекарство из аптеки). Рецепт нашел тут, на портале. Чуть позже скину ссылку на статью.

17.02.2020 в 19:25
0

Думаю буду благодарен не только я. Киньте ссылку. Пока вы третий, кого я знаю, у кого не отрывается на 80-90градусах.

17.02.2020 в 22:24
0

https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/the-st-petersburg-company-provides-the-glue-for-printing-on-fdm-3d-pri#comment-568237

На самом деле зависит от пластика тоже сильно. Например тот же бестфиламент, прекрасно печатает на 80 градусах, а некоторые на 95. Все подбирается опытным путем.

У меня даже температура Макс. 95 в прошивке стоит, даже нейлоном печатал (с клей-карандашом).

17.02.2020 в 22:59
0

Ну, ещё есть шанс, что ваши 95, это 110 реальных. Кстати производитель адгезива рекомендует таки 115 для АБС. Так что, если надо с гарантией, то все же стол нужен на 120. А для PEEK таки 150. Вы же не хотите экспериментировать с пластиком ценой 65тр за кг?)) Да да, неумные барыжки у нас в основном по столько и продают. Это при цене гранулята максимум 25долларов за 0.45кг или 56 за кило.

17.02.2020 в 23:15
1

Пока ничего лучше для адгезии не встречал. АБС на 90 держит мертво..

Печатаю на зеркале.


15.02.2020 в 13:49
0

Думал по делу, а тут копирайтерством пахнуло

17.02.2020 в 19:28
0

Я отправил вторую часть на модерацию. Почитайте, оцените. Еще раз подумайте, были ли где то предложения начинать проектирование 3Д принтеров от предполагаемого использования с примерами.

Пишу от себя. Ибо когда я начинал, подобной статьи мне категорически не хватало. Куча деталей и ничего вообщем, с такого старта только колхоз делать )) со знанием кучи деталей и без целостного понимания вопроса.

15.02.2020 в 19:44
0

Были тут статьи и видосы сборка ПРОФФесионального принтера.....ток чувак, там не отвечал, в молчанку играл....

Был "цикл"  статей для новичков, от одного писателя, с водой и копипастой... 

15.02.2020 в 20:00
0

Постараюсь отвечать на вопросы. И как вы можете увидеть ничего похожего на мои статьи нет. Даже вроде бы очевидное (хоть бы и инженерам), описанное здесь нигде не фигурирует.

26.02.2020 в 22:26
0

прошу прощения, но у меня лежит две катушки POM. пока способ прилепить POM к столу мне неизвестен. и заявленная температура печати была 230-240,а вовсе не 290, как у Вас значится. и при 230 он свободно давится. скажите мне как печатать POM и я скажу можете ли Вы лечить болезни по фотографии. принтер TEVO tornado, стол стекло и наклейка от lomond (Обычная самоклейка от обычных принтеров, продаваемая здесь с двойной наценкой по сравнению с ДНС) что пробовал: алюминиевый стол, каптоновый скотч, стекло, спирто-канифольный раствор, клей-карандаш, Вроде все. самый хороший результат был на каптоне. там он слоев с десяток выдержал,после чего свернулся чуть ли не в трубочку.

коротко о себе: любитель почитать.

27.02.2020 в 01:14
0

Как мы все знаем температура измеряется в условных попугаях. Так же ваш POM, конкретного производителя возможно давится на 240.

Гарантированно адгезию под ваш пластик я сказать не смогу, вы же даже производителя не назвали, могу порекомендовать пару методов:

Идём в Комус, покупаем не какой-то, а их фирменный клей карандаш (у меня к нему например нейлон липнет, отрывается после остывания с большим трудом) https://www.komus.ru/katalog/kantstovary/klej/klej-karandash/klej-karandash-komus-15-g/p/159322/

Вариант два: пробуем состав с клеем БФ-2 (именно два, другие БФ не клеят, проверял несколько).

Успехов в печати!

27.02.2020 в 01:22
0

Небольшое уточнение: клей карандаш мажем на холодное зеркало-стекло, ждём ~5мин, включаем нагрев стола. Если ваш пластик печатается на 240 есть смысл греть стол сначала до 100.

27.02.2020 в 13:20
0

Спасибо. Но усадку-то куда девать? Все равно покоробит во время печати. Но я попробую.

27.02.2020 в 13:20
0

Спасибо. Но усадку-то куда девать? Все равно покоробит во время печати. Но я попробую.

27.02.2020 в 13:39
0

Избежать усадки усадки как таковое невозможно, но решить этот вопрос возможно:

1. Ее надо учесть - пробная печать, замеры, расчет усадки в процентах, выставить масштаб по осям в слайсере соответственно.

2. Нужно компенсировать отлипание от стола - печатать на плоту.

3. Если такие задачи постоянно, сделать себе теплю камеру, если разово, то выставить в слайсере печать ограничивающей стенки - это дополнительно поможет избежать расслоения несмотря на перерасход материала.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Для тех у кого Cura 3.x/4.x не видит принтер Anet A8

Дельта, апгрейд, обдув.

Кубок для награждения студентов электротехнической специальности

Лоток для мелкого крепежа

Защита для ФОТОНА.

Fusion 360 начал слайсить!