Принтер из старых сидиромов

Приветствую всех обитателей 3D today! Добрался описать первый в своей жизни принтер, сделанный своими руками из старых сидиромов на двигателях от не менее старых принтеров, с микроскопической областью печати. Конечно, под формат портала в его нынешнем виде, такая статья уже не очень подпадает, но я всё же попробую, да ещё и в своём любимом многословном стиле с кучей запятых и совершенно бесполезных подробностей.

Сам путь от идеи начальной до идеи финальной заслужил бы отдельной статьи, так что начну с того, к чему я дошёл уже в последних итерациях размышлений, проб и ошибок. Идея моя в финале была создать печатающую пластиком машину с минимумом затрат; технические же характеристики для первого принтера были глубоко вторичны. На этой волне я в начале пытался, не видя в голове конечного результата, вслепую собирать механизм вообще из мусора и хлама, однако идея провалилась с треском (на первом фото далее видно общий мотив того времени), я впал в грусть и забил на это дело надолго.

Вторая итерация началась с дербана трёх старых дохлых сидиромов, лежащих без дела, и из которых я взял приводы и сделал три оси снова вслепую, не имея представления, как они должны выглядеть и работать. Потенциальная ось X из пластика была удлинена и сделана на ремне - её у меня проверить возможности не было, но впоследствии оказалось, что она вполне работает, но двигатель оказался полумёртвый и работает только вхолостую. Вот зараза! Ось Y была из металла, разрезана, удлинена аж на 5 мм, собрана обратно, но оказалось, что люфты у неё получились дикие, в следствие чего она тоже была забракована (в самом финале этот привод пошёл на ось Z, так как там все люфты нивелирует гравитация, но об

этом далее). В довершение комбо первую ось Z я делал из кривого пластикового привода, шпильки М5 и гаек, припаянных к каретке. Так тут каретку при вращении шпильки изгибало так, что я понял бессмысленность создания своего принтера, и в итоге бросил всё и впал в грусть второй раз.Первая совсем провальная попытка сделать свою ось, затем ось X из привода от сидирома с полудохлым двигателем, попытка сколдовать винтовую ось Z и удлинённая на 5 мм ось под стол Y.

В третий раз энтузиазм возгорелся после пары случайных статей (в том числе и 2 отличных пошаговых мануала на английском) и нескольких видео в инете, где люди просто берут старые сидиромы и делают из их приводов на шаговиках рабочее устройство. Для меня открылось, что есть сидюки на шаговых двигателях и я понял, что этого мне и не хватало, и я начал поиски!

Я надыбал около двух-трёх дюжин старых сидиромов (не надо спрашивать, где :D ) нахаляву, раздербанил все до единого и оказалось, что среди них только 4 на шаговиках с винтовой передачей, все остальные были разными вариациями передачи шестерня-рейка (хорошо, если с редуктором), приводимые в движение обычным линейным двигателем. У всех была защита от движения за границу или резкого ускорения - где-то подпружиненные разрезные шестерни и рейки, чтобы проскакивали зубья, где-то прижим двигателя без зубьев, и т.д. И в усугубление - в некоторых приводах каретка двигалась непараллельно краям; в общем выбора было мало. Зато надёргал концевиков, повыпаивал себе конденсаторы про запас и оставил пару крышек, из которых сделал впоследствии раму принтера. Те 4 привода с шаговиками оказались более-менее живыми, и я их по очереди ставил на все оси, даже возложил большие надежды — ведь в интернете минимум у 4 человек я видел разные рабочие принтеры на таких приводах (а тут ещё и лазерный гравер промелькивал).

Моя новодельная шаговая сидиромная ось X хорошо возила другой такой же привод (ось Z), но последний работал только вхолостую, но не осилил вес даже голого горячего конца, извиняюсь за каламбур, начав проскакивать. Привод пришлось заменить на шестерённо-реечный с мощным двигателем (да, это тот самый привод, который был с люфтами и планировался на Y, и оказался прекрасным кандидатом на Z за счёт точности и компенсации люфта гравитацией). И тут уже и двигатель X сдался, начав хрустеть и дрыгаться, не в силах двигать новый привод Z. В общем, привод X тоже пришлось заменить на переделанный за два вечера шестерённо-реечный привод с мощным двигателем от какого-то старого принтера.

На тот момент только на ось Y (стол) удалось поставить привод от сидирома на маленьком шаговике без изменений, и он даже вначале работал. Забегая далеко вперёд, его часто чуть подкилинивало, в следствие чего модель постоянно разрезало по слоям, и та съезжала, запарывая почти каждую печать, так что в конце пришлось и его заменить на переделанный обычный привод.

Фотографии слева – финальная ось X и промежуточная (неудачная) ось Z . Видно, что корпус шаговика припаян к основе для лучшего охлаждения, но даже поднятие тока до свиста и перегрева двигателя не помогло оси подниматься без пропусков. Фотографии справа – первая ось Y и стол на ней. На фото показано, что регуляторами высоты являются резинки от вала подачи бумаги какого-то принтера. Ещё видно первую конструкцию стола на этой оси.

Сборку принтера уже как полноценного устройства я начинал от оси Z, на которую был предварительно прикуплен китайский ноунейм e3d v5 под боуден и придавлен на косой и кривой переходник из куска металла из старого флоппи куском акрилла. После установки этого переходника на ось Z, сама ось была прикручена к каретке оси X, а та уже - к задней стенке, сделанной из крышки от сидирома. Дальше задняя стенка была на мебельные уголки прикручена к другой крышке сидирома, которая стала основанием. К этому основанию приделаны ножки от старого автозарядника (впоследствии я их повторил в блендере и распечатал на этом же принтере, успешно заменив исходные) - конструкция стала походить на 3D принтер.

Пока всё это собиралось вечерами и в выходные, с Китая дошла с запозданием ардуина, рампс и драйверы (с радиаторами, которые не наклеить, да они и не нужны, лишними перемычками и каким-то ненужным проводом, который я разрезал и пустил на коннекторы для своих двигателей), а значит можно всё это подключить, прошить и с волнением запустить! Механика показала предварительную работоспособность, настало время сделать стол Y, уже выше показанный на фото. Собственно, 4 отверстия в дне, 4 болта для привода (как с осью X), стол закреплён винтами на переходную пластинку, которая прикручена на каретку. Сделана была и примитивная возможность регулировки. Весь стол сделан из крышек от флоппи, на отрезание которых у меня ушли последние отрезные диски дремеля, что усложнило дальнейшую работу :(Сначала ось X с осью Z и хотом была прикручена к крышке от сидирома, затем на мебельных уголках крышка прикручена к другой крышке и в финале на это поставлена ось Y уже со столом из крышки флопповода, видно вентилятор хотэнда и уже установленный концевик Z-min.

На момент установки стола на место у меня уже имелись все детали, кроме одного пневмофитинга (собственно, он вообще так и не пришёл и потом), чтобы собрать принтер и следующим логическим шагом был двигатель экструдера. Для него я предусмотрительно заказал маленький шкив с проточкой для проталкивания пластика с внутренним диаметром под нема17, но те нема17, что у меня были, были все униполярными и с запрессованными шестернями (их мне нечем было ни выпрессовать ни срезать — отрезные диски кончились же), так что я взял сначала двигатель от принтера с металлической шестернёй на валу, начал корячить механизм на его крепёжных ушках, посадив вышеупомянутую шестерню на короткий винт М5. В результате вышла какая-то фигня: вся перекошенная, способная проталкивать толстый провод (тогда не было у меня пластика, так что экструдер тестился на проводах) рывками и только в одном направлении. Пришлось выбирать из своих нема17 тот, где шестерню можно легче всего снять с вала. В итоге смог сломать только одну на самом вкусном двигателе, который было жалко больше всех на это дело, но выбора не было. Он оказался вполне мощным — за шестерню его было не остановить рукой, в отличие от остальных.Первый двигатель экструдера – обычный шаговик от принтера с металлической шестернёй – механизм нормально работать отказыался напрочь. Провод (вместо прутка) еле проходил вперёд, назад даже не пытался.

В результате после небольшой доработки прижим (кстати, сделанный из остатка корпуса флопповода и усиленный медной проволокой) первой версии экструдера был переставлен на тот хорший нема 17. Даже лапку натяжения пружины оставил ту же, но теперь шкив с проточкой был надет на вал двигателя, а на прижим поставлен подшипник от какого-то старого принтера. Экструдер заработал будь здоров - проталкивает всё, да так, что с трудом удержишь. Я больше всего волновался, что этот узел у меня не выйдет (особенно после первого провала), а вышло так, что вообще с гордостью смотрю, хоть и выглядит по-деревенски. Также у двигателя отводы обмоток шли не в середине разъема, а сбоку, что позволило к Ramps подключать его на родной разъём безе пайки и переделок как биполярник.

Так как заказанный пневмофитинг до меня не дошёл (а я боялся, что это ардуина потеряется как самая дорогая, но нет — вещи в жизни иногда случаются интересные), пришлось придумывать из подручных материалов (а резать металл всё ещё было нечем) крепление тефлоновой трубки к экструдеру из валявшегося обрезка металла - вышло жизнеспособно, так и оставил. Правда, пару раз из зажима трубка сбегала — я сделал надрезы ножом, затем залил суперклеем, чтобы больше не смотреть, как принтер печатает в воздухе, толкая трубку вместо пластика. После - прикрепил двигатель к задней стенке рамы на винтики М3x30 и пришло время подключать горячий конец.Вторая версия двигателя экструдера. По сути, наработки первой версии просто перенесены на новый двигатель. Оставлена и лапка регулировки натяжения и прижим (только в него вставлен подшипник), вдобавок и сделано крепление выводной трубки (петелька сверху) и вводной трубки (зажата припаянной проволокой).Крепление двигателя экструдера к задней стенке.

Хотэнд я брал обычный e3dv5 под боуден почти наобум у первого попавшегося китайца, разве что уточнив диаметр прутка, тефлоновой трубки и выбрав сопло 0,3. Пока тот лежал в куче хлама, у него выкрутилась и потерялась шпилька, крепящая сам нагревательный элемент к блоку нагрева, пришлось взять обычный винтик М3 под крестовую отвёртку, а как должен был тут крепиться встроенный термистор, так я вообще так до сих пор и не понял: просто сквозное отверстие и всё. Залил термопастой и воткнул в кашу - вроде, что-то измеряет. Ладно, пора собирать всё вместе и включать. Пошёл по совету с интернета: вкрутил сопло до упора, затем обмотал один конец трубки термобарьера фум-лентой и вкрутил её в термоблок, а другой конец измазал в КПТ-8 и вкрутил в радиатор. Вентилятор от убитого МФУ подходил идеально для обдува радиатора (хотя, не уверен, что он нужен), его я прикрепил пока на стяжки - радиатор всегда ледяной. Значит, с этим узлом всё ок.

Пришло время сборки, запуска и калибровки. Для питания электроники я взял старый компьютерный блок питания, чуть переделанный. И с ним, ещё только когда ко мне пришёл кит ардуино+рампс+драйверы, я зашил в плату марлин и через Repetier начал дрыгать сначала отдельными двигателями, потом осями (вот радости-то было, серьёзно). Теперь же пришло время проверить всё вместе. Сначало казалось, прошивка и калибровка это что-то сложное. Прошить оказалось проще, чем Siemens C45, а каждую ось откалибровать ещё легче - это всего приложить линейку к оси, скомандовать сдвинуться на 1см, измерить пройденное расстояние и поделить число шагов из прошивки на полученное значение, вставив в прошивку результат. При необходимости повторить и всё.

Для начала (хотя бы первых запусков) я хотел делать принтер без концевиков и всё даже компилировалось почему-то. Но в какой-то момент прошивка отказалась компилироваться без программного включения концевиков — очень странно, но ладно — делов-то, включим. Ну, а раз такая пляска, то уж и физически концевики надо бы поставить: поискал и подобрал всякие в старом хламе, в том числе и вытащенные из распотрошённых сидиромов. На каждый концевик в итоге давит кусочек медной проволоки, припаянный к оси — его можно оперативно подгибать, а сам концевик поворачивать, так что в итоге у меня всё получилось. Концевик Y я поставил ближе к себе (почему-то не задумавшись, что это не ноль, а максимум), из-за чего пришлось пострадать немного, настраивая правильное положение парковки в прошивке и в программах, но всё тут тоже работает прекрасно. Заметив, что если запускать печать при голове, поднятой очень высоко, принтер пытается её поднимать её выше (для X-Y калибровки) и рискует сломаться, упершись в «потолок», так что на ось Z был поставлен второй концевик Z-max.

Первый запуск механики без каких-либо настроек, без пластика и нагревательного элемента.

После того, как принтер уже начал двигаться, я, желая наконец увидеть печать, пошёл на авито и нашел новую 1 кг катушку белого PLA (стол-то у меня без подогрева планировался, да и экологичнее, учитывая, что вначале будет много отходов) за 850 рублей в 10 минутах езды от моего дома на машине и по приходу домой сразу воткнул в принтер. Нарезал курой калибровочный кубик, лягушку и начал пытаться печатать, волнуясь и завороженно следя за каждым движением.Сначала модели съезжали всегда, пока не выбрал скорость. Калибровочный кубик – для первого раза в жизни пойдёт. По нему понял, что я чуть-чуть промахнулся с осью Y по шагам на мм. По напёрстку видно, что окружности портит люфт X , а лягушка – почти даже нормальная, если не считать, что поехала она уже на втором слое, но каким-то чудом допечаталась до конца.

Странно, но принтер заработал, ничего не сгорело и не заклинило. Откалибровал оси, начал пытаться печатать кубики, лягушек и прочее, но уже через час экспериментов пришёл к разочарованию - ось Y иногда проскакивала на смене движения движении 'от себя', причём в случайном порядке без какой-либо закономерности. Причём, на определённых моделях это проявлялось всегда, на других - на случайной высоте и позиции, на третьих (их мало) - никогда. Но начало положено.

Ко всему этому выяснилось, что оси по горизонтали немного взаимно не перпендикулярны (лёгкий ромб), ось X так люфтит, что окружности искажаются, а нормально работает только ось Z (и то наклон после обслуживания иногда приходится регулировать). Короче, осталось разочарование и грусть, что руки не из того места.

После нескольких вечеров экспериментов с подбором тока, обдувом раскаляющегося до невозможности прикоснуться маленького шагового двигателя оси Y и прочими извращениями была констатирована нежизнеспособность оси от сидирома с шаговым двигателем даже на дрыгостол. Психанул, выдрал и отбросил привод стола куда подальше; потратил ещё половину дня на изготовление новой более мощной и точной оси из привода с редуктором и того самого шагового двигателя, который я изначально пытался сделать двигателем экструдера. Под эту ось пришлось делать огромное кривое отверстие в днище - с таким большим двигателем стол был настолько высоко, что иначе надо было бы переделывать весь принтер, чтобы ось Z парковалась не на сантиметр ниже стола. Не имея возможность вырезать отверстие для опускания двигателя ниже, я просто высверлил много отверстий в днище и выломал кусок уже со злостью. После — закрепил ось на винты, переделал сам стол, вывернув его наизнанку, приделал новый кошерный концевик и запустил, потом откалибровал шаги на мм. Вышло, что люфта нет, проскакиваний нет — это успокоило нервы немного.Привод оси Y вместе со столом v 2. Отверстие в днище под двигатель источает злость и ярость.

Как ни странно, проблема сдвига модели по Y была решена, да ещё и с запасом мощности, точность стола вышла просто превосходная для такой машины, бонусом к этому и ромбовидность модели практически сошла на нет (оси X и Y стали перпендикулярными благодаря нормальной установке оси Y).

Осталась проблема качества печати, возникающая при смене направления по X. В виду наличия там знатного такого люфта было бессмысленно печатать окружности или модели, требующие точности — скругления и углы S-образно искажались. Нет, печатать можно — лягушка выходит вполне симпатично, но вот детали для самого принтера печатать не выйдет. Ещё одну ложку дёгтя добавил тот факт, что во время замены привода стола каретка X сломалась, да ещё и у основания, где она по валу ездит. Учитывая геморройность замены привода X, на котором много чего держится, пришлось его клеить и клеить очень обильно. Но в итоге, вроде, держится, а заодно была приклеена антилюфт-подложка между стенкой привода Z и зубчатой рейкой каретки X, ещё чуть улучшившая качество.

Параллельно всей этой истории продолжался улучшайзинг и калибровка после каждой печати для улучшения качества. Например, для уменьшения влияния люфтов было значительно уменьшено ускорение чтобы на резких движениях не болталось ничего, при этом была подбиралась скорость, калибровались шаги на мм, а к этому настраивались параметры слайсинга. Например, пришлось перейти на слой 0,2 вместо 0,3, так как сопло 0,3 не особо справлялось с потоком (что и логично, но сначала было неочевидно) и слои плохо слипались. Был откалиброван PID-регулятор температуры для лучшего контроля и в итоге качество стало лучше начального.И вправду — печатает.

Следующим большим апдейтом было ещё одно улучшение привода X. Нет, переделать его возможности не было, так что пришлось переклеить зубчатую рейку так, чтобы она на шестерню аж давила, залить клеем саму каретку для жёсткости, а также припаять на сам короб привода Z несколько кусков проволоки для жёсткости.

В настройках, среди прочего, ещё лучше подобрал ограничения для ускорения, зато линейные скорости выставил около сотни, что позволяет уменьшить вибрации и звон при резких движениях, но всё ещё позволяет головке быстро двигаться по прямой или обходить модель.

В результате всего качество выросло до уже приемлимого для продолжения баловства. По осям остался «звон», небольшие люфты тоже остались и, например, подшипник напечатать рабочий не выйдет, но круглое уже выглядит круглым, лягушки, улитки и прочее получаются вполне сносно, а поделки на выходе уже геометрически походят на исходные модели - для агрегата из мусора результат имхо очень достойный.

Фрагмент процесса печати детали. Таймлапс от начала и до конца снять не получается (нет штатива, да и камера выключается почему-то сама в процессе), но процесс виден, на мой взгляд.Общий вид на конструкцию (без блока питания и катушки).

Короче, в финале имеем следующие параметры машины:

· Marlin 1.1 на Arduino 2560 с Ramps 1.4 — классика

· Область печати аж целых честных 36x36x40мм :)

· XZ-head/Y-bed кинематика, иными словами всеми любимый дрыгостол, всё на шестерёнках и рейках с мощными двигателями от принтеров

· Боуден экструдер, китайский j-head e3dv5 с соплом диаметром в 0,3 китайских мм

· Холодный (прямо ледяной) стол, тем не менее вполне подходящий для PLA

· Полностью металлическая конструкция, весящая добрые 2 кг

В расход, кстати, для этого пошло: две коробки старых сидиромов (по полторы дюжины, наверное, в каждой), несколько флопповодов, старые принтерные шаговые двигатели, горсть старых проводов, полторы упаковки эпоксидного клея, огромное количество метизов, множество других расходников (вроде припоя, кислоты, смазки, несколько других разных видов клея, свёрел, насадок для дремеля, проводов, термоусадки и т.д.) и использована просто прорва разнообразного инструмента.

Из текущих недостатков и недоработок можно отметить:

1. Дребезг и вибрация не усиленных ничем металлических пластин, на которых держится половина принтера, который немного влияет на печать (звоном на поверхности), но важнее, что шумит больше желаемого. Чую, причина в шестернях, в мусоре на этих шестернях и на валах кареток, и просто хлипкости всего механизма, а также в почему-то кривом валу X. Замена есть, но отрезать по длине без дисков для дремеля пока нечем.

2. Качество печати. Конечно, для такого прибора оно нормальное. Но то ли экструдер слабоват, то ли пластик не очень, то ли с диаметром сопла что-то, но параллельные вертикальные слои склеиваются не очень (сложные модели выходят качественнее), да и нормального обдува не хватает, от чего маленькие модели плывут.

3. Размеры печати. 36 мм на 36 мм это, конечно, хоть что-то, но всё же серьёзного ничего не сделать.

4. Косметические недостатки - ардуино-бутерброд на задней стенке пока держится через кусок поролона, проводку хочется уложить более красиво, а отверстие в днище под двигатель Y надо бы сделать хотя бы прямоугольным, а то стыдно будет людям показывать…

5. Не на чем распечатать крепление для катушки. То есть, я его вырезал лобзиком из двух деревяшек, вкрутил туда шпильку и прикрутил струбцинами к столу, но выглядит неэстетично для меня.

На данный момент я уже более доволен результатом — в конце концов, все затраты, относящиеся к проекту, составили 2400 рублей (и это с учётом 850 рублей на катушку пластика), устройство сделано своими руками и работает, а качество в результате стало намного выше первоначального, так что устраняемые недостатки и небольшая область печати – малая цена за опыт сборки такого устройства, понимание его работы и радость наблюдать за миниатюрным, но вполне полноценным настольным трёхмерным станком.Вот такие вот брелочки я уже могу печатать. Другого цвета нет, так что на помощь пришёл маркер :). Но начало положено.

В качестве итога всей этой затеи я сделал для себя вывод, что полноценный принтер на шаговых приводах от сидиромов – вещь какая-то фантастическая, получающаяся почему-то в интернете у всех поголовно, кроме меня, однако постройка принтера из хлама как минимум возможна. В итоге с моими переделками у девайса запас мощности такой, что хватило бы на в разы больший принтер и совсем не подходит к области 36x36 мм. В общем, оборачиваясь на то, на каких костылях построен принтер, я удивляюсь, как вообще что-то получилось, но с другой стороны, это доказывает, что при желании возможно всё.

И да, история этого принтера пока не закончена: его я буду понемногу улучшать и совершенствовать (пока не развалится, да-да) и просто изучать возможности технологии; буду искать, где надёргать пробничков для экспериментов с разными материалами (на холодном-то столе, ага) и разными цветами разом на модели; да и постройка принтера побольше и качественнее уже в зреющих планах. Путей в будущем я вижу несколько, и пока не могу выбрать из них какой-то конкретный, но одно я понял наверняка — кит или готовый принтер мне неинтересны, а вот собрать из подручных материалов, отшлифовать и пользоваться — намного интереснее, поэтому надеюсь, что эта статья не будет последней и, в случае интереса читателей, последует продолжение.

На этом (наконец-то) всё! Удачи мне и удачи Вам, уважаемые читатели и мейкеры! Экспериментируйте и творите!