Древнегреческий Prusa I2

Всем привет! Захотелось и мне рассказать о сборке своего первого 3D-принтера. Приготовьтесь, букв будет много. Как и многие, я выбрал для начала конструкцию Prusa I2. Да-да, максимально заезженная, но пока какой-нибудь чувак со светлой головой не придумает что-то еще более простое и повторяемое, она будет еще долго возникать на просторах этих наших интернетов.

Думаю, объяснять почему «древнегреческий» не нужно. Ну вы только гляньте на это :)

Сборка принтера проходила под девизом «максимальная экономия бюджета». Наверное, в этом моменте нужно пояснить, что возможности достать какие-либо детали нахаляву у меня практически не было. Ну, далее об этом будет подробнее.

Вообще вот это вот всё началось тогда, когда я случайно наткнулся на видео одного дядечки на ютубе, который рассказывал про свою конструкцию ЧПУ выжигателя на диодном лазере о_О Оттуда я и начал узнавать, что в принципе электроника и программная часть подобных устройств достаточно проста (ну, по крайней мере платы уже скопировали китайцы, а ПО написали головастые парни). В группе ВК, посвященной проекту этого станка, я и увидел, как люди собирают различного вида 3D принтеры. На этом моменте меня и понесло :) Я с детства люблю ковыряться в разных штуках, поэтому идея занять свои шаловливые ручонки сборкой подобной штуковины меня очень увлекла.

Просматривая выдачу гугла по запросу «как собрать 3d принтер своими руками» мой энтузиазм начал понемногу угасать. Я начинал понимать, что вырезать детали рамы на станке из фанеры или акрила, а тем более на плазме из стали, у меня никакой возможности нет просто потому, что в моем городе проблематично найти тех, кто окажет такие услуг (живу «в стране для жизни» под названием Беларусь), а в тех регионах, куда я мог «дотянуться», за это просили какие-то неоправданно большие для меня (!) деньги, что никак не вязалось с основной идеей проекта. Поэтому всяческие клоны ультимейкеров, прюш третьей итерации и т.п. для меня были недоступны. Но в один прекрасный момент боги (раз уж проект древнегреческий, то представим, что боги Олимпа) ниспослали на меня фотографию данного детеныша магазина метизов со скромной подписью «Prusa I2».

Стало немного теплее на душе и забрезжил свет надежды на то, что в принципе-то все может оказаться осуществимым в моих реалиях. Казалось бы, что вот оно – решение всех проблем. И статья с парт-листом на репрап вики, и stl-файлы самих деталей в открытом доступе, и статьи по сборке (на начало 2016 года) – всё есть. Но вот тут-то волны моих надежд и мечтаний разбились о скалы с названием «печать деталей». Встали такие вопросы: 1) где будем печатать и 2) в какие деньги это вообще обойдется? И тут я понимаю, что ситуация такая же, как и с вырезанием деталей на лазере-плазме. У китайцев набор деталей стоил на тот момент что-то коло 30-40 $. Ну вот не хотелось мне отдавать эти деньги и всё -_-

Процесс «гугления» продолжался и в один прекрасный момент я наткнулся на статью под названием «Фанерный Prusa Mendel» на робофоруме (к сожалению, на данный момент доступен только текст статьи, фотографии и файлы недоступны, наверное, какая-то проблема с серверами). Без особой надежды я кликнул на ссылку, думая, что это очередная третья прюша. Каково же было мое удивление, когда я увидел прюшу второй итерации, собранную на фанерных деталях каркаса!

Как оказалось, у чувака с ником how_eee (спасибо тебе огромное, кстати), идеология такая: зачем покупать то, что можно сделать самому? И лично я с ним в этом солидарен (согласен, не всегда это рационально, но очень часто спасает). Вот он взял, и перерисовал все детали каркаса под фанеру. Сам он их вырезал на станке, ну а я достал ручной лобзик и ножовку, вспоминая детство, проведенное в гараже за крафтом всякого разного.

Немного упростил внешний вид деталей, чтоб вырезать было проще, ну и распечатал несколько листов А4 с чертежами. Наклеил на найденную в гараже 6 мм фанеру, раскроил лист на более удобные куски ну и понеслось. Отмечу такой момент, что постарался максимально точно (насколько это возможно) разметить и просверлить отверстия под шпильки. Сначала наметил иглой по чертежу, потом 1 мм сверлом и сверлилкой для плат, 3 мм сверлом и дрелью, ну и рассверлил с двух сторон (чтобы не вырвало крайние слои фанеры) под 8 мм шпильку. Клеил ПВА, стягивал пакетами кусками шпилек и парой гаек. Далее какое-то время шуршал наждачкой и напильником, приводя это безобразие в какой-то более-менее приемлемый вид. К сожалению, никаких фоток того процесса нет, я даже тогда и не думал, что будет желание написать какую-то статью, поэтому всё постфактум L Отверстия в торцах деталей рассверливал по заранее вырезанным пазам, заодно убирая перемычки, соединяющие деталь при склейке. Ну вот как-будто и разобрался с деталями каркаса. По итогу получил 4 детали основания с ножками и два верхних соединителя (получились наборные детали толщиной 18 мм).

За шпильками, шайбами и гайками я отправился в довольно злачное местное заведение «Строймаркет» (что-то типа крытого рынка), в чем была моя ошибка. Не надо было переплачивать барыгам, а надо было сразу ехать в нормальный строительный гипермаркет. Естественно, шпилек из нержавейки мне найти не удалось, поэтому довольствуемся оцинковкой. Ну и стандартная ремарка для всех статей по сборке данного принтера: берите гайки и шайбы с запасом. Да и метровую шпильку можно лишнюю прихватить (мне пригодилось, так как в процессе сборки я, как истинный Геракл, умудрился при затяжке сорвать резьбу).

Режем шпильки, крутим гайки, накидываем шайбы, опять крутим гайки. Раскручиваем гайки, потому что забыли накинуть ролик для ремня, крепеж направляющих, крепеж мотора оси Y (нужное подчеркнуть), закручиваем гайки. По итогу получаем какой-то убогий, совершенно не жесткий скворечник :) Ну а далее грустим по поводу жесткости, грустим по поводу площадок моторов оси Z, потому что к ним же еще крепить направляющие той же оси нужно, а как вручную сделать ровную, более-менее точную выборку под них не имеем понятия. Грустим по поводу того, что раму-то мы собрали, а толку от этого, если нет направляющих валов, минимум :( Ну и разбираем это всё, складываем в коробку и отправляем на антресоли. Так было в моем случае (повторять последний шаг вообще-то не обязательно).

Начал я поиски направляющих. Барахолка, на которой дедули раньше торговали всяким разным, как-то сама по себе ликвидировалась в моем городе, в сервисах по ремонту офисной техники пожимали плечами и мотали головой, при вопросах о направляющих 8 мм валах от старых принтеров, поиск калиброванных нержавеющих прутов по местным металлобазам результатов не дал. Заказать у китайцев стоило опять же около 30$, которые жаба отдавать душила. Да и введенное в моей «стране для жизни» ограничение на беспошлинный ввоз международных отправлений размером в 22€ радости не добавляло (желания что-то платить таможне и налоговой ещё меньше, чем барыгам на рынке).

Один направляющий вал мне-таки удалось достать за шоколадку из принтера, который отдавали даром в местном паблике ВК. Но он-то всего один, а нужно еще пять. Совершенно случайно нашелся знакомый знакомого знакомого, который работает админом ЛВС на одном предприятии города, у которого есть знакомые из другого отдела этого предприятия, которые имеют отношение к офисной технике. Через него за небольшую плату в эквиваленте пары бутылок пива удалось раздобыть валы от каких-то старых матричных принтеров в количестве (что бы вы думали?) как раз пяти единиц. В них, конечно, есть пару недостатков в виде небольшой шероховатости поверхности и двух продольных пазов на всю длину, но это уже ровные палки, по которым могут ездить предварительно заказанные «очень хорошие» подшипники LM8UU. Опять появилось вдохновение и спустя почти полгода, после того, как я закинул всё в коробку, скворечник был собран заново, но уже с установленными направляющими оси Y.

Надо, наверное, немного остановиться на вопросе измерения всего и вся. Линейкой это всё мне дико не понравилось делать: и подлезть удобно нельзя, да и точности особой нет. Идеальный вариант – здоровенный штангенциркуль, но у меня такого не оказалось. Из положения вышел таким образом: взял кусок шпильки (я молодец, я запасливый), накрутил несколько гаек с шайбами и зажал ими две полоски металла, получив эдакий настраиваемый кондуктор. Выставляешь нужное расстояние между пластинами, зажимаешь гайки и прикладываешь себе на здоровье, настраивая раму (отмерял, кстати, от грани одной гайки до грани другой, а не от фанерных деталей или самих шпилек). Но на этом этапе опять всё заглохло на неопределенный срок.

Спустя несколько месяцев листая как-то ленту новостей ВК мне совершенно неожиданно выпало рекламное объявление о лазерной резке. И на этот раз в моем городе! Так как вопрос об изготовлении креплений моторов и валов оси Z, а также деталей портала оси X все-таки остро стоял (попытка изготовить их вручную ничем особо хорошим не увенчалась – качество результата меня не устроило), то я быстренько написал админу этого паблика и скинул макет для резки с вопросом по цене. Честно признаться, я как-то ни на что особо не рассчитывал, помня предыдущий мой опыт в этом направлении. Каково же было мое удивление, когда мне ответили, что за всё (примерно два листа формата А3 плотненько расположенных деталюшек из 3 мм фанеры) с меня возьмут примерно 7$! Сразу же дал согласие на изготовление и буквально через пару дней я уже держал в руках готовые куски фанеры с деталями и унюхивался в хлам этим кайфовым копченым запахом (кто знает, о чем я говорю, тот поймет). Провел вечер за склеиванием всех этих радостей, разборкой и опять сборкой (уже сбился о счета, сколько раз это делал) рамы, заменил некоторые детали на вырезанные станком.

Тем временем приходили разные компоненты из Китая: хотэнд, моторы, концевики, подогреваемый стол, ремень, шкивы, электроника. Ну в общем всё, что нужно. Процесс покупки этого всего был довольно длительным, не забываем об ограничении в 22€. Кстати, не так страшно то, что нужно заплатить 30% от превышения этой суммы, а то, что за таможенное оформление каждой посылки, по стоимости превышающей этот месячный лимит, нужно заплатить 5€, что в масштабе стоимости всей этой сборки слишком много. Конечный итог по стоимости я подобью в конце рассказа.

Дорабатывая механическую часть принтера, дошли руки до изготовления стола оси Y. Используя ранее вырезанные на лазере крепления для подшипников, планочки для зажима ремня и MK2B подогреваемый стол (заказал его «голым», поэтому подпаял диодик и резистор), «спроектировал» по-быстрому плиту, к которой с одной стороны крепятся держатели подшипников, которые прикручиваются винтами и гайками М3, а с другой на пружинах стоит стол и зажимается ремень, так же предусмотрел отверстия для поджима подшипников 2,5 мм кабельными стяжками (стяжки – наше всё). Изготовил ее из 10 мм фанеры. Вырезать эту плиту пришлось два раза (во-первых из-за собственной невнимательности и рассеянности не отрисовал еще пару необходимых конструкционных моментов, во-вторых не предусмотрел то, что из-за маленького межосевого расстояния между направляющими, мотор оси Y не помещается в том положении, в котором я его хотел поставить, ну а в-третьих эту плиту просто вертолетом покрутило в конце концов).

Далее следовал долгий и бесячий процесс сопоставления кривого с кривым (где-то всё-таки опять повело фанеру, где-то склеилось кривовато, где-то из-за некой кривизны рамы и самих шпилек вылезали артефакты) и попытки выведения хоть каких-то параллелей и плоскостей. Все равно в итоге плавность хода подшипников по направляющим при движении осей от руки меня не устраивала, но лучшего результата добиться уже было вряд ли можно, да и энтузиазма на это не осталось: не закусывает и ладно. В ход шли подкладки из алюминиевой и медной фольги, полоски виниловой пленки, регулировалось всё силой затяжки хомутов… Короче, весело было :)

Говоря о механике, следует так же упомянуть о шаговых винтах и в принципе о механизме подъёма по оси Z. Название громкое, конечно, на деле же это просто куски всё той же оцинкованной шпильки М8 с шагом 1,25 мм. Единственное, что оба винта и гайки прогнал плашкой и метчиком соответственно. Гайки накручиваться стали гораздо более плавно. Само собой, куски шпилек старался подобрать максимально ровные. Для того, чтобы убрать люфт в паре винт-гайка использовал пару пружин всё из того же струйного принтера, приобретенного за шоколадку, идеально подошедшие по диаметру и длине.

Вообще, вопрос пружин, как оказалось, достаточно непрост. Подобрать нужные пружины для механизма поджима прутка в экструдере и для подогреваемого стола мне оказалось довольно сложно. Для экструдера выковырял из того же принтера две каких-то пружинки (даже не помню, за что они там отвечали), а вот со столом пришлось повозиться подольше. В итоге достал пружину из старого зонта и разрезал на части.

К моторам шпильки крепил через алюминиевые гибкие муфты, тут ничего изобретать из каких-то шлангов не стал. Единственное, что шпильки вставил через прокладки из полосок тонкой жести, чтобы получше их отцентрировать относительно валов моторов.

Вопрос о жесткости рамы меня не отпускал. Передумал много вариантов по ее повышению, печатные варианты мне, понятное дело, сделать было негде. В итоге додумал до пары металлических хомутов и куска чего бы вы думали? :) Правильно. Но на этот раз это кусок шпильки М6, который мне пришлось согнуть с таким расчетом, чтобы пролезал печатаемый объект по своим максимальным габаритам. В результате жесткость стала лучше, но все же ещё ощущаются шевеления при попытке пошатать раму туда-сюда.

По электронной части принтера все очень обычно и стандартно – любимый бутербродик Mega (от RobotDyn) + Ramps 1.4, моторы 17HS4401, стол MK2B, механические концевики по X и Y и «самодельный» оптический концевик по Z, ATX блок питания на 450 Вт, экранчик 12864 с картридером, прошивка Марлин.

С рампсом интересно получилось. В первый раз заказал ramps 1.6 от Big Tree Tech. Но в один из пробных запусков что-то пошло не так и в итоге сгорел smd предохранитель, что в принципе и является (на мой взгляд) существенным недостатком конструкции данной платы. После неудачной попытки восстановления и переделки её на автомобильные преды там вообще прогорело новое технологическое отверстие :)

Пустил скупую слезу, помянул это чудо китайского гения и заказал самую обычную плату ramps 1.4. В прошлом варианте нагревательный стол был подключен через автомобильное реле, но, если честно, это же ад какой-то. Используя одну статью на тудэе в новой «итерации» подключил стол через вынесенный на радиатор мосфет IRL3705N (и он даже спустя полтора часа работы только чуть теплый). Опять же предпринял попытку переделки предохранителей на автомобильные и (о чудо!) ничего не закосячил.

По классике из рампса выпаян диод D1 и все запитано по пятивольтовой линии БП. Однако напряжения для экрана маловато (на входе 5.2В), надписи видно не очень хорошо (подстроечник крутил конечно же), но все-таки их видно и перемещаться по меню можно без особых проблем.

Стол утеплен меламиновой прокладкой, собранной из нарезанных губок и проклеенной с обеих сторон алюминиевым скотчем. Провода от БП и стола сечением вроде бы 4 квадрата :)

Первые запуски принтера производились через usb и компуктер. Для отладки и настройки это хороший вариант, однако печать по проводу считаю неудобной, да и стабильность хромает.

Ну вот и подошел к концу рассказ про создание моего первого принтера. Для меня это был очень долгий процесс (ну вот так вот получилось), однако, все собралось и даже заработало. Наверняка про какие-то интересные моменты рассказать забыл, если что-то хотите спросить - велкам в комментарии. Ну и настал момент показать некие результаты печати, а иначе зачем это вообще все нужно:

1. Самая-самая первая печать. Практически никакого понятия о настройках и слайсинге. Печатал через куру по проводу. Пластик - ABS от U3PRINT. Максимально автоматические настройки. Для прилипания использовался клей карандаш (на фото, кстати, хороший клей для этих целей). Печать вышла каким-то прям очень тонким слоем, спекаемость слоев никакая, видна недоэкструзия, маленькая температура печати, ну и я его потом на прочность проверил.

2. Первая удавшаяся печать. На этот раз simplify, все тот же ABS, слой 0,15 мм, сопло 250 попугаев, стол на первом слое 100, далее - 90. Несмотря не внешнюю неказистость деталь получилась прочной, слои спеклись, если обработать надфилем и наждачкой будет вполне себе ничего.

3. Вторая удавшаяся печать и почти удавшаяся. Были какие-то проблемы с медленным нагревом, у принтера срабатывала защита. Слайсер тот же, пластик тот же, настройки те же (только с настройками экструзии баловался). Небольшая постобработка наждачкой.

4. Первая полезная деталь на принтере. Две попытки изготовления каретки для переделки мебельной направляющей в «рельсу» (своя модель, подсмотрена идея у одного из участников данного сайта).

5. Ну и кучка неудавшихся по разным причинам попыток (зачем я их храню - не знаю)).

В целом, данный проект можно считать завершенным. Как и обещал - сведем дебет с кредитом (курс плавал, что-то может забыл учесть):

• Направляющие валы - 2,5 $ + шоколадка
• Подшипники - 6,18 $
• Ремень и шкивы - 2,62 $
• Лазерная резка - 7 $
• Зеркальная плитка для стола - 1 $
• Блок питания ATX 450 Вт - 7,5 $
• Хотэнд - 3,06 $
• Концевики - 2,63 $ (заказал 6 штук, а по итогу использовал 2)
• Стол MK2B - 5,88 $
• Моторы - 8,17 $ (нет, это не ошибка, просто китайцам стоило бы быть более расторопными, а не слать мне их 90 с чем-то дней)
• Термистор для стола и муфты (один заказ) - 3,74 $
• Первый ramps 1.6 + 5 шт. drv8825 - 14,95 $
• Второй ramps 1.4 - 5,13 $
• Всякие метизы - 17 $
• Кулер охлаждения радиатора хотэнда - 1,5 $
• Экран 12864 - 9,95 $
  
  

ИТОГО: 98,81 $

Всем спасибо за внимание, если что не так - особо разными предметами не кидайтесь, это мой первый как пост, так и принтер. До новых встреч :)