Ultimaker Original или цель 15К рублей за принтер. 2. Обзор рынка 3D принтеров.

2. Обзор рынка 3D принтеров.

В данном разделе не будут рассмотрены в полной мере промышленные принтеры, по следующим причинам:

1) Крайне высокая стоимость принтеров этого типа, вне зависимости от технологии печати;

2) Монополия на расходные материалы;

3) Урезанные возможности модификации технологии печати (о них позже).

Так же мы рассмотрим принтеры (по крайней мере в этом цикле) только печатающие по технологии FDM- Fused Deposition Modeling (моделирование методом плавления) - послойное построение объекта путем наплавки нити пластика (PLA, ABS, PVA и т.д.)

На самом деле конструкторских решений (конструкция экструдера, конструкция силовых элементов и направляющих, а так же элементов передач) не так то и много. И рассмотрим мы только механику всего модельного ряда, только общие моменты, так как самодельных и коммерческих принтеров сейчас просто тьма, и рассказывать о плюсах и минусах каждого та еще задачка. (зайдите на http://www.thingiverse.com/ и поищите там 3D принтеры, ужаснетесь количеством клонов). Постараюсь их классифицировать и привести максимально полный список всевозможных принтеров. (прошу прощения если ошибусь в моделях - родителей, найти информацию про то какой из клонов был выпущен раньше проблематично).

• Prusa Mendel - подобные принтеры, семейство RepRap. Принтер без корпуса, что не дает возможности контроля температуры внутри корпуса (как сделано в промышленных аналогах, к этому мы еще вернемся) и устранения неоднородности охлаждения модели от случайных сквозняков, что портит модель(деломинация в случае с ABC пластиком). Каркас собирается из строительных шпилек и напечатанных на таком же принтере частей(и по оси z тоже стоят шпильки, что на мой взгляд дикость). Самовоспроизведение и простота конструкции отличает семейство RepRap от других. Как правило ставят одну печатающую головку, больше просто не требуется. Но в данной конструкции недостатком является использование двух Шаговых двигателей (далее ШД) для перемещения оси Z. Электроника RAMPS 1.4 позволяет запаралелить два двигателя на одной плате Pololu драйвера, но платить за лишний ШД не хочется (хотя цена 700 рублей не особо критична).
  
  Сразу оговорюсь, практически все ' DIY '- самодельные принтеры работают на платах Arduino + RAMPS + Pololu драйвер (иногда шилд RAMPS заменяется другой платой, но чаще всего такая связка остается, и прекрасно работает).
  
  

• Принтеры Felix (обзор), UP Plus (обзор Up!, обзор Up! Plus 2), PrintBox3D (обзор), Cude... Не особо далеко ушли от предыдущего семейства, за тем лишь отличием, что каркас из алюминия или стали, достаточно жесткий, поэтому убирается один из моторов по оси Z, но используются очень дорогие рельсовые направляющие (метр рельса HGR15RC стоят примерно 2000р+3 каретки *1200). По этой причине цена за принтер возрастает, хотя достоинства такого подхода для меня сейчас становятся очевидны. Я не стал относить эти принтеры к семейству RepRap по причине более сложного производства.
  
  (К слову о направляющих, дело в том, что в остальных принтерах используются цилиндрические направляющие 6,8 и 12 мм. Если вы собираете принтер сами, то возможно с этим столкнетесь. Данные направляющие достаточно тонкие, и при неосторожном монтаже или транспортировке они могут погнутся, что в некоторых случаях серьезно и непредсказуемо скажется на точности и вообще возможности печати. Как решить проблему с кривыми направляющими я покажу в следующих статьях.)
  
  

• Rostok (исходники чертежи не знаю на сколько они официальны), Delta 3d printer (чертежи)

  Очень интересный механизм привода - дельта робот. Отличается высокой скоростью перемещения рабочего инструмента. Но занимает достаточно много места по высоте, при тех же габаритах печати. Как по мне, идея вполне разумная для принтера, хотя деталей под лазерную резку не видел, но люди фрезеруют из МДФ на своих CNC станках, или печатают части на других принтерах. Вполне рабочий вариант.
  
  

• MakerBot Replicator (обзор), Ultimaker (обзор), Duplicator (обзор), Leapfrog (от себя скажу что у знакомого учреждения серьезные проблемы с этим принтером, электроника погорела, и нет автономной печати), MBot, Zbot (обзор), Picaso, UP!.

  Названий много, суть одна - закрытый корпус (или есть возможность закрыть), который является силовым каркасом. Материалы корпуса разнообразные от фанеры, заканчивая сталью. (как бы кто не хаил фанеру, а в этом случае она превосходно справляется с данной задачей). Хотя из всех, я бы отдельно выделил Ultimaker за оригинальную механику перемещения печатающей головки - крестовину.
  
  Эти принтеры мне больше всего нравятся, закрытый корпус дает гарантию, что домашние животные или дети не смогут залезть или случайно задеть выпирающие за габариты части, опять же возможность контролировать температуру внутри камеры, и полностью закрыв панелями корпус, снизить уровень шума, при достаточно высокой скорости печати (об этом позже на примере конкретных принтеров), а еще с подсветкой выглядят потрясающе.:)
  
  

После всего вышесказанного многие новички задумались бы какой принтер собирать им, а может кто то не желает собирать и хочет купить принтер.

2.1 Выбор принтера исходя из задач.

2.2.1. Бизнес.

Здесь стоит сразу оговорится, мы некая фирма, которой требуются услуги прототипирования (а не заработок на самой печати). Самые важные параметры - надежность и простота использования и обслуживания. (Сложно найти квалифицированного и добросовестного работника в этой сфере)

Первым выбор пал на:

Промышленные принтеры

(т.к. мы рассматриваем FDM технологию печати, то условимся что она нас полностью устраивает).

Плюсы:

• Надежность
• Низкий уровень вхождения (может использовать любой человек, работающий с ПК)
• Печатает сразу из коробки
• Сервисное обслуживание
  
  

Минусы:

• Высокая стоимость расходных материалов и только оригинальные расходные материалы.
• Нет возможности улучшать процесс печати (аппаратно или программно (использование сторонних слайсеров))
• Высокая стоимость ремонта
  
  

ДИСКЛЕЙМЕР! Я ни кого не отговариваю от промышленных принтеров, но ниже описанная ситуация реальная, и лично я бы никогда не выбрал такой принтер (больше из финансовых соображений).

В фирме, где я работаю, лет 7 назад был куплен промышленный 3д принтер Dimension Elite стоимостью окало 1 000 000 рублей. 7 лет он верой и правдой служил фирме, 3/4 времени он был занят работой. Но примерно 4 месяца назад он сломался, вся соль в том, что первый раз причина поломки была найдена не верно, и пришлось оплачивать стоимость перелета специалистов, плюс запчасти (которые по почте шли тоже не быстро). Но так как причина все же не решилась, пришлось операцию возобновлять. В итоге три месяца простоя. К тому же стоимость расходных материалов превышает 15 тысяч за один картридж (в принтере их два)

Итак, допустим фирма не так богата, или по каким то иным причинам этот вариант нас не устраивает. Двигаемся дальше.

А дальше идут принтеры которые выросли из семейства DIY.

Принтеры хоббийного класса

Выше были подробно описаны такие принтеры. Их стоимость в России варьируется от 50 до 120 тысяч рублей.

Плюсы:

• Относительно низкая стоимость;
• В большинстве случаев нет привязки к фирменным расходным материалам (используется нить 1,75 и 2,85 мм);
• Довольно простой софт, хотя далеко не все имеют русификацию интерфейса (та же Cura из коробки Русский не знает);
• Многие имеют возможность апгрейда;
• Низкая стоимость запчастей/
  
  

Минусы:

• Под каждую модель нужно подбирать параметры для получения хорошего результата;
• Не все принтеры оснащены второй печатающей головкой для печати поддерживающим материалом (опять же в угоду качеству);
• Относительно низкая надежность (Вопрос очень спорный, ибо я не слышал панических криков что каждые два месяца сгорает электроника, но сравнивая даже с китайскими контроллерами для ЧПУ, там запас надежности гораздо больше, не говоря уже о промышленных стойках).
  
  

Данный вариант на данный момент наиболее актуальный.

Принтер собственной сборки

В нашем случае рассматривать не имеет смысла. Во первых, время - деньги, на сборку принтера уйдет много времени, и это чаще всего не оправданно. Во вторых если фирма не заинтересована в массовом производстве принтеров, то тоже этот вариант не имеет смысла. В третьих, даже если есть все возможности и предпосылки к сборки принтера необходимо найти человека, который бы занялся вплотную этим вопросом.

2.2.2 Хобби.

Итак, предпосылки:

Минимум бюджета, максимум пользы, и дешевизны эксплуатации. Нужнее всего данные принтеры будут моделистам, более того во многом даже не заменимы.

Промышленные принтеры.

Не смотря на то, что человек для своего хобби может потратить до безобразия много денег, все же данное решение в корне не подходит. Едем дальше.

Принтеры хоббийного класса.

Опять же все упирается в финансы и чаще всего ни во что более. Хотя! Есть одно важное замечание. Если вы хотите получить принтер, с которым достаточно легко работать (комьюнити, дополнительные модули для апгрейда и т.д.) то выбирайте соответственно популярные принтеры, желательно с OpenSource клонами. Забегая вперед хочу обратить ваше внимание на стоимость готовых принтеров, она очень низкая, разница лишь в моделях, подавляющему большинству нет смысла выбирать последний способ.

Принтер собственной сборки

Всем хорош для хобби. Вы можете модернизировать и изменять так как хочется вам, огромное число людей, которые модернизируют свои принтеры, и все это в открытом доступе. Честно, я влюблен в OpenSource. И это мой выбор. Вот что получилось у меня на моем принтере. Время печати 6 часов, слой 0,06мм, без поддержки.

Как видно из названия, я остановился на одном из таких принтеров, а именно Ultimaker original, и вот почему:

• Нет элементов конструкции которые можно получить только путем печати на 3D принтере (или отлитые из пластика на производстве). Каркас, каретки, части экструдера, практически все вырезается на лазере из фанеры 6 и 4 мм. А после постройки принтера можно распечатать эти же элементы и обновить принтер до версии Ultimaker 2.(что не критично, и чертежи всех версий лежат официально в открытом доступе - ultimaker original, ultimaker2)
• Принтер достаточно популярен и имеет достаточно много готовых наборов элементов конструкции за смешные деньги, плюс все чертежи находятся в отрытом доступе, а так же его можно купить у создателей.
• По заявлениям производителей, это самый быстрый принтер на сегодняшней день. И в принципе конструкция позволяет печатать быстрее. Дело в том, что чем меньше масса самой печатающей головки, тем меньше инерция, и она быстрее может двигаться, а увеличить скорость подачи прутка и нагрев не такая большая проблема. Конструктивные особенности таковы, что: Подающий экструдер вынесен за пределы подвижных осей, и подают пруток по каналу (так поступили многие производители, что на мой взгляд правильно), шаговые двигатели закреплены на корпусе и передают поступательное движение кареткам, через вращение направляющих соседние оси. Все бы хорошо, но, как я упоминал ранее, именно это и является самым большим недостатком.
  
  При статичном расположении направляющих, их прогиб от массы или собственную кривизну можно померить и устранить (механически или программно), но когда ось является одновременно элементом, передающем вращение, то при малейшем биении или изгибе начнутся сложно прогнозируемые пляски печатающей головки. Что у меня и произошло. Поэтому в любом случае нужно проверять такие направляющие и устранять кривизну, но на ultimaker'е это особенно критично.
  
  

В общем то на этом плюсы заканчиваются и начинаются придирки:

• В последних релизах Ultimaker original (rev.3.5.9) некоторые элементы - элемент прижима прутка в подающем механизме, проставки, хитрые гайки в подъемном столике и т.д. В общем все мелкие и не критичные элементы стали чересчур сложны в изготовлении, и без доступа к 3д принтеру или фрезерному ЧПУ станку их не изготовить, а в некоторых случаях без переделки чертежей смежных деталей не заменить. В ранних релизах все было попроще.
• Подача прутка по PFA(полиэтилен) трубке и система клипс-фиксаторов. Ладно бы еще в руководстве писали где такие клипсы применяются (система очистки воды-барьер система John Guest 1/4') или как правильно называются, так нет (я по глупости еще умудрился заказать некоторые элементы).
• Печатающая головка - отдельная песня. PEEK - материал изолятор сопла, фиг где найдешь, только заказывать.(в случае варианта с изготовлением этих деталей).
• Плата термопары, сама микросхема AD597 дорогая (именно как элемент, на конечную стоимость особо не влияет) , поэтому тоже заказывалась у китайцев. Из за того, что переделывать саму каретку с экструдером достаточно проблематично, то использовать сторонние экструдеры не удастся, и поэтому основная электроника тоже 'оригинальная копия'. (хотя строго говоря плата мне понравилась, не уступает шилду RAMPS по функционалу, так еще и питается от компьютерного блока питания, а не от отдельного блока)
• И на последок - система охлаждения электроники и экструдера. Сделаны в виде лазерной вырезки из тонкого пластика, к которым крепятся куллеры. Идея хороша и проста, но вот куллер под электронику фиг где такой достанешь, а покупать у китайцев за не вполне вменяемые деньги - жаба душит.
  
  

Не смотря на придирки, все достаточно просто исправляется.

И так, первая часть закончена, дальше будет рассказ о процессе сборки чудо принтера и доработка его напильником (в буквальном смысле) до самолета.

P.S. в дальнейшем эта и другие части статьи будут дополнятся и исправляться. Если у кого возникли вопросы, прошу в ЛС или комментарии.

Весь цикл статей:

1 - Введение » http://3dtoday.ru/blogs/tiger/ultimaker-original-or-15k-rubles-for-the-printer-1-introduction/ 2 - Обзор рынка 3D принтеров. » http://3dtoday.ru/blogs/tiger/ultimaker-original-or-goal-15k-rubles-for-the-printer-2-overview-of-th/ 3 - Сборка Принтера » http://3dtoday.ru/blogs/tiger/ultimaker-original-or-goal-15k-rubles-for-the-printer-3-assembling-the/ 4 - Цена >> http://3dtoday.ru/blogs/tiger/ultimaker-original-or-goal-15k-rubles-for-the-printer-4-price/