Керамический принтер за полтора месяца (да) и 100 долларов (нет)

Porshen
Идет загрузка
Загрузка
07.10.2019
6309
47
печатает на Hephestos 2
RepRap

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.

44

Дельта-принтеры меня всегда завораживали, но их создание и настройка казались слишком сложными. Однако год назад я решил сделать принтер для печати глиной — меня вдохновил проект Джонатана Кипа, пионера керамической 3D печати. На видео все показалось простым и легким:

Кроме того, я предположил, что особенности печати глиной (невысокая скорость и относительно большая толщина слоя) простят некоторые неточности. Я не мог фрезеровать дерево (а пилить, учитывая свою квалификацию, не рискнул), и предположил, что напечатаю детали каркаса из пластика, немного их изменив при необходимости. В конце августа я вспомнил о своем желании и даже напечатал одну деталь:

Итог вызвал сомнения: печатать долго, большой расход пластика, внешний вид сомнительный… Тогда я стал вносить изменения, облегчая и адаптируя детали к особенностям 3D печати.

В итоге, поразмыслив, решил использовать сотовую структуру — она достаточно прочна и максимально эффективна для печати: деформация детали минимальна, как и отрыв от стола, скорость печати высока, а расход пластика несуществен. Основные детали я спроектировал так, чтобы они печатались в 1 стенку соплом 1 мм, что в итоге дало толщину 2 мм (при толщине слоя 0,4 мм).

Было сложно учесть все нюансы, пришлось переделывать (иногда принципиально) детали, вот, например, часть прототипов для опорных узлов:

Так сформировались некоторые принципы, которым я решил следовать:

— минимум деталей

— легкость и простота печати (все без поддержек)

— минимальный расход материала

— общая низкая стоимость (до 100 долларов с электроникой)

А еще хотелось сделать принтер красивым. У Джонатана дерево и металл (в сочетании с глиной) создают прекрасный ремесленный образ, но сталь я не мог использовать из-за цены, а доступа к обработке дерева я не имел. 

Небольшой бюджет проекта и меньшие требования к точности придали смелости, и я решил поэкспериментировать, проверить некоторые конструктивные гипотезы. Например, сделать печатные петлевые шарниры.

Их принцип я увидел у Марка Пельтье в проекте принтера Zatsit (и даже вложился в кампанию). Я решил попробовать напечатать шарниры из пластика. Оптимальным материалом стал SBS (печатал Filamentarno, но это непринципиально). Он достаточно пластичен для сгиба петель, но относительно жесток в толстых деталях. Я пробовал печатать полипропиленом, который как раз применен в композите Delrin, который использовал Марк, и у меня (с разными ухищрениями) даже напечаталось, но без термокамеры и горячего стола детали получались только относительно тонкие, их жесткости было недостаточно.

Поскольку вместо стальных валов (а они в конструкции несущие), я использовал алюминиевые трубки из строительного магазина, для прочности я выбрал диаметр побольше — 15 мм. Подшипники я решил также напечатать, причем сразу на два вала. Как я полагал, увеличение плеча должно было уменьшить возможные перекосы (а они неизбежны). По этому же принципу я сдублировал подшипники, разместив их на расстоянии друг от друга. Как можно увидеть, они не спрятаны в оболочке, а напротив, несут каркас каретки и являются ее частью. На тот момент полипропилена у меня не было (впрочем, неизвестно, смог бы я им напечатать), но PETG FDplast оказался достаточно жестким и скользким для этой задачи. 

Каретки -- единственные детали, которые я печатал соплом 0,4 и из PLA (мог бы и PETG, видимо). Для них требуется жесткость и тонкая проработка, например, рельеф зубцов для крепления ремня.

Для монтажа ремней удалось сделать простую конструкцию (она сделана из пластичного SBS), которая заодно выполняет роль ножек. Затягивая и ослабляя нижний винт можно регулировать натяжение:

Тяги и соединители уголков были также сделаны из алюминия. Для резки трубок я купил недорогой труборез, а для распила П-образного профиля пришлось делать оснастку-стусло.

Распилил я, все же, криво, но для точности габаритов важнее было точно просверлить отверстия (именно они более всего влияют на дистанцию). Для этого быстро смоделировал и распечатал шаблон. Точнее всего распилились тяги, а остальное пришлось доводить напильником.

Для усиления жесткости добавил в конструкцию диагональные стяжки:

Жесткости по одной из сторон, где их нет, не хватает, возможно добавлю еще деталь. Впрочем, на печать при низкой скорости (а она для глины не может быть высокой), это особого влияния не оказывает. 

Термистор для печатью глиной не нужен, но для работы Марлина я его установил (пока колхозно):

Непростой задачей (как, впрочем, каждый новый шаг в этом проекте) оказалась прошивка, редактирование кода, создание в Cura нового принтера, редактирование стартового и финального кода… Но, какова была радость, когда все загудело и задвигалось!

Принтер пока без экструдера, поэтому провел тест с фломастером. Качество первых тестов (до калибровки) меня обрадовало, надеюсь, смогу его улучшить — и не только калибровкой, сейчас я понял, что необходимо изменить в каретке. После доработок планирую выложить все детали проекта для скачивания. 

Внешний вид мне нравится — он получился технократичным и воздушным, а полупрозрачные детали в темноте красиво подсвечиваются замкнутыми концевиками:

А что же с расходами? Вот что я купил:

Комплект для Arduino Mega 2560 R3 + RAMPS 1,4 контроллер + ЖК-дисплей 12864 + 6 концевой выключатель + 5 A4988 драйвер шагового двигателя / 1 972,87 руб. X1

3 шаговых двигателя Nema17 40 мм, 45Ncm, 2A, кабель длиной 1 м / 1 481,03 руб. X1

GT2 20 прямозубая шестерня для 3D-принтеры 2GT 20 5 мм Ширина 6 мм / 37,20 руб. X3=111,6

GT2 зубчатый ремень для принтера 6 мм / 100,57 руб. X3=301,71

20 зубов GT2 холостой шкив для ремня 6 мм. Диаметр отверстия 5 мм / 43,76 руб. X3=131,28

KINGROON 100 K NTC термистор / 25,49 руб. X1

Блок питания Overlight RSL-100-12 (12V, 100W, 8,33A, IP20) / 441 руб. X1

Алюминиевая труба 15х1 мм. 2 м / 209 руб. X2=418

Алюминиевая труба 8х1 мм. 2 м / 119 руб. X1

Швеллер алюминиевый П-образный 20х20 мм. 2 м / 369 руб. X1

Швеллер алюминиевый П-образный 10х12х10 мм. 2 м / 219 руб. X1

Винтики я не считал, пусть будет 400 рублей.

Горячий стол, который я поставил, купил для другого проекта, здесь он не нужен. Думаю, за 300 рублей можно вырезать необходимое из стекла или фанеры, для простоты — многоугольник.

Пластика на все расходуется в общей сложности меньше полукилограмма (я на прототипы потратил, конечно, больше), на самые крупные детали (3 узла основания и 3 верхних) — 384 грамма. Будем считать, что это 600 рублей.

Итого: 6 889,98. Почти уложился.

Конечно, это цена без экструдера, самой главной части и компрессора, самой дорогой. Для печатной головы я решил воспользоваться проектом Анатолия Березкина Stoneflower. Она почти собрана, надеюсь, после запуска расскажу об этом опыте. Если добавить экструдер, компрессор, картриджи для глины в алюминиевом держателе (они сертифицированы до 8 бар), то надо будет добавить еще примерно 15 тысяч.  

Ну и конечно же главное — имя! Я решил назвать его Shellrock (ракушечник), поскольку главная особенность этого принтера — пустота внутри прочных оболочек, как в раковине.

Есть люди, для кого все это просто, а для меня это было настоящее полуторамесячное приключение, полное загадок и сложностей.  

Спасибо Марку Пельтье и Джонатану Кипу, которые меня вдохновили своими проектами, сайту 3Dtoday, который я читаю уже четыре года и множеству людей, чьи ответы и советы в сети помогли мне дойти до этой точки. Теперь предстоит не менее сложная задача — доработать и отладить принтер, заняться кабель-менеджментом, доделать экструдер и начать «обжигать горшки»…

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.

44
Комментарии к статье

Комментарии

07.10.2019 в 02:09
0

Сейчас пересчитал вес требуемого пластика, получилось чуть больше 500 граммов. Думаю, непринципиально. Еще забыл упомянуть одну деталь -- отчего-то питание через РАМПС не идет на Ардуино, пока приходится ее подключать отдельно. Если кто-то кинет ссылку на решение, буду признателен

07.10.2019 в 04:03
5

отчего-то питание через РАМПС не идет на Ардуино

проверьте предохранители"желтые фиговины" рядом с разъемом. Также стандарьно посмотрите пайку, диод под драйвером Y правильно ли запаян. Схема там несложная.

07.10.2019 в 04:10
0

Спасибо, попробую! (в электронике у меня опыта и знаний очень немного)

07.10.2019 в 04:25
4

На рампсе два клемника для питания, один чисто на стол, а второй на остальную часть, посмотрите случайно не перепутали. Из двух предохранителей на стол тот что крупней. Их вообще лучше выкинуть. Они иногда при подносят сюрпризы.

07.10.2019 в 04:55
0

насколько большая разница в скольжении между PETG и PLA (если есть для проверки) по этим трубкам ?


модели будут выкладываться?

07.10.2019 в 08:30
3

У меня подшипники из PETG катаются по алюминиевым трубкам уже пол года, износ есть но минимальный. До этого использовал PLA оооочень быстро начинали люфтить.

07.10.2019 в 13:05
0

А что именно износилось втулки из PLA или трублки из алюминия?

07.10.2019 в 13:14
2

Алюминиевым трубкам уже 2.5 года, износ нулевой) изнашивается сама втулка из PLA. Я еще экспериментировал с разными формами втулок, сейчас вроде пришел к самой стойкой.

07.10.2019 в 16:32
0

и какая же самая стойкая? а то их столько вариаций...

08.10.2019 в 01:07
0

Присоединяюсь к вопросу - какая форма втулок показала себя лучше всего? Чей у вас PETG? 

08.10.2019 в 06:43
0

Эскиз скину чуть позже, пластик от SynTech

07.10.2019 в 10:00
2

Модели выложу, в заметке написал, почему не сейчас.

Разницу проверял так -- вешал три детали (PLA, PETG, SBS) на алюминиевую трубку и немного ее наклонял. Смотрел, что первое тронется. SBS держится до последнего, а PLA трогается чуть позже PETG

07.10.2019 в 10:08
1

когда на стали (стандартные валы) пробовал, PLA меньше сопротивлялся

07.10.2019 в 10:18
0

Идеально было бы из PP, он скользкий и самосмазывающий. Жаль, непрозрачный и печать сложна

07.10.2019 в 10:57
1

из нейлона можно. если хорошо оптимизированный для 3d печати, то он не так уж сложно печатается.


да и из PP скорее всего будет реально напечатать,  втулка-то простая, только надо люто приклеить и компенсацию XY подобрать.


07.10.2019 в 05:55
0

А такие каретки не отломятся ?

07.10.2019 в 09:55
0

Могут и отломиться со временем. При печати углы сгиба небольшие, в основном, при небольшом объеме печати, кажется, что могут прослужить годами (проверим). Впрочем, заменить нетрудно -- 12 винтов и 30 грамм пластика

07.10.2019 в 11:04
2

можно напечатать из TPU (Flex, который пожестче), он спокойно переносит многократное сгибание. надо только подходящий по свойствам подобрать, т.к. он бывает и достаточно мягкий, и достаточно жесткий.

07.10.2019 в 08:51
2

Удачи в начинаниях!

Жду результаты печати....

07.10.2019 в 09:09
0

от жеж торопыги. Ожидал увидел печать глиной, а Вы...

07.10.2019 в 10:26
0

Возможно до глины повешу экструдер для пластика. Механика ведь почти универсальна, хоть лазер вешай

07.10.2019 в 09:40
1

Красота! Я на своем CoreXY тоже решил сделать самодельные "подшипники" - но они на основе подшипников качения. Парни с RoboForum подсказали идею. Катается идеально и не люфтит.

07.10.2019 в 09:56
0

А ссылочку можно?

07.10.2019 в 10:24
0

+1

07.10.2019 в 11:10
0

https://www.thingiverse.com/thing:725316

скорее всего вот типа такого, 3 подшипника качения радиально

09.10.2019 в 11:32
0

Да, идея такая. Я сам моделил, а готовые уже потом нашел (;

07.10.2019 в 09:45
1

Классный проект!

Жду продолжение.

Спасибо за ссылки.

07.10.2019 в 10:30
1

Как всё это будет под нагрузкой (глиной) работать. Ждёмс...

07.10.2019 в 11:18
0

Самому интересно. Я планирую (в отличие от проектов Кипа и Березкина) сделать подобие летающего экструдера, так что нагрузка на эффектор будет умеренная

07.10.2019 в 12:50
0

А на каретки? А на основание? Раскачает посадочные места трубок.

07.10.2019 в 13:35
0

Я планирую крепить не напрямую к кареткам, а к каркасу

07.10.2019 в 11:21
1

Какой сложный экструдер, проект сера топс мне импонирует больше. Хотя в варианте с дельтой есть свои плюсы.

07.10.2019 в 11:39
0

Мне он наоборот, показался проще и легче. Ведь я планирую использовать компрессор. И в целом подход разделения емкости с глиной и экструдера на эффекторе кажется более перспективным

07.10.2019 в 16:08
0

Чтобы не колхозить термистор, можно указать пользовательский на 25°С.

07.10.2019 в 16:26
0

Так возможно? Я не понимаю, как Марлин узнает, что на улице 25... Я смог добиться только того, чтоб он загружался без предупреждения MINTEMP, но печатать без термистора отказывается

07.10.2019 в 16:59
1

Я вешаю обычный резистор 100К. И для марлин будет 24 градуса даже на морозе.

07.10.2019 в 17:34
0

Вместо термистора? Запомню, спасибо. Млжет быть пригодится

07.10.2019 в 18:02
1

> Так возможно? Я не понимаю, как Марлин узнает, что на улице 25...

Вполне. Просто надо выбрать «отладочный термистор». Или как рекомендуют рядом, воткнуть резизтор на 100 kОм.

* 998 : Dummy Table that ALWAYS reads 25°C or the temperature defined below.

* 999 : Dummy Table that ALWAYS reads 100°C or the temperature defined below.

*/

#define TEMP_SENSOR_0 998 // Dummy thermistor constant temperature readings, for use with 998 and 999

#define DUMMY_THERMISTOR_998_VALUE 25

#define DUMMY_THERMISTOR_999_VALUE 100

07.10.2019 в 17:49
1

Отличная находчивость, и проект замечательный. Посмотрел ролики вашего вдохновителя. Действительно смотрится легко, если есть нарезанные деревяшки. 

Спасибо за статью.

Вопросы по существу .

Что за глину используют? 

1.можно накопать в соседнем карьере, просеять, дрелью замесить и вперед?

2.можно использовать гипсовую штукатурку, продаваемую в любом строительном магазине?

3. нужна спецГлина выписываемая с "марса"?

Управление подачей  как-то регулируется, типа ретракты, уменьшение потока, увеличение? На сколько хватает печати одной заправки картриджа?

На одном из видео Кипа, он проводил печать добавляя вокруг напечатанного изделия какойто "песок". Вы можете пояснить для чего это делалось?

Как долго изделие  высыхает после завершения печати?

Я понимаю, что вы еще не печатали, но возможно вы изучали предмет более глубоко и ответы на эти вопросы вам известны.

Спасибо.

07.10.2019 в 21:24
1

Попробую ответить, но не могу с уверенностью:

1.можно накопать в соседнем карьере, просеять, дрелью замесить и вперед?

-- в теории да, но не любую (критерии выбора не знаю)

2.можно использовать гипсовую штукатурку, продаваемую в любом строительном магазине?

-- сильно сомневаюсь. Впрочем, печатают и шоколадом или силиконом

3. нужна спецГлина выписываемая с "марса"?

-- в Москве и крупных городах продается в магазинах для скульпторов/керамистов. Первый попавшийся https://гончарныймир.рф/keramicheskie-massy/. Часто добавляют спирт или водку (процентов 10-20) для ускорения высыхания

Управление подачей как-то регулируется, типа ретракты, уменьшение потока, увеличение? На сколько хватает печати одной заправки картриджа?

-- если есть шнек, как в Stoneflower, то да, но ретракт особо не работает, глина не совсем как пластик, тут скорее пауза подачи. У Кипа в старых схемах просто поток.

На одном из видео Кипа, он проводил печать добавляя вокруг напечатанного изделия какойто "песок". Вы можете пояснить для чего это делалось?

-- своеобразные поддержки

Как долго изделие высыхает после завершения печати?

-- точно не знаю, главное потом обжиг, нужна специальная печь

07.10.2019 в 19:29
1

задумывался о похожей конструкции, но петли это очень смело)

Хотя можно и обычные шарниры поставить, они вроде копейки стоят

07.10.2019 в 21:27
1

я их купил на случай провала, но пока тяга к экспериментам берет свое

08.10.2019 в 09:21
1

Отличный проект. Красивая реализация. Тоже задумал "дельту" для глины - дальше эскизов еще не продвинулся). Вдохновляюсь той же троицей: Кип-Пельтье-Березкин))...

Всегда удивляюсь тому, как "идеи витают в воздухе" - у меня большинство задумок очень напоминают ваши)...
Спасибо за хорший текст, красивые фото, интересные идеи!
Желаю удачи. Жду, с нетерпением, следующий пост!

08.10.2019 в 12:11
0

Спасибо, читал в свое время про вашу дельту -- впечатляющая реализация!

09.10.2019 в 12:03
1

Конструкция получилась красивая, даже изящная. И вроде бы вполне работоспособная. Будет интересно взглянуть, сможет ли она  справиться с поставленными задачами. Автор большой молодец. Спасибо ему и удачи :)

09.10.2019 в 12:30
0

Спасибо! Расскажу, как будут новости

09.10.2019 в 18:48
0

Лобзиком не реально распилить ровно, полотно уводит в сторону внутри заготовки. Тут торцовочная пила нужна... У меня ее нет, пилю обычной ножовкой по металлу, получается ровнее чем лобзиком.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Кнопка а/м 2110

-3DP-BCoreXY- широкоформатный принтер под тяжелую печать. Портал. Хотенд/экструдер

Обратная инженерия - разработка ручки для лампы на основе прототипа и ее печать

Подавалка припоя.

Продолжаем печать. Крым в Миниатюре. Мелочевка.

Почти случайно получилось