Из грязи в князи, или Как Тони Старк превращал ведро с [китайскими] гайками в легенду

#ProTecSolutions
Идет загрузка
Загрузка
11.04.2021
11385
15
Обзоры

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.

71

«Нет предела совершенству»

Общий актуальный вид технологического монстра

Всё началось скромно. Родная болванка под названием Aurora, которая суть посредственный клон Prussa i3, с помощью некоторых готовых запчастей, а также продуманных наперёд и тесно связанных апгрейдов превратилась в то, что могло бы потягаться с дорогостоящими моделями и даже уложить их на лопатки. Без пафоса и понтов я опишу ниже – почему. Перед вами краткая история о паровозике, который смог и сможет ещё. Двинули!

Одной из первостепенных задач (помимо того, чтобы эта штучка заработала) было налаживание диалога между творением и его создателем. Для этого мной был разработан датчик Z-уровня (по сути, с нуля – от китайского оригинала остался только корпус, а все решения были переосмыслены), который впоследствии был запрограммирован на общение посредством двух цветовых сигналов (зелёного и красного) с разной частотой мигания, в зависимости от ситуации / ошибки / команды и другого производственного контекста. По итогу получился новый датчик Z-уровня, возможности которого значительно превосходят китайские, японские и другие аналоги.

Hello world! Детские фото датчика. Слева направо - датчик в зародыше, только-только проверен концепт на макетной плате (1), первый тест платы датчика без корпуса (2), намотка новой, более мощной катушки на датчик (3), датчик в процессе разработки и отладки прошивки (4), вступил во взрослую жизнь (5)

А так датчик выглядел в стоке до всех манипуляций

Небольшой шоупринт с новым датчиком (до внедрения кастомной системы охлаждения)

Материал, который я чаще всего использую – Bestfilament Watson

Сушилка филамента. Сухой филамент - залог прочной и качественной распечатки! Об этом уже написана уйма статей. Так что тут ничего нового

Разработанный мною датчик Z-уровня имеет оптический триггер срабатывания и обладает аналоговым и цифровым фильтрами по входу с оптореле. К плате Mks подключается через экранированный кабель, что исключает любые наводки от кинематики принтера, да и просто от длины кабеля. По питанию оснащён собственным источником опорного напряжения, а также оснащён фильтром помех по питанию от индуктивности катушки иглы измерителя. Даже при самой активной работе как иглы измерителя, так и кинематики принтера в цепи измерения флуктуации напряжения не более 0.0001В.

Оснащён двумя микроконтроллерами. Один отвечает за измерения, обработку данных и общение с управляющей платой принтера. Второй же отвечает за управление катушкой, отвечающей за положение измерительной иглы. Контроллер катушки настолько точно следит за положением иглы и плавностью её хода, что в ходе тестирования его работы выступал в роли магнитного левитатора для измерительной иглы. Такой контроль положения позволяет добиться максимальной точности измерения даже при кривой установке датчика. При этом датчик полностью совместим интерфейсом управления с BLtouch и, тем более, устанавливается в корпус обычного BLtouch взамен китайского. В результате установка датчика на принтер и изменения в прошивке принтера точно такие же, как и при установке оригинала.

Я потратил три месяца на разработку этого датчика и ещё один на отладку, но результат превзошёл все ожидания. Я забыл про существование таких дефектов печати как слоновья нога или недоэкструзия первого слоя. С ним первый слой всегда идеально ровный. Датчик был протестирован его на нескольких принтерах и даже на заводском 4х-осном ЧПУ. И во всех случаях он выдавал погрешность равную погрешности кинематики самих ЧПУ. В итоге для моего принтера она стала +- 0.0022.

Когда моё детище ощутило себя мужчиной, оно стало снабжать себя деталями самостоятельно, как и любой взрослый мальчик. В частности, с помощью детали ниже был усилен кинематик оси Z, что позволило ликвидировать биение вала при движении:

Далее нужно было решить проблему нагрева и термостойкости.

Алюминиевый нагреватель был выкинут первым делом, а на его место встал латунный. Также на него был надет силиконовый чёрный чехол, чтобы уменьшить ИК-излучение и нагрев деталей вокруг нагревателя, заодно повысив его термостабильность. Также был заменён термистор на 104NT-4-R025H42G, что позволило добиться почти идеальной температурной стабильности и точности. Была заменена и горловина нагревателя на полностью металлическую - 1.75 мм.

Когда-то на месте термобарьера стояли два маленьких вентилятора. Один был для термобарьера, а другой для системы принудительного охлаждения. Они шумели как иерихонские трубы – так, что даже соседи с других этажей жаловались на их вой, как и на шум движков. Но если шум движков решился драйверами TMC2208, то с термобарьером и СО пришлось сильно попотеть.

Базовая СО не могла обеспечить охлаждение в принципе и существовала чисто номинально. В итоге были куплены две тихие улитки от GDS с двойным воздухозаборником и форм-фактором 5020. Разработанная и распечатанная мною СО с таким монстром практически мгновенно отверждает SBS пластики или TPU, позволяя мне печатать мостики и почти забыть о существовании поддержек.

Мой термобарьер имеет крепление для датчика Z уровня собственной разработки, а ещё специальную прорезь с откосом, которые направляют избыток воздушного потока на датчик, защищая его от воздействия близко расположенного нагревателя (1 см) и обеспечивая температуру на поверхности датчика не более 30°С, что позволяет мне проводить измерения сетки стола даже с нагретым соплом, не беспокоясь о температурном дрефе показаний датчика.

Сама же улитка даёт настолько мощный поток воздуха на радиатор термобарьера, что даже при нагреве хотэнда до 250°С, сам корпус нагревается не выше 32-35°С. Это даёт очень резкий перепад температур для пластика, что позволяет мне добиться идеальных ретрактов даже TPU пластиком.

Что касается шума, то в настоящее время зверёныш приобрел навыки ниндзя – можно даже не понять, в какой момент он закончил печатать. Единственный источник шума – кулер блока питания. Соседи довольны – а я так вообще!.. В доказательство – видео в конце статьи.

До и после установки кастомной системы охлаждения

В качестве дальнейшего улучшения экструдер был переведён с боуден типа на директ, что так же сильно положительно сказалось на качестве ретрактов:

Благодаря усиленным пружинам, стол ещё меньше гуляет при печати, и практически не сбивается даже при транспортировке, а золотая отражающая термолента на корпусе защищает плату управления и корпус от нагрева со стороны кровати (стол печати):

Наконец, была произведена замена китайского ПВХ шланга на нормальный качественный кабель канал и китайских соплей на нормальную медную витую пару. До кучи стоит упомянуть, что в принтере установлен модуль MKS Wifi, который позволяет мне печатать по воздуху, хотя в настоящем обзоре управление было пущено через кабель.

В начале я написал эпиграф «Нет предела совершенству», и не просто так: улучшая принтер, мы в итоге получаем аппарат бюджетного ценового диапазона, который выдает качество на уровне лучших коммерческих образцов. Бюджет всех переделок моего образца, включая самостоятельные разработку и изготовление печатной платы датчика по фоторезистивной технологии не превышает 15 тыс. руб., что является более чем приемлемой ценой за высокую точность и качество готовых деталей.

В завершение – фотоподборка аппарата и обещанное видео практически бесшумной работы:

Продолжение следует...

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.

71
Комментарии к статье

Комментарии

11.04.2021 в 22:59
0

…превратилась в то, что могло бы потягаться с дорогостоящими моделями и даже уложить их на лопатки.

Какими, например? Сколько стоил принтер изначально?

По итогу получился новый датчик Z-уровня, возможности которого значительно превосходят китайские, японские и другие аналоги.

Мда? BLTouch так может. А по данным Ирбиса, самодельные BFPTouch даже еще более точные.
Нафига козе баян?

Бюджет всех переделок моего образца, включая самостоятельные разработку и изготовление печатной платы датчика по фоторезистивной технологии не превышает 15 тыс. руб

Перечитал, но так и не понял, куда ушли 15т.р.?

12.04.2021 в 11:34
0

1) 25к со скидкой от али на распродаже. 

2) Проверялся в Питере на руках Fanuc и станках BZT топ серии. Проект рассматривался в качестве дешёвой альтернативы штатным средствам измерения, для старого оборудования на которое уже не распространяется гарантия. В результате испытаний датчики превзошли штатные средства. По факту точность датчика настолько высока, что он мерит исключительно с погрешностью кинематики, что было выяснено на ручках Fanuc. 

3) Тогда стоит читать внимательно, но если нет желания, то вот примерная смета на память. 

5к Сушилка Sunlu

700р новый движок экструдера.

5к затрат на датчик (потому что изначально разработка шла за свой счёт)

300р. Новые осевые подшипники

500р. Экструдер титан. 

800р. Набор драйверов TMC2208 

800р. Две тихие улитки GDS c подшипниками. 

200р. Выточка на заказ переходника адаптера М8 к М12 что бы прилепить титан к штатной голове. 

200 руб. Новые пружины стола

1000 руб. Набор сопел от треугольников

200р. Новый термистр

300р. Новый латунный нагреватель.

Еще замена китайских лохмотьев на нормальную проводку. 

12.04.2021 в 08:58
0

По каким критериям определялось:

 мы в итоге получаем аппарат бюджетного ценового диапазона, который выдает качество на уровне лучших коммерческих образцов.

Тут в свое время ребята делились распечатками на FDM высокого качества.... Но вас среди них не помню.

Ну и еще - коммерческие образцы - не не столько качество печати, сколько стабильность и предсказуемость результата.

Как у вас этим?

12.04.2021 в 11:36
0

Результат стабилен и постоянен. Загрузил модель, нарезал, отправил на печать. Пришёл, забрал. Потому что уверен в качестве каждой распечатки. Только что и делай, так меняй катушки да детали готовые уноси. Надёжен как швейцарские часы. Если требуется печать сложным пластиком, то можно сверху надеть термочехол. Тем самым поместив область печати в термокамеру. Нужен был всего 2 раза, а потому в обзор не попал.

12.04.2021 в 16:46
0

Заинтересовал Ваш датчик,  не могли бы Вы рассказать  поподробнее (если это не коммерческая тайна) ?

12.04.2021 в 18:17
0

Я и так достаточно подробно рассказал про него. Не очень хочется более предметно обсуждать техническую сторону вопроса учитывая тот факт, что сейчас идут переговоры о его покупке. Весьма вероятно, что в скором времени вы сможете увидеть их в продаже. Так же обсуждаемо изготовление такого датчика для вас под заказ.

12.04.2021 в 18:16

Комментарий удалён

13.04.2021 в 02:59
0

Понятно. Все же задам вопрос - как я понял, в отличие от 3Dtouch у Вас электромагнит, втягивающий шток, подключен к контуру управления, чтобы можно было удерживать шток в заданном положении, а не только втягивать-опускать. Я не могу сообразить, что это дает.

13.04.2021 в 09:24
0

Отличия во всем. Новая плата, новые компоненты, новая прошивка, перемотанный и усиленный дроссель. Старым остался только пластиковый корпус.

Рекомендую Вам еще раз внимательно прочесть обзор)

14.04.2021 в 20:28
0

А Вы изготовляете датчики под заказ? Цена вопроса?

17.04.2021 в 12:34
0

Вот тоже интересно.

17.04.2021 в 20:52
0

Планирую. Цена вопроса в процессе подсчета. Цена разработки датчика была не очень высокой, если поставить его производство на поток, думаю, по соотношению цена/качество он будет лучшим предложением. 

17.04.2021 в 14:47
0

Очень интересно !

17.04.2021 в 18:50
0

Да не то слово просто!

17.04.2021 в 16:55
0

Оригинальный тюнинг!  Ты что то по микроэлектронике заканчивал? Такую плату для датчика без профильного образования врядли можно разработать)

17.04.2021 в 20:55
0

Да. Специальность: Проектирование и технология РЭС. 

17.04.2021 в 18:49

Комментарий удалён

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Фторполимерная пленка для фотополимерного принтера

Мушкетон, пистолет и пушка

кейсы пользователей наших 3D принтеров теперь в видеоформате

Lerdge. История о том, как похоронить отличную идею кривыми руками и наплевательским отношением к пользователям.

Vector A4 Pro - обзор нового кубика от Geralkom

Переноска-удлинитель из катушки от филамента