Сборка 3Д принтера Graber-ATX i3 корпус которого полностью из фанеры

[DE007]

Сборка корпуса и установка электроники

Вторым этапом была сборка корпуса и установка электроники. В то время, пока я ожидал механическую часть в виде моторов, начал делать прошивку для принтера. Когда пришла прочая электроника, я начал её устанавливать ее в корпус в соответствии с чертежом. (Приложение 1. Рис 1, 2, 4, 6, 7)
Для изготовления экструдера в своем принтера воспользовался готовыми чертежами и напечатал на 3D принтере. (Рис 5. Фото экструдера)
После этого занялся настройкой прошивки и подключением термисторов и микропереключателей.
В целом на сборку принтера было потрачено два месяца.
Приехали долгожданные шаговые двигатели. Буквально через несколько часов все детали были на своих местах...
Для начала печати требовалось приобрести стекло, на котором будет вестись печать. В итоге пошел в ближайшую фирму по резке стекол, там меня разочаровали, сказав, что это займет от одной недели до месяца. Но я был удивлен, когда мне через 5 дней позвонили и сказали, что стекло готово.
И вот у меня получился хороший бюджетный 3D принтер «Graber i3», стоимость которого составила 200$!)
На следующем этапе предстояло провести тестирование работу всех систем.
Также я использовал дополнительный обдув сопла, который повышает качество изделия, предотвращает растекание расплавленного пластика, дает возможность печатать с более высокой скоростью.(Приложение 1. Рис 3)

Электроника

На третьем этапе требовалось настроить электронику.
По поводу исполнительной части я могу сказать, что в основе 3D Принтера лежит плата:
Arduino mega 2560 – самая большая из плат ардуино, имеющая самое большое количество контактов ввода-вывода;
Ramps 1.4 – плата: часто называемая «шилд», созданная для удобного подключения всех элементов, подключающаяся поверх платы ардуино.
4-5 драйвера шаговых двигателей(Приложение 2 рис. 1);
Печатающая голова E3D V6 для пластика диаметром 1.75мм и диаметром сопла 0.4мм (Приложение 2 рис. 2)
Шаговый двигатели Nema17 17HS4401 (Приложение 2 рис. 3)
И самый стандартный жидкокристаллический экранLCD 2004
(Приложение 2 рис. 4)
И еще несколько мелочей в виде: термисторов, концевых переключателей, нагревательного стола.

Механическая часть

Сложным этапом явилось выполнить калибровку шаговых двигателей.
Для механической части принтера использовал всем известную, самую распространенную кинематику Mendel.
Принтер построен таким образом, что экструдер двигается по оси Х (вправо-влево) и по оси Z (вверх-вниз). Стол же двигается по оси Y (вперед и назад). Все довольно просто. Однако конструкция имеет очень большое количество крепежей, гаек, винтиков, которые крайне важно одновременно держать настроенными на правильную геометрию. В случае, если вы, не использовав различные фиксаторы резьбы, идеально настроите Ваш принтер в основании, то получите качественную печать, которая, чем выше, тем больше начнет «уплывать». В процессе калибровки и настрой принтера не слишком эффективен.
Я использовал шпильки для оси Z и ремни для осей X и Y. А также комплект валов разной длинны.
Хотя идею со шпильками оказалась не совсем удачной из-за того, что точность в подобных 3D принтерах зависит от резьбы шпилек и их жесткости. Качественные шпильки — это 70% качества данного 3D принтера.

Технология НРМ (FFF) HPM

Даёт возможность создавать не только модели, но и конечные детали из стандартных, конструкционных и высокоэффективных термопластиков. Это единственная технология, использующая термопластики производственного класса, обеспечивающие не имеющую аналогов механическую, термическую и химическую прочность деталей.
Печать по технологии НРМ выгодно отличается чистотой, простотой использования и пригодностью для применения в офисе. Детали из термопластика устойчивы к высоким температурам, механическим нагрузкам, различным химическим реагентам, влажной или сухой среде.
Растворимые вспомогательные материалы позволяют создавать сложные многоуровневые формы, полости и отверстия, которые было бы проблематично получить обычными методами. 3D-принтеры, действующие по технологии НРМ, создают детали слой за слоем, разогревая материал до полужидкого состояния и выдавливая его в соответствии созданными на компьютере путями.
Для печати по технологии НРМ используется два различных материала – из одного (основного) будет состоять готовая деталь, и вспомогательного, который используется для поддержки. Нити обоих материалов подаются из отсеков 3D-принтера в печатающую головку, которая передвигается зависимости от изменения координат X и Y, и наплавляет материал, создавая текущий слой, пока основание не переместится вниз и не начнется следующий слой.
Когда 3D-принтер завершит создание детали, остаётся отделить вспомогательный материал механически, или растворить его моющим средством, после чего изделие готово к использованию.
Интересно, что в наши дни популярностью пользуются не только автоматические настольные HPM принтеры, но и приспособления для ручной печати. Причем, правильно было бы назвать их не печатными устройствами, а ручками для рисования трехмерных объектов.

Программное обеcпечение

Arduino IDE.">Для настройки и прошивки я использовал - Arduino IDE.
Это стандартная среда разработки для плат Arduino, написание в которой идет на таких языках программирования как C – C++. Эти языки в какой-то мере адаптированные для работы с микроконтроллерами.

Для тестов я использовал Pronterface.
Это среда для тестирования и калибровки 3Д принтеров.
А также возможность контроля печати и преобразование 3Д моделей из формата .stl в .gcode.

 

Cura Software,">Для более гибкой настройки печати я использовал программу Cura Software,
С помощью программы Cura Software я настраиваю степень заполнения объекта, а также способ печати и параметры (температуру плавления пластика и диаметр сопла, толщину начального и конечного слоя пластика ).
Все эти параметры влияют на продолжительность печати и качество изделия.

 

Прошивка

]Я использовал как основу проект Marlin находящийся в открытом доступе. Это самая распространенная прошивка, но она для всех принтеров настраивается по-разному. Мне же пришлось настраивать ее код свои особенности конструкции. Сама же прошивка крайне большая. Но основные настройки находятся в первых 4 разделах.
У меня стоит RAMPS 1.4.

Заменяю в configuration.h "MOTHERBOARD BOARD_ULTIMAKER" на "MOTHERBOARD BOARD_RAMPS_13_EFB".

#ifndef MOTHERBOARD
#define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS_13_EFB
#endif
Следующим выбираем датчик температуры - термистор. Видим большой список "//// Temperature sensor settings:". У меня стоит печатная E3D-v5 и китайский термистор на столе. Для E3D-v5 я выбираю "// 5 is 100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2", для стола "// 1 is 100k thermistor - best choice for EPCOS 100k". Если тип термистора неизвестен можно выбрать 1, а если температура не понравится можно выбирать любой и тестировать. Меняю.
Изменение направления вращения шаговых двигателей, значения false или true. Правильные перемещения сопла относительно стола:

- По оси X - влево "-", вправо "+".
- По Y - вперёд "+", назад "-".
- По оси Z - сближение "-", удаление "+".
- Экструдер. Extrude - выдавливание нити, Reverse (retract) - откат, втягивание нити.

#define INVERT_X_DIR false
#define INVERT_Y_DIR false
#define INVERT_Z_DIR false
#define INVERT_E0_DIR true

Дальше идёт настройка концевых выключателей. Нам нужно узнать где они расположены. Как это узнать? Начало координат находится в ближнем левом углу на поверхности стола, если сопло вывести в эту точку, то сработали бы концевики MIN, если в правую дальнюю верхнюю - сработают MAX. У меня в положении HOME находятся три концевых выключателя MAX, поэтому мои установки

// Sets direction of endstops when homing; 1=MAX, -1=MIN
#define X_HOME_DIR 1
#define Y_HOME_DIR 1
#define Z_HOME_DIR 1

Установка габаритов перемещения, после инициализации в положении HOME. Здесь мы задаём габариты рабочей зоны по X и Y, а также настройку сопла относительно стола.
Если при касании стола соплом срабатывает концевой выключатель (MIN), как у Ultimaker Original, то поднастройка сопла относительно стола выполняется перемещением концевого выключателя, а в "#define Z_MAX_POS" записываем значение координаты при максимальном удалении сопла от стола. Координату можно узнать по команде М114 или посмотрев на экран дисплея.
Если концевой выключатель по Z срабатывает при максимальном удалении сопла от стола (MAX), то нужно найти габарит по Z самостоятельно. Устанавливаем значение "#define Z_MAX_POS" изначально больше нормы, например 250 при габарите 200 мм. Опускаем сопло до касания стола и на дисплее (или по команде M114) видим координату больше нуля, теперь вычтем из установленного большого значения полученную координату и получим габарит по Z, который теперь запишем в "#define Z_MAX_POS". По итогам печати первого слоя можно будет подкорректировать это значение.

// Travel limits after homing
#define X_MAX_POS 215
#define X_MIN_POS 0
#define Y_MAX_POS 215
#define Y_MIN_POS 0
#define Z_MAX_POS 200
#define Z_MIN_POS 0
Можно подкорректировать скорость перемещения в положение HOME.

#define HOMING_FEEDRATE {50*60, 50*60, 4*60, 0} // set the homing speeds (mm/min)

Переходим к самому важному. Настройка шагов перемещения по осям. Экструдер тоже ось. Мои настройки.


Как померить шаг винта? Замеряем участок винта и считаем на нём витки, затем длину участка в миллиметрах делим на количество витков 20/16=1.25 мм. Для более точного результата замеряем участок максимальной длины.

 

Осталось активировать LCD дисплей с SD картой. Свой дисплей я нашёл на RepRap.org и идентифицировал как RepRapDiscount Smart Controller.

[

Раскомментируем (уберём двойные слэши) следующие строки:

#define ULTRA_LCD
#define SDSUPPORT
#define ULTIPANEL
#define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER

Есть ещё один способ для повышения точности срабатывания некоторых концевых выключателей. При настройке нуля по Z столкнулся с тем, что после каждой инициализации HOME положение сопла над столом немного менялось. Порывшись в прошивке нашёл параметр отвечающий за инициализацию концевых выключателей. Переходим во вкладку Configuration_adv.h и ищем строку "#define Z_HOME_RETRACT_MM 2", меняем значение 2 на 5 и больше не вспоминаем про этот параметр.

Пора заливать прошивку в контроллер. Для этого нужно в Arduino IDE правильно выставить тип платы и номер COM порта. Внизу окна отобразится тип платы и номер порта. Не забываем сохранять изменения (Ctrl+S).

Расходные материалы

В данных типах 3D принтеров имеется несколько расходных материалов.
Первый из расходных материалов в связи с потребностью замены сопла. Это необходимо делать один раз в месяц при активной печати или один раз в три месяца при неактивной печати.
Второй расходный материал –это пластик, которым «ёё1питаются» данные типы принтеров.
Необходимо отметить, что технология FFF имеет массу преимуществ, среди которых относительная простота конструкции принтеров и ценовая доступность, как устройств, так и расходных материалов. Причем, ассортимент материалов является, пожалуй, самым широким среди всех доступных технологий. Как правило, для печати используются термопластики, но есть и исключения – композитные материалы, содержащие различные добавки, но основанные, опять-таки, на термопластиках. В этом разделе мы постараемся рассказать о наиболее широко применяемых материалах поподробнее, начиная с наиболее популярных видов.
Я же использую три самых распространённых типов пластика:
1)ABS-пластик (сополимер)
2)PLA- -пластик (полилактид)

ABS - пластик

АБС-Acrylonitrile butadien styrene. Пластик такого типа изготавливается на основе нефти. Это техническая термопластическая ударопрочная смола. Материал непрозрачный и отлично окрашивается в разные оттенки.
Применение ABS-пластика
Сфера использования материала очень обширна. Он используется для производства:
• деталей авто. Это могут быть панели приборов, решетки радиатора, колпаки колес и многое другое;
• корпусных элементов бытовой техники. Так, нередко технология применяется для создания деталей телевизоров, пультов, телефонов, факсов, компьютеров и т.д.;
• металлизированных запчастей оргтехники и бытовых приборов;
• некоторых деталей электротехнической сферы: переключателей, выключателей, корпусов электрических устройств;
• канцтоваров;
• игрушек;
• металлизированной продукции сантехнического назначения (моек, вентилей и т.д.)

PLA-Пластик

Мономером данного вида полиэфира (биосовместимого и биоразлагаемого) является молочная кислота. В качестве сырья выступает сахарный тростник или кукуруза. Именно благодаря этому материал является полностью экологичным и может использоваться для создания одноразовой посуды, упаковки, средств личной гигиены, предметов, используемых в медицине. И даже с учетом такого свойства, как биоразлагаемость, стоит отметить, что изделия из данного пластика характеризуются прочностью и долговечностью. Материал имеет низкий коэффициент трения, что делает его отличным вариантом для производства подшипников скольжения. По сравнению с АБС-пластиком он демонстрирует более низкую термоусадку, а также является менее хрупким и вязким.

Заключение

Я считаю, что существующее конструкция 3D Принтера универсальна, так как в ЧПУ станках или лазерных граверах используется перемещение по трем осям. ЧПУ, 3Д Принтер и Лазерный Гравер), если это все это можно совместить в едином устройстве?! Ведь универсальность - это самое главное. Сейчас я работаю над возможными модификациями моего 3Д принтера.">Созданную мною 3д принтер можно легко модифицировать для этого необходимо доработать прошивку и докупить несколько деталей, то получится очень функциональный продукт. Кому понадобится покупать отдельно эти 3 устройства (ЧПУ, 3Д Принтер и Лазерный Гравер), если это все это можно совместить в едином устройстве?! Ведь универсальность - это самое главное. Сейчас я работаю над возможными модификациями моего 3Д принтера. А так же можно предусмотреть модульную систему. Если нужно сделать гравировку, то будет возможность снять голову для 3д принтера и поставить голову для ЧПУ; если нужно что-то выжечь, снимаем голову от ЧПУ и ставим лазер для выжигания. Это, на мой взгляд, очень удобно. Это будет единый прибор, а не три отдельных. И это бюджетное решение.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321