Жесткость корпуса 3D-принтера

Sergey_engineer
Идет загрузка
Загрузка
27.07.2020
6238
71
печатает на WANHAO DUPLICATOR I3 MINI
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.

29

Печатая на своем Wanhao Duplicator i3 Mini, все больше и больше понимаю, что его возможностей мне не хватает. И область печати у него маленькая (120 х 135 х 100), и есть ограничения по применяемым материалам. В связи с этим и с постоянно растущим моим интересом к конструкциям различных принтеров появилось желание сделать свой 3D-принтер, а не покупать готовый более продвинутый.

И первое с чего я начал, это обдумывать конструкцию корпуса.

Кому удобнее смотреть в формате видео, то вот ссылка на ролик.

Существует большое разнообразие конструкций корпусов 3D-принтеров, и, на мой взгляд, существенной характеристикой любого корпуса будет являться его жесткость. Опытные мейкеры в качестве корпуса рекомендуют использовать два варианта:

- каркас из металлических листов;

- каркас из конструкционного профиля.

При этом считается, что от печатных деталей в конструкции корпуса лучше уходить. Если же в конструкции корпуса присутствуют напечатанные детали, то такой 3D-принтер будет иметь некоторые ограничения по максимальным ускорениям и скорости печати.

Каких-либо количественных сравнений жесткости корпусов принтеров я особо не встречал. Как правило, все результаты получены опытным путем от людей, которые самостоятельно собрали далеко не один 3D-принтер. В связи с этим мне стало интересно проверить статическую жесткость различных вариантов корпусов 3D-принтеров. Я взял несколько наиболее распространенных. Первый корпус – это корпус принтера Prusa i3 стальной, толщина материала 3 мм.

Второй рассмотренный корпус – это корпус принтера Ultimaker 2. Материал – сталь, толщина 3 мм.

Затем я рассмотрел несколько вариантов корпусов, сделанных из конструкционного профиля 20х20 мм. Материал – алюминий. Вот первый вариант:

Второй вариант усилен Г-соединителями размером 60х60 мм и толщиной 2 мм

И последний рассмотренный вариант – это вариант корпуса, усиленный диагональными конструктивными элементами. При этом одна из боковых стенок открыта, так как через нее осуществляется работа со столом 3D-принтера.

Все рассмотренные модели имеют сопоставимые размеры области печати, что наглядно нам продемонстрирует разницу в жесткости.

Относительно последнего варианта самодельного корпуса с диагональными элементами проведу небольшую демонстрацию с детским конструктором, чтобы показать на сколько диагонали могут увеличить жесткость.

Из детского конструктора сделана квадратная ферма. В каждом из четырех узлов фермы находится шарнир и ее можно легко деформировать.

Теперь добавим диагональный элемент.

После этого ферма стала полностью неподвижной, несмотря на то, что в каждом из ее четырех узлов по-прежнему шарнир, то есть элемент с нулевой жесткостью на кручение.

Переходим к результатам расчетов. Все расчеты выполнены методом конечных элементов в бесплатной программе Z88 Aurora V5. В качестве расчетной схемы для всех корпусов принтеров выбрана следующая схема:

Как видно из рисунка низ принтера закреплялся, а к верхней части прикладывалась нагрузка 10 кг по осям X и Y раздельно. Сначала по оси X, затем по оси Y. Результатом расчетов является величина перемещений корпуса в миллиметрах. Анимацию деформации всех корпусов можно посмотреть на видео из начала статьи.

Результаты для корпуса принтера Prusa i3. Масштаб деформаций увеличен для наглядности. Деформация по оси X:

Деформация по оси Y:

Далее результаты для корпуса принтера Ultimaker 2. Деформация по оси X:

Можно видеть, что за счет жесткости задней сплошной стенки, основная деформация происходит в области передней стенки корпуса.

Деформация по оси Y:

А теперь перейдем к результатам расчета вариантов корпусов, часто применяемых в самодельных 3D-принтерах. Первая версия не имеет никаких усиливающих элементов. Такую конструкцию можно приближенно считать конструкцией корпуса, в которой применены напечатанные соединительные элементы, жесткость которых оставляет желать лучшего.

В силу того, что корпус симметричен, нагрузка прикладывалась только один раз по одной оси:

Следующий вариант самодельного корпуса усилен уголками, так называемыми Г-соединителями, размером 60х60 мм. В силу симметрии нагрузка также прикладывалась только один раз.

Как мы видим, в сравнении с первой версией, величина деформации существенно снизилась.

И последний вариант самодельного корпуса, усиленный диагональными элементами. Так как этот вариант корпуса не симметричен, то нагрузка прикладывалась по осям X и Y. Деформация по оси X:

Можно видеть, что по оси Х существенного увеличения жесткости нет, в сравнении с вариантом, усиленным Г-соединителями. При этом из рисунка видно, что основные деформации сосредоточены в передней рамке корпуса, где нет диагонального элемента.

Деформация по оси Y:

При этом величина деформаций по оси Y значительно ниже и сопоставима с величиной деформаций корпуса принтера Ultimaker 2.

На гистограмме представлены результаты расчета всех корпусов:

Как мы видим, победителем оказался корпус принтера Ultimaker 2 – деформации данного корпуса оказались минимальны. Второе место занял корпус принтера Prusa i3. А затем расположились различные варианты самодельного корпуса, которые обозначены как RepRap.

Обратите внимание на довольно существенную разницу в жесткости между всеми вариантами самодельного корпуса и корпусами Prusa i3 и Ultimaker 2. Только вариант самодельного корпуса с диагональными элементами смог приблизиться к ним по жесткости и только по одной оси. При этом маленькая жесткость этого варианта по оси X объясняется отсутствием диагонали на передней стенке.

Далее я рассмотрю несколько вариантов усиления данного корпуса с целью увеличения его жесткости.

С учетом того, что лидером по жесткости оказался корпус принтера Ultimaker 2, как первый вариант усиления решил рассмотреть добавление стенки толщиной 3 мм на переднюю рамку принтера:

Такое усиление позволило увеличить жесткость корпуса по оси X примерно в два раза.

В качестве следующего варианта усиления корпуса на переднюю панель были добавлены Г-соединители размером 60х60 мм:

Данный вариант уже не на так сильно увеличивает жесткость корпуса.

В качестве последнего варианта доработки была добавлена диагональ на верхнюю стенку корпуса:

Для такой доработки жесткость оказалась сопоставима с вариантом добавления стенки 3 мм на переднюю панель.

Далее привожу гистограмму сравнения всех рассмотренных вариантов самодельного корпуса с корпусом принтера Ultimaker 2.

Можно видеть, что при создании корпуса из конструкционных профилей достичь жесткости, сопоставимой с корпусом из листового материала нам не удалось. Максимально близким получился вариант корпуса с диагональными элементами и передней панелью из листа 3 мм.

Выводы из расчетов:

Во-первых, еще раз подтверждается мнение опытных принтеростроителей, что корпус, сделанный из листового металла самый жесткий и прочный.

Во-вторых, сделать корпус из конструкционных профилей можно, но для этого нам потребуется пожертвовать удобством или эстетичностью внешнего вида корпуса. К примеру, добавление диагоналей не всегда удобно в плане компоновки элементов 3D-принтера.

Надеюсь полученные результаты будут вам полезны. На этом пока все.

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.

29
Комментарии к статье

Комментарии

27.07.2020 в 17:40
1

Полезная информация. Спасибо!

27.07.2020 в 17:54
3

Хмм ваши расчеты не совпадают с реальностью. 

По мойму ваши силы приложены не туда. 

Где вы видели, что бы при печати на раму была нагрузка в 10 кг. ?? (Этож как должно сопло давить на стол или на печатаемую модель ?? ) У нас не фрезер, где фреза давит на деталь. 

Ну или как быстро должна разгоняться башка с экструдером, что бы на раму действовали силы в 10 кг? 

Или покажите мне печатующую голову в 10 кг. (типа она давит на раму)

Сделайте перерасчет с реальной массой портала с печатающей башкой.

И вы увидите, что все три варианта достаточно устойчивы для печати. 

27.07.2020 в 18:29
5

Нагрузка в 10 кг - это условная нагрузка, и схема нагружения не отражает реальное распределение усилий на корпусе принтера. Нагрузка и схема выбраны из условия ИДЕНТИЧНОСТИ для всех рассмотренных корпусов, чтобы их можно было напрямую сравнить. Также схема выбиралась из условия нагружения всего корпуса сразу, чтобы показать жесткость конструкции в целом, а не отдельного элемента. Наверное, мне стоило уточнить этот момент.

28.07.2020 в 22:52
0

Всё бы здорово, только практической ценности нет. Исследование при нагрузка по схеме, не имеющей связи с реальностью, не несет даже теоретического смысла. Ну разве что попрактиковаться в пользовании программой. А МКЭ ведь может всё даже с простейшим конечным элементом (треугольник и линейная аппроксимирующая функция). А если поизвращаться, так и вовсе...

Ну пусть в статике, но нагрузите прюшу и кубик в соответствии с реальностью. И сразу станет не нужна сталь 3мм.

P.S. Собственные частоты конструкции с помощью МКЭ тоже можно определить. А поведение конструкции на частотах, далеких от собственных, интереса не представляет, все неприятности прочностного характера решаются при расчетах со статическим нагружением.

27.07.2020 в 19:51
0

Вы можете посчитать импульс дерект экструдера при ускорения 3000 и джерке 25? Мне вот интересно. 

27.07.2020 в 18:24
0

ИМХО в 3Д принтере не столь важна жесткость, а устранение вибраций при перемещении. Мы ж не металл грызем, а пластик выдавливаем. Причем вибрации для каждой кинематике надо отдельно считать


27.07.2020 в 18:37
4

Да, вибрации тоже очень важная составляющая, но рассмотрите такой пример: есть два принтера с разной жесткостью, и на них действует одинаковая вибрационная нагрузка. Считаем, что частота нагрузки далека от резонансной. На каком принтере перемещения от вибрации будут больше?

27.07.2020 в 19:03
1

Прюшу без укосин будет гнуть естественно больше. Но это весьма мелкая проблема в рамках 3Д печати, особенно пластиком. Поэтому считать жесткость корпуса нет никакого особого смысла. А вот вибрации от ремней, от раскачивания платформы - это проблема. Передача этих вибраций по корпусу и далее.

Пост Ваш полезный для общего развития и спасибо Вам, что сделали такое исследование. 


27.07.2020 в 19:49
0

Согласно вашим утверждениям жёсткость конструкции не имеет значения при деформациях? Вы сами то поняли, что писали? 

29.07.2020 в 12:38
1

Жесткость - это геометрическая неизменяемость. Самый важный параметр при проектировании любой пространственной конструкции, в том числе статичной.

27.07.2020 в 20:42
6

Стойте, стойте, а одного меня смущает что тут анализируется?

Что это за корпус такой офигитителный у Ultimaker 2? А сами ультимейкеры в курсе что у них теперь Цельностальной 3мм с глухими стенками? Там же композит из двух тоненьких алюминек с пластиком? И огромные выпилы по бокам? И у него плоские грани с соединением на 4-6 винтов на грань?

Я бы понял если бы тут был отечественный Ulti Steel, который реально из сталюки 2мм с отгибами. Ок. 2мм, но за счёт отгибов такую конструкцию можно плюс-минус считать монолитом, но вы этот ультимейкеровский от Ульти 2 корпус хотя бы примерно видели? Это, блин, фанероид! Реально. Не смотрите что он композит, по всем ощущениям это фиговый фанероид. Даже у старого фанерного Ульти корпус был жёстче, чем Ультимейкер 2.

Это не значит что у Ультимейкера корпус плохой. Это вопрос религиозный. Но у Ультика фанерного корпус был лучше. А у УльтиСтил корпус стал ещё лучше, но как бы не разу не 3мм цельностальной! Это вообще откуда такой монстр взялся? Я сейчас пытаюсь вспомнить кто из производителей корпусов делает корпуса из стали 3мм и не могу вспомнить. Вроде бы даже УНИ и БР не доходили до такой монструозности.

Тем более что, чтобы сделать корпус из 3мм стали его уже скорее надо делать сварным, а не с отгибами. Отгибы на стали 3мм довольно дорого стоят, знаете ли. Ну а сварной стальной корпус 3мм это уже знатный reprap на 18-20кг просто стали в корпусе, вроде заклёпочного монстра от Лёхи-Технаря, а ни разу не ультимейер 2, да :-)

А почему у дрыгостола нагрузка оси У приложена к верху консолей? Откуда она там взялась? Оператор рукой опёрся? Выдайте оператору живительного леща и приложите нагрузку к торцам горизонтального портала, куда она и приходится.

Кстати, не вы первый так косячите. Я понял каким образом думали над своей конструкцией создатели акрилового Анета А3, кажется, у которого от затяжения ремня начинал гнутся горизонатльный портал, собственно дрыгостола. Они-то тоже, нагрузку к верху вертиального портала приложили и у них поди всё хорошо было! А в жизни у них нагрузка по оси У изгибает низ принтера :-) Но у вас математическая модель сферического анета в вакууме :-)

28.07.2020 в 06:10
0

Что это за корпус такой офигитителный у Ultimaker 2? А сами ультимейкеры в курсе что у них теперь Цельностальной 3мм с глухими стенками?

Я взял корпус ультимейкера и сделал его стальным специально, чтобы показать жесткость именно такого варианта. Хотел лично проверить утверждение, что стальной корпус самый жёсткий.

А почему у дрыгостола нагрузка оси У приложена к верху консолей? Откуда она там взялась?

Выше отвечал уже. Процитирую сам себя:

Нагрузка в 10 кг - это условная нагрузка, и схема нагружения не отражает реальное распределение усилий на корпусе принтера. Нагрузка и схема выбраны из условия ИДЕНТИЧНОСТИ для всех рассмотренных корпусов, чтобы их можно было напрямую сравнить. Также схема выбиралась из условия нагружения всего корпуса сразу, чтобы показать жесткость конструкции в целом, а не отдельного элемента

28.07.2020 в 09:10
3

Я взял корпус ультимейкера и сделал его стальным специально, чтобы показать жесткость именно такого варианта. Хотел лично проверить утверждение, что стальной корпус самый жёсткий.

Т.е. Вы взяли и так из представленных корпусов самый жёсткий, плюс сделали его стальным, и хотите подтвердить, что он самый жёсткий?

Что бы делать сравнения корпусов и материалов, их нужно делать в равных условиях. Т.е. брать один корпус и испытывать его с разными материалами, потом так же второй корпус и т.д.

28.07.2020 в 09:18
0

Вы взяли и так из представленных корпусов самый жёсткий, плюс сделали его стальным, и хотите подтвердить, что он самый жёсткий?

Да, я сделал именно это. И при этом я ещё и узнал в цифрах на сколько он жёстче.

Что бы делать сравнения корпусов и материалов, их нужно делать в равных условиях. Т.е. брать один корпус и испытывать его с разными материалами, потом так же второй корпус и т.д.

Тоже хороший вариант для сравнения, при этом считаю, что и мой не хуже.

27.07.2020 в 20:44
2

Как по мне, очень хорошо раскрыта очень важная тема. Все-таки жесткость корпуса лежит в основе всех остальных параметров принтера. Автор очень лаконично и наглядно показал, как ведут себя разные корпуса под нагрузкой. Естественно в реальных конструкциях все будет выглядеть немного иначе, но общая тенденция понятна.
(Утверждения, что жесткость корпуса не имеет значения, меня, мягко говоря, удивляют…)

TCB
27.07.2020 в 20:47
0

автор только безудержно завысил параметры ультиковского корпуса раз в десять, назвав 6мм пластиковый композит на 4х винтах на грань, сварной сталью 3мм :-)

27.07.2020 в 21:04
2

Главная его ошибка в том, что он сослался на конкретную модель принтера...

Если бы написал про абстрактный корпус из листовой стали, то придраться было бы не к чему...

TCB
28.07.2020 в 00:20
0

Кроме вопроса - где он цельный корпус из 3мм стали надыбает? :-)

28.07.2020 в 21:19
1

Есть тут один прохладный товарищ, у него есть корпусов из 3мм фольги :)

TCB
28.07.2020 в 06:12
0

Согласен)))

27.07.2020 в 21:14
1

Жесткость корпуса - это только часть от целого. Есть ещё жесткость стола, рельс, люфты кареток, винтов, втулок, подшипников, растяжение ремней и т.д. Конечно чем жёстче корпус тем лучше, но так можно и до фанатизма дойти. 

28.07.2020 в 06:13
0

Надеюсь, до фанатизма не дойдет

27.07.2020 в 21:28
0

Разборные корпуса используются производителями для уменьшения расхода материалов и для простоты транспортировки в разобранном виде. Вы же возить его не собираетесь? Советую использовать сварной корпус из железных профилей с обшивкой из металла, дерева или пластика. Это будет проще, дешевле и надежнее. 

28.07.2020 в 06:15
0

Под железным профилем подразумеваете профильные трубы?

28.07.2020 в 08:32
2

Трубы, уголок. Я использовал уголок 35х35. 

28.07.2020 в 08:47
0

Для себя пока планирую из конструкционного профиля и укрепить диагоналями из профильной трубы из Леруа. Прикину, посчитаю на жесткость и по цене разные варианты.

28.07.2020 в 08:33
0

Я буду сваривать себе из профильных труб, фанеру не хочу,а CNC профиля у нас в стране нету

28.07.2020 в 08:44
0

Варить нужно аккуратно - углы перекашивает.

28.07.2020 в 09:46
2

Чтобы не перекашивало варить надо не сплошным швом, а точками. Но по большому счёту даже если чуть и перекосит, то всё равно можно этот перекос скомпенсировать при дальнейшей сборке . Рама - это м-м-м , как-бы выразится, не столько задающая геометрию деталь, сколько несущая на себе набор задающих её элементов  - во как .

28.07.2020 в 10:14
0

Я тоже так делаю :)

29.07.2020 в 08:22
0

расставляем правильно прихватки, в идеале в угловой струбцине и хоть швом с катетом в 10мм варите, ничего не убежит.

30.07.2020 в 16:01
0

С прихваченной струбциной не убежит, но когда снимете - то выгнется из-за внутренних напряжений. Я видел как ребята варили несущие столбы для ангаров, так там подошву колонны толщиной 14мм  выгибает.

28.07.2020 в 08:50
0

Я тоже фанере не доверяю, но как не несущие стенки ее можно использовать.

27.07.2020 в 22:13
0

Если ультимейкер поставить на ребро и встать сверху - он сломается. В отличие от конструкционного профиля с пластинами на углах. Даже попрыгать можно. А ПО ваше показывает ровно обратное. Какое хорошее ПО :)

27.07.2020 в 22:59
0

дураку и стеклянный не надолго. и разобьёт и руки порежет

27.07.2020 в 22:59

Комментарий удалён

28.07.2020 в 00:22
0

Правду говорите. Потому что ультимейкер 2 сделан не из 3мм стали, как думает автор поста, а из плоских сендвич панелей люминь+пластик+люминь, скреплённых на несколько винтиков.

Вот у автора поста этот его виртуальный ультимейкер и получился невероятно жёстким. Невероятный принтер, невероятно жёсткий. Л - логика.

28.07.2020 в 08:42
0

из плоских сендвич панелей люминь+пластик+люминь,

Алюмокомпозит называется. Рекламщики его используют

28.07.2020 в 06:19
0

Я уже понял, что рассмотренный вариант ультимейкера надо было назвать по-другому. Я считал не пластмассовый ультимейкер, а стальной.

28.07.2020 в 09:49
0

Дайте, пожалуйста, ссылку на стальной ультимейкер с глухими однородными стенками, как в вашей модели :-) Мне интересно посмотреть на него :-)

28.07.2020 в 13:19
0

Вы посмотрели на него в данной статье. Где ещё можно посмотреть на такой корпус не знаю. Я его сам нарисовал по модели оригинала.

28.07.2020 в 17:05
0

Ну нет же :-) Даже у ультимейкера моделька с большими вырезами на боковых стенках в алюмокомпозите. :-) И закрыты эти отверстия ещё более мягким материалом в виде акрила :-) А чтобы он жёсткости не сильно добавлял - они ещё и крепят его крайне халтурно :-) Вы посмотрите на сайте. Я эту штуку руками трогал и дополнительно вам сообщаю - корпус оригинального Ультика не крепче чем кубик из 2020 профиля. Скорее даже ещё менее жёсткий. Им хватает.

Если вы делали эту статью для своего интереса чтобы понять насколько отличается жёсткость кубика из 2020 профиля и корпуса хорошего принтера, то если захотите реально возьмите их модельки и рассчитайте реальный корпус Ультимейкера 2, сравнив его со своим стальным чудовищем и кубиком 2020 и вы будете поражены насколько ниже жёсткость реально требуется для создания очень хорошего принтера.

Потому что всё это уже было получено экспериментальным путём и тот же Тигра долго не хотел менять деревянный корпус своего Ульти на Ульти-стил потому что столько жёсткости принтеру не нужно. А у него ещё фанерный корпус был жёстче чем корпус родного Ультимейкера. Но вот не нужно 3д принтеру столько жёсткости. Даже полстолько. Хотя корпус Ульти-стил 2мм ближе всего к вашему монструозищу из 3мм стали.

27.07.2020 в 23:21
0

У прюш самое хлипкое это как раз основание. После каждой переустановки в зависимости от кривизны столешни стол калибровать 

28.07.2020 в 00:24
1

Правду пишете! Но автор как создатели акрилового Анета - прикладывает нагрузку по оси У, не к основанию, а к верху принтера. И там у него всё хорошо :-) Так же и у акрилового Анета - основание корёжило и сводило, но по мат.модели всё у них с нагрузкой по оси У, приложенной к верхней точке (откуда она там взялась) было прекрасно.

28.07.2020 в 01:27
0

https://www.youtube.com/watch?v=MtxA20Q-Uss

объяснения что такое "жесткость" и "прочность"... две балочки "связанные резинками" имеют жесткость до момента расхождения в два раза выше одной цельной балочки...

надо помнить, что профиль бывает не только квадратного сечения, а например "4 к 1" и по общей цене это практически _ничего_ не добавляет

28.07.2020 в 06:31
2

Думаю, тем, кто не знаком с понятиями прочности и жёсткости такое объяснение будет не понятно. Классическое: "жесткость - способность сопротивляться деформации. Прочность - способность сопротивляться разрушению."  Куда понятнее для большинства.

28.07.2020 в 09:53
0

Вы видео посмотрели? По моему куда нагляднее то уже :) Два бруска стянутые "резинками от бигудей" и прогиб в сотые уменьшается вдвое. И нагрузки в испытании как раз как в 3д печати.

PS


Рекомендую всем юным (и не очень юным) моделистам-конструкторам :) всю эту серию из 18 роликов Автора посмотреть.

28.07.2020 в 13:16
0

По моему куда нагляднее то уже :) Два бруска стянутые "резинками от бигудей" 

А я бы не понял. Возможно, из-за того, что не очень силен в английском. Расскажите по русски как эта стяжка двух брусков на резиночках объясняет разницу между прочностью и жёсткостью.

28.07.2020 в 16:29
0

Учите английский.

29.07.2020 в 12:18
0

Еще проще с помощью антонимов: жесткий - гибкий, прочный - хрупкий.

29.07.2020 в 12:38
1

С первым согласен, а со вторым не совсем. Как минимум для металлов "прочный" и "хрупкий" это два разных понятия и они никак не антонимы. У металлов с ростом прочности хрупкость тоже растет.

29.07.2020 в 13:36
1

Это не совсем антонимы...

Жесткий - это не гибкий.

Но хрупкий - тоже не гибкий.

А гибкий - это одновременно и не жесткий и не хрупкий.

А прочный и хрупкий - вообще не антонимы. Есть очень прочные и хрупкие материалы, а есть непрочные и гибкие (не хрупкие).

28.07.2020 в 09:45
0

А вариант - с Г-образными усилителями + "фасады" на все стороны (все равно делать термокамеру желательно) не рассматривали в расчетах?

ЗЫ: прочел комменты до конца, вопрос с материалом снимается. :)

28.07.2020 в 13:28
0

Смотря какие фасады. Они могут быть силовыми (воспринимают нагрузки от усилий, действующих на принтер) или декоративными (для красоты или как стенки термокамеры). Если фасады силовые, а значит, они из металла, то логичнее вообще отказаться от конструкционного профиля и делать сразу из металлических листов весь корпус. Силовые фасады + конструкционный профиль - это слишком дорого.

А если фасады декоративные (из тонкого оргстекла или фанеры), то на конструкционные профили очень желательно ставить Г-соединители, иначе жёсткости может не хватить.

28.07.2020 в 14:42
0

Я к сожалению не умею пользоваться ПО для расчетов нагрузок. Поэтому и спросил про "Г-соединители И фасады". Доказать расчетами не могу, но по ощущениям - даже то что вы называете "декоративными" из той-же фанеры, в таком случае принесут ощутимую прибавку к жесткости всей конструкции. Потому как установка фанерного корпуса на Flyingbear p905 очень сильно исправило хлипкость конструкции. :)

Просто интересно было, насколько  это будет - "сколько вешать в граммах" (с). И не получится ли так, что этот вариант будет сопоставим с вариантом - ульти2 на ваших диаграммах.

28.07.2020 в 19:46
0

Если хотите укрепить фанерой корпус, то тогда советую побольше точек соединения фанеры с корпусом, чтобы обеспечить совместность работы каркаса и фанеры. Ну и лист фанеры должен быть потолще.

28.07.2020 в 11:12
1

https://3dtoday.ru/blogs/tworec/ultimaker-steel-the-beginning/

Чтоб никого не смущало. Реальный стальной ультимейкер, разве что из 2мм стали.

28.07.2020 в 13:23
0

давно не могу понять, отчего корпуса из чего только не делают, но не делают из бетона?

Помоему самый подходящий материал: термостоек, теплоемок, тяжелый (масса важна очень) соврешенно жесткий и дешевый. 

Единой деталью можно самую смелую форму сделать ( из металла и или профиля для этого потребуется куча деталей, сварка, свинчивание и т.п.). 

Для точности геометрии применять уже закладные из металла. И все. Отливается (и с виброуплотнением) он прекрасно. И точно. 

28.07.2020 в 17:11
2

Кажется вы не работали с бетоном. Он крайне не жёсткий. Его модуль Юнга в среднем 20*10^9 кг/м^3 (короче - просто 20 попугаев). Есть разные марки, но те которые пожёстче не слишком дёшевы и сделать из них точную форму довольно сложно. В сравнимых единицах алюминий имеет 70, сталь 200. Т.е. он в 10 раз проигрывает по жёсткости стали и в 3,5 раза по жёсткости проигрывает алюминию. А с кем же он идёт по жёсткости вровень? Сосна - 10. Фанера - 15. Фанера бакелированная - 22. LVL - 40.

Кажется вот он ответ - обычный по своим удельным свойствам "фанероид" целесообразнее собирать из фанеры, с которой удобнее работать на лазерной резке, чем городить вагон опалубок, заливать араматуру, выжидать по 10 суток, подливая водичку и молится чтобы не треснуло :-)

Кстати, а имеет ли это подтверждение в жизни? Ах да, из чего же строят небоскрёбы, а последнее время и просто промышленные здания? Стальные балки + алюминий + стекло. Кажется строители со мной согласны в том, что бетон ни разу не жёсткий материал. Условно дешёвый - да, но его конструктивные свойства от дерева отличаются не принципиально, только он ещё и хрупкий. А значит начинается его армирование, заполнители и прочие танцы с бубном, чтобы поднять его свойства, ценой повышения цены.

28.07.2020 в 17:47
0

Вдобавок к вышесказанному, из бетона станки делают. Только его надо МНОГО. Для токарного-фрезерного с ЧПУ тонна веса приемлема, для принтера пластиком настольных размеров пара сотен килограммов уже слегка многовато.

И подвижных (быстро подвижных!) деталей у принтера больше.

30.07.2020 в 00:17
0

не могу понять, из чего только не делают, но не делают из бетона?

И как к такому корпусу крепить комплектуху?

30.07.2020 в 12:23
0

перфоратором и анкерами)))))

28.07.2020 в 16:34
0

Можно сделать X распорку сверху или по всем граням, кроме лицевой.

28.07.2020 в 17:13
0

Можно алюминиевый каркас обшить стальным листом. Будет ещё жёстче и даже дешевле, чем придумывать как соединить стальной корпус из листов.

Только никому столько жёсткости не надо.

28.07.2020 в 17:42
0

Стальной корпус из листов можно соединить на обычных уголках. Винтами или даже заклёпками. Профиль же достаточно обшить фанерой или композитом.

29.07.2020 в 03:01
0

Разве не понятно что автор попытался сделать сравнение разных корпусов и попробовал привести их к одному знаменателю? Не совсем корректно, но любопытно. Про жесткость "фанероида на трёх винтиках" - а кто мешает перед сборкой промазать стыки клеем, например ПВА? Тогда и винтики несут только один смысл - удержать составляющие до высыхания клея, а корпус при этом резко усилится за счёт отсутствия какого-либо смещения деталей относительно друг друга. Кроме того все нападают на автора то, что он отдалился от действительности - ну так аппроксимируйте показатели к реалиям и всё!

29.07.2020 в 11:55
0

Тут есть нюанс. Многие начинающие люди знают что Ульимейкер это хороший принтер, а вот с репрапами бывают проблемы и часто эти проблемы списывают на недостаток жёсткости.

И тут перед ними красиво оформленная статья, где под видом корпуса от Ульти 2 им показывают рассчёт чудовища из 3мм стали. И явно описанный в статье вывод, о том что корпус из 2020 профиля сильно проигрывает в жёсткости корпусу Ультимейкера 2. И прям красивая табличка, это подтверждающая.

И в голове у человека не сильно знакомого с Ультимейкером в голове останется прямая связь - Ультимейкер хороший принтер сделанный из 3мм стали, а у корпуса из профиля 2020 мало прочности.

А это вообще ни разу не правда. Ультмейкер хороший принтер, сделанный из композита. Он в жёсткости этому чудовищу из 3мм стали проиграет раз в 5-10. И всё равно ему жёсткости хватает с головой.

А последствия этой статьи мы увидим на ресурсе в течении ближайшего полугода-года, когда в коментах масса людей будет рассказывать, что 2020 фигня, надо делать тумбочки как у Ультмейкера из 3мм стали - вот там жёсткости хватает. А это абсурд. Реальному ультимейкеру хватает жёсткости в разы меньшей, чем тут насчитанно, чтобы быть хорошим принтером.

29.07.2020 в 14:56
0

ТС, думаю более актуальными были бы расчеты на эксплуатационные нагрузки, показывающие смещения геометрии в реальном сценарии. Пока что жесткость, приведенная к воздействию усилия в 10 кгс, - величина эвфемерная.

29.07.2020 в 19:01
0

Для меня основная загвоздка в определении величины эксплуатационных нагрузок. Работаю над решением этой проблемы. Но не факт, что смогу.

29.07.2020 в 23:57
0

Скажите всем, что у вас прошивка klipper, а поэтому рывков нет, S-curve acceleration нет, а есть только линейные ускорения и смело множьте вес движущихся частей на ускорение :-)

02.08.2020 в 23:41
1

Расчеты хорошие, спасибо. Похоже только все места соединений считаются "сварными", а на деле там будут винты. Корпус из профилей может сильно просадить по жесткости.


По поводу 10кг -- не знаю, что на вас так набросились ) Если кто считает, что сила в 10 раз меньше -- поделите на 10, тут всё линейно.


По поводу того, что там есть реально: пусть голова 300г = 0.5кг, и вы печатаете на 5000мм/с^2 = 2м/c^2. F = 0.3 * 5 = 2.0 H. Ваши расчеты были для 9.8 * 10 = 98 Н, то есть даже в худшем случае 0.2мм РепРапа превращаются в 0.004мм смещения, что вообще пренебрежимо мало, учитывая другие факторы (микростепы, вариацию толщины филамента, ...). Можно делать всё из профиля и не заморачиваться.


Но в реальности -- у меня i3 mega со сварной рамой из 2мм стали -- трясется она по ощущениям больше, чем на 0.004мм, если поставить ускорения 5000мм/с/с. Вопрос, из-за чего не сходится. Резонансы? Для них надо специально раскачивать. У вас же есть принтер? Смоделируйте его, проверьте, правильно ли расчитываете.


К слову, тут вышла тестовая версия прошивки клиппера с антирезонансом, только что себе настроил, по крайней мере камера трястись перестала )

03.08.2020 в 07:01
0

В расчетах нагружение статическое. В реальных принтерах нагружение динамическое, поэтому вполне возможны резонансы, ведь ни один производитель, скорее всего, не определяет резонансные частоты для своих принтеров.

Для своих расчетов брал чисто условную нагрузку для прямого сравнения жёсткости корпусов.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

"Погода сегодня лётная!!!"

Обзор обновления Fusion 360 Август 2020

Я твой помошник

Коромысло Мини .VS. Эндор V2

Flying Bear Ghost 5! Распаковка (Unboxing) и первые выводы

Летняя скидка на филаменты от Filamentarno!