3D своими руками

3D-печать по металлу все увереннее конкурирует с традиционными методами производства. На 3D-принтерах можно печатать металлические гайки и ключи к ним, винты, болты, запчасти для автомобилей и самолетов, декоративные изделия, столовые приборы и практически любую продукцию, чьи габариты соответствуют размерам печатной поверхности принтера. Более крупногабаритные объекты можно распечатать в виде отдельных компонентов, а затем собрать воедино.

Основной проблемой 3D-печати по металлу остается высокая стоимость расходных материалов. Многие изделия до сих пор проще и выгоднее изготавливать методами традиционного производства. В этой статье будет рассмотрен процесс 3D-печати металлом по технологиям SLM и DLMS, приведен обзор наиболее востребованных принтеров, дана оценка перспектив технологии в промышленности и в домашних условиях.

  • SLM или DMLS: в чем разница?
  • Схема работы 3D-принтера по металлу
  • Основные характеристики SLM & DMLS
  • Параметры принтера
  • Адгезия между слоями
  • Область поддержки и ориентация деталей
  • Полые секции и облегченные конструкции
  • Расходные материалы для SLM и DMLS
  • Постобработка
  • Обзор 3D-принтеров по металлу
    • HP Metal Jet
    • Farsoon FS121M
    • Russian SLM 250
    • Concept Laser X line 2000R
  • Своими руками: 3D-принтер по металлу для дома
  • Заключение

SLM или DMLS: в чем разница?

Обе эти технологии сегодня активно применяются для 3D-печати по металлу. SLM предусматривает выборочное лазерное плавление металлического порошка, а DMLS — прямое лазерное спекание металла. В обоих случаях для выборочного плавления крупиц металлического порошка задействуют лазер, связывают эти крупицы воедино и создают изделия послойно.

Разница между технологиями такова:

  • В SLM металлический порошок расплавляется.
  • В DLMS применяются не настолько высокие температуры, поэтому металл не переходит в жидкое состояние. Частицы порошка просто спекаются между собой.

Обе технологии защищены патентами.

Как работает 3D-печать металлами?

3D-печать металлами сегодня требует внушительных затрат. Стоимость принтеров измеряется сотнями тысяч долларов, а ведь к этому надо еще добавить затраты на их содержание и обслуживание, закупку расходных материалов, обучение сотрудников и оплату их труда.

В то же время эти издержки компенсируются экономичностью производственного процесса. Так, традиционные методы производства в авиационной промышленности приводят к тому, что до 90 % сырья превращается в отходы. При 3D-печати же в отходы отправляется не более 5 % материала. Неиспользованный порошок просеивают, перемешивают с новым и повторно применяют для печати.

ВНИМАНИЕ : Отходами становятся обычно элементы области поддержки.

Энергопотребление у 3D-принтеров намного ниже, чем у традиционного оборудования. Масса распечатанных комплектующих наполовину меньше, чем у традиционных аналогов. Это особенно важно для авиационной и космической промышленности, так как позволяет сэкономить миллионы долларов на топливе для летательных аппаратов.

По 3D-технологии можно распечатать такую продукцию:

пример 3d-печати

пример

пример 3д-печати по металлу

Схема работы 3D-принтера по металлу

3D-принтеры, работающие по технологиям SLM и DMLS, печатают по одному и тому же алгоритму:

  1. Внутрь камеры построения запускают аргон или иной инертный газ, чтобы металлический порошок не так сильно окислялся.
  2. Камеру разогревают.
  3. По печатной платформе распределяют тонким слоем порошок металла. Лазер высокой мощности начинает сканировать деталь в поперечном сечении, спекая или сплавляя крупицы металла. Объект получается сразу твердым, так как вся его область обрабатывается одновременно.
  4. Как только один слой будет завершен, печатная платформа опустится на толщину этого слоя, и лазер начнет создавать очередной слой. Так будет повторяться до тех пор, пока объект не будет напечатан полностью.

Готовый объект будет покрыт металлическим порошком и прикреплен поддержками к рабочей поверхности. Поддержки изготавливают из того же материала, что и сам объект — иначе они могут исказиться или деформироваться под воздействием высоких температур.

Камере построения позволяют охладиться до комнатной температуры, оставшийся порошок удаляют вручную. Распечатанный объект сначала подвергают термообработке, чтобы снять остаточные напряжения, а затем устраняют поддержки. После отделения от печатной платформы детали готовы к использованию.

Основные характеристики SLM & DMLS

В SLM-устройствах лазер расплавляет каждый слой металлического порошка по отдельности. Температуры резко меняются, из-за чего в деталях возникают внутренние напряжения. Это может негативно сказаться на качестве продукции, хотя оно в любом случае будет выше, чем при литье. Изделия, распечатанные на SLM-принтерах, превосходят DLMS-аналоги по запасу прочности и по монолитности.

При работе по DLMS-технологии внутренние напряжения не создаются, поэтому качество изделий несоизмеримо выше, чем у аналогов, изготовленных посредством штамповки или литья. Это особенно востребовано для аэрокосмической и автомобильной отраслей, так как используемые в них комплектующие должны быть исключительно прочными.

Параметры принтера

Параметры 3D-принтеров для печати по металлу обычно таковы:

  • Толщина слоя колеблется в диапазоне от 20 мкм до 50 мкм.
  • Точность размеров равна ориентировочно ± 0,1 мм.
  • Среднестатистические габариты области печати составляют 250 мм × 150 мм × 150 мм.

Обычно устройства продаются уже с заданными настройками, поэтому пользователю не приходится в них ничего менять.

Адгезия между слоями

По своим изотропным термическим и механическим свойствам изделия, распечатанные на SLM и DMLS-принтерах, практически идентичны. Они твердые, показатель их внутренней пористости не превышает 0,5 %. По сравнению с аналогами, изготовленными на традиционном производстве, такие детали обычно более прочные и гибкие, зато более подвержены усталости.

Область поддержки и ориентация деталей

Поддержка для металлических деталей в 3D-печати нужна обязательно, так как температуры их обработки чрезвычайно высоки. Для построения таких поддержек обычно применяют решетчатую структуру.

При изготовлении металлических объектов поддержка берет на себя следующие задачи:

  • обеспечить следующему слою надежную платформу;
  • прикрепить элемент к платформе построения и предотвратить ее деформации;
  • отвести от изделия тепло и дать ему остыть с контролируемой скоростью.

Чтобы минимизировать риск деформации и усилить прочность на критических направлениях, изделия обычно ориентируют под углом. Из-за этого продолжительность печати и расход материала возрастают, стоимость производства увеличивается, а область необходимой поддержки расширяется.

ВНИМАНИЕ : Чтобы избежать деформации, допустимо пользоваться случайными бессистемными шаблонами сканирования. Такая последовательность прохода лазера по участкам слоев снимет остаточные напряжения, оставшиеся по конкретному направлению.

Чтобы спрогнозировать поведение изделия в процессе печати, задействуют симуляции. Для производства легких деталей и улучшения их технических характеристик можно воспользоваться алгоритмами непрерывной оптимизации. Эти алгоритмы также снижают риск деформации и уменьшают необходимую область поддержки.

Полые секции и облегченные конструкции

Удаление областей поддержек для металлических деталей требует значительных усилий, поэтому полых секций стараются избегать. Вместо этого изделия проектируют так, чтобы в них выделялось ядро и оболочка. Их обрабатывают лазером на разных мощностях, с разной скоростью сканирования. В результате разные области деталей обладают разными свойствами.

Такой подход оказывается особенно полезным для производства объектов с большим сплошным сечением. Риск их деформации минимизируется, время печати сокращается. Готовые объекты получаются исключительно стабильными, а их поверхность — крайне высококачественной.

ВНИМАНИЕ : чтобы уменьшить массу объекта, в 3D-печати по металлу часто задействуют решетчатую структуру.

Расходные материалы для SLM и DMLS

Эти технологии позволяют вести печать на основе алюминия, титана, инконеля, кобальтового хрома и прочих металлов и металлических сплавов. Сфера применения порошков этих металлов чрезвычайно широка: от медицины до аэрокосмической отрасли. Серебром, золотом, палладием и платиной печатают в основном в ювелирной отрасли, за ее пределами эти материалы не слишком востребованы.

ВНИМАНИЕ : расценки на металлические порошки остаются высокими и могут составлять в районе $400 долларов за 1 кг. Поэтому сегодня в 3D выгодно печатать в первую очередь мелкие металлические детали, которые слишком сложно или дорого создавать традиционными способами.

Традиционными способами крайне трудно работать с суперсплавами кобальта-хрома или никеля. 3D-принтеры же создают из такого порошка изделия с почти чистой поверхностью, которую потом можно доработать более привычными методами.

Постобработка

Постобработке детали подвергают для того, чтобы повысить их точность, улучшить механические свойства и внешний вид. С них удаляют области поддержки, счищают остатки порошка, а затем подвергают термическому обжигу. В ходе термообработки с изделий снимаются остаточные напряжения.

Если изделию необходимо придать сложную геометрическую форму, создать на нем резьбу или отверстия, для этого задействуют ЧПУ-станки. Для улучшения качества поверхности и повышения усталостной прочности продукцию обрабатывают давлением, подвергают металлизации, полируют и выполняют микрообработку.

Обзор 3D-принтеров по металлу

Ниже приведены технические характеристики и краткие описания четырех 3D-принтеров по металлу , наиболее востребованных в промышленном производстве. Точная цена приведена только для одной модели, так как расценки на подобные агрегаты обычно озвучиваются по запросу. В любом случае речь идет о сотнях тысяч долларов.

HP Metal Jet

HP Metal Jet

Спекание порошка по технологии MJF позволяет вдвое ускорить печать по сравнению с лазерной технологией. Металлический порошок наносится на рабочую поверхность аппарата, выравнивается и заливается по форме детали печатающим составом, который связывает крупицы порошка воедино. Каждый слой закрепляют при высокой температуре, затем счищают с рабочей поверхности остатки порошка и спекают объект целиком.

3D принтер HP Metal Jet
  • Материал Металлический порошок
  • Разрешение печати 1200х1200 dpi
  • Тип платформы Нержавеющая сталь
  • Область рабочей камеры 430х320х200 мм

Ресурс работы устройства, по заверению производителя, составляет 100 000 деталей как минимум. В просторной рабочей области можно изготавливать несколько объектов за один заход, причем их высота может быть разной. Распечатанная на принтере продукция соответствует мировому стандарту ASTM. Показатель плотности после спекания превышает 93 %.

Farsoon FS121M

3D-принтер Farsoon FS121M

Эта модель отличается высокой скоростью работы и предельной точностью построения, которые обеспечивают алгоритм индивидуализированного сканирования лазера. Для инертного газа разработана система подачи и фильтрации, повышающая безопасность работы и качество производимых объектов. Программное обеспечение устройства создавалось на открытом коде и постоянно совершенствуется. За счет этого пользователь получает максимальный доступ ко всем настраиваемым параметрам принтера.

3D принтер Farsoon FS121M
  • Размеры, мм 780×1000×1700
  • Программное обеспечение FarsoonMakeStar
  • Страна производитель США
  • Вес, кг 1000
  • Диаметр пятна лазера 40~200 мкм
  • Защитный газ Аргон / Азот
  • Мощность лазера 200 Вт
  • Технология печати SLM
  • Тип лазера Yb-волоконный лазер
  • Формат файла STL
  • Область рабочей камеры 120×120×100 мм
  • Скорость 5 см3/ч
  • Толщина слоя от 20 мкм
  • Скорость сканирования 15.2 м/с

Russian SLM 250

внешний вид SLM 250

Russian SLM 250 российского производства от компании 3DSLA совместим как с родными, так и с чужими расходными материалами. При необходимости производитель готов создавать порошки по индивидуальному заказу. Аппарат печатает порошками с фракциями не более 60 мкм, послойно сплавляя их лазером в присутствии инертного газа. Для принтера было разработано собственное программное обеспечение Triangulatica, которое не только обрабатывает загруженные модели и генерирует поддержки для них, но и контролирует все фазы печатного процесса (мощность лазера, состояние инертного газа, толщину слоев и так далее). При желании к устройству можно докупить станцию просеивания порошков и узел фракционного деления для нее, систему послойного видеоконтроля печати с архивом для хранения данных, генератор защитного газа с чистотой до 99,99 % (данный показатель приведен для азота). Если планируется задействовать не всю платформу принтера сразу, будет разумно докупить также модуль экономии порошка.

3D принтер SLM 280 2.0
  • Форматы файлов STL
  • Размеры, мм 2600 x 1200 x 2700
  • Программное обеспечение SLM AutoFabMC
  • Страна производитель Германия
  • Вес, кг 1300
  • Диаметр пятна лазера 80 — 115 мкм
  • Минимальная толщина стенки 150 мкм
  • Мощность лазера 1×400/2×400/1×700/2×700/1×700 + 1×1000 Вт
  • Производительность 55 см³/ч
  • Расход защитного газа при построении, л/мин. Ar 2,5
  • Расход защитного газа при продувке (начало работы), л Ar 70 л/мин
  • Технология печати SLM
  • Тип лазера IPG волоконный
  • Область рабочей камеры 280 х 280 х 365 мм
  • Толщина слоя от 20 мкм
  • Дисплей есть
  • Интерфейсы Ethernet 10/100/1000
  • Скорость сканирования 10 м/с

Concept Laser X line 2000R

Concept Laser X Line 2000R

  • Технология: LC
  • Габариты печатной поверхности: 800 мм x 400 мм x 500 мм
  • Масса: 8000 кг
  • Толщина слоя: от 20 мкм

Аббревиатура LC расшифровывается как LaserCusing, и это собственная разработка производителя. Эта технология близка лазерному спеканию, но осуществляется с помощью волоконных лазеров высокой мощности. Таким образом, происходит не спекание, а полное сплавление крупиц порошка до однородной массы. Это позволяет создавать изделия максимально сложной геометрии с выдающимися техническими характеристиками. Устройство оснащено вакуумной установкой и может работать среди прочего и с реактивными материалами (например, титаном). Программа Marcam AutoFab M2 позволяет создавать модели ювелирных и стоматологических изделий для распечатки, а 3Shape CAMbridge автоматизирует производство ортопедических конструкций из металла.

Своими руками: 3D-принтер по металлу для дома

Вне производственной среды лучше печатать не металлом, а пластиковым филаментом с добавлением металлических частиц, например бронзы. Для этого подойдет FDM-принтер, чья стоимость ощутимо ниже, чем у аппаратов для печати металлами. FDM-устройствам не надо разогреваться до настолько высоких температур, как промышленным принтерам по металлу, уровень шума и малоприятного запаха от них намного ниже. Таким способом очень удобно печатать объекты интерьера, предметы обихода и бижутерию.

Изделия, распечатанные из пластикового филамента с частицами металла, внешне и на ощупь неотличимы от металлических аналогов, а также обладают сопоставимой массой. В отличие от металла, они никогда не покроются ржавчиной. Для их изготовления на принтер необязательно устанавливать подогреваемый стол, а при охлаждении такая продукция даст минимальную усадку. Однако ей необходима постобработка в виде шлифовки и полировки, а температуру сопла и скорость подачи филамента надо настраивать очень точно. Кроме того, филаменты с металлическими частицами крайне абразивны, что ускоряет износ сопла.

ВНИМАНИЕ : Из пластикового филамента с использованием металла не рекомендуется создавать объекты, которые будут контактировать с пищевыми продуктами.

3D-печать металлическим порошком позволяет создавать изделия с гораздо более сложной геометрией, чем аналоги, произведенные традиционными методами. Готовая продукция обладает превосходными физическими характеристиками, даже если она была изготовлена из суперсплавов, которые с трудом поддаются традиционной обработке. Однако в силу высокой стоимости расходных материалов для 3D-принтеров простые детали до сих пор выгоднее изготавливать традиционными методами. К тому же рабочая область принтеров ограниченна, а для их работы требуются особые условия и постоянный контроль производства. Тем не менее темпы прогресса дают основания полагать, что в ближайшем будущем недостатки технологии будут преодолены. Постоянно совершенствуясь, 3D-печать по металлу станет все более общедоступной и широко распространенной, а ассортимент ее продукции значительно расширится.

3D-печать и сборка 3D-принтеров — мое хобби и увлечение. Здесь я не буду делиться детальными схемами и чертежами, их более чем достаточно на профильных ресурсах. Главная цель этого материала — рассказать, с чего начать, куда копать и как избежать ошибок в процессе сборки домашнего 3D-принтера. Возможно, кто-нибудь из читателей вдохновится на прикладные инженерные свершения.

Зачем нужен 3D-принтер? Сценарии использования

Впервые с идеей 3D-печати я столкнулся в далеких 90-х, когда смотрел сериал Star Trek. Помню, как меня впечатлил момент, когда герои культового сериала печатали необходимые им во время путешествия вещи прямо на борту своего звездолета. Печатали они все что угодно: от обуви до инструментов. Я думал, что было бы здорово когда-нибудь тоже иметь такую штуку. Тогда это все казалось чем-то невероятным. За окном — хмурые 90-е, а «нокиа» с монохромным экраном была вершиной прогресса, доступной лишь избранным.

Годы шли, все менялось. Примерно с 2010 в продаже начали появляться первые рабочие модели 3D-принтеров. Вчерашняя фантастика стала реальностью. Однако стоимость таких решений, мягко говоря, обескураживала. Но IT-индустрия не была бы собой без любознательного комьюнити, где происходит активный обмен знаниями и опытом и которому только дай покопаться в мозгах и потрохах новых железок и ПО. Так, чертежи и схемы принтеров стали все чаще всплывать в Сети. Сегодня самым содержательным и объемным ресурсом по теме сборки 3D-принтеров является RepRap — это огромная база знаний, которая содержит детальные гайды по созданию самых разных моделей этих машин.

Первый принтер я собрал около пяти лет назад. Моя личная мотивация собрать собственное устройство довольно прозаична и основана на нескольких факторах. Во-первых, появилась возможность попробовать реализовать старую мечту иметь собственное устройство, навеянную фантастическим сериалом. Второй фактор — иногда нужно было отремонтировать какие-то домашние вещи (например, детскую коляску, элементы автомобиля, бытовую технику и другие мелочи), а нужных деталей найти не удавалось. Ну и третий аспект применения — «околорабочий». На принтере я изготавливаю корпусы для различных IoT-устройств, которые собираю дома.

Согласитесь, лучше разместить свое устройство на основе Raspberry Pi или Arduino в эстетически приятном «кузове», который не стыдно поставить в квартире или взять в офис, чем организовывать компоненты, например, в пластиковом судочке для еды. И да, можно печатать детали для сборки других принтеров 🙂

Сценариев применения 3D-принтеров огромное множество. Думаю, каждый сможет найти что-то свое.

Сложная деталь с точки зрения чертежа, которую я печатал на своем принтере. Да, это просто фигурка, но она имеет множество мелких элементов

Готовое решение vs своя сборка

Когда технология обкатана, ее стоимость на рынке заметно снижается. То же произошло и в мире 3D-принтеров. Если раньше готовое решение стоило просто заоблачных денег, то сегодня обзавестись такой машиной — дело более гуманное для кошелька, но тем не менее не самое доступное для энтузиаста. На рынке присутствует ряд уже собранных и готовых к домашнему использованию решений, их ценовой диапазон колеблется от $500-700 (не самые лучшие варианты) и до бесконечности (адекватные решения стартуют с ценника около $1000). Да, есть варианты и за $150, но на них мы, по понятным, надеюсь, причинам, останавливаться не будем.

Если коротко, рассматривать готовую сборку стоит в трех случаях:

  • когда печатать вы планируете совсем не много и редко;
  • когда точность печати играет критическую роль;
  • вам нужно печатать формы для серийного изготовления деталей.

Очевидных плюсов у собственноручной сборки несколько. Первый и самый главный — стоимость. Покупка всех необходимых компонентов обойдется вам максимум в пару сотен долларов. Взамен вы получите полноценное решение для 3D-печати с приемлемым для бытовых нужд качеством производимых продуктов. Второе преимущество заключается в том, что, собирая принтер собственноручно, вы разберетесь с принципами его устройства и работы. Поверьте, эти знания пригодятся вам в процессе эксплуатации даже дорогого готового решения — любой 3D-принтер необходимо регулярно обслуживать, и делать это без понимания основ может оказаться затруднительным.

Основной минус сборки — необходимость большого количества времени. На свою первую сборку я потратил около 150 часов.

Что нужно, чтобы собрать принтер самому

Самое главное здесь — наличие желания. Что касается каких-то особых навыков, то, по большому счету, чтобы собрать свой первый принтер, умение паять или писать код не критично. Конечно, понимание основ радиоэлектроники и базовые умения в области механики (то есть «прямые руки») существенно упростят задачу и сократят количество времени, которое нужно уделить сборке.

Также для старта нам понадобится обязательный набор деталей:

  • Экструдер — элемент, который непосредственно отвечает за печать, печатная головка. На рынке есть множество вариантов, но для бюджетной сборки я рекомендую модель MK8. Из минусов: не получится печатать пластиками, которые требуют высокой температуры, есть заметный перегрев во время интенсивной работы, который может вывести элемент из строя. Если бюджет позволяет, то можно посмотреть на MK10 — там все минусы учтены.
  • Процессорная плата. Хорошо подойдет знакомая многим Arduino Mega. Я не заметил минусов у этого решения, но можно потратить на пару долларов больше и приобрести что-то более мощное, с заделом на будущее.
  • Плата управления. Я использую RAMPS 1.4, которая прекрасно работает в связке с Arduino Mega. Более дорогая, но более надежная плата — Shield, которая уже совмещает в себе процессорную плату и плату управления. В современных реалиях рекомендую обратить внимание именно на нее. В довесок к ней нужно приобрести минимум 5 микрошаговых контроллеров шаговых двигателей, например — А4988. И лучше иметь пару таких в запасе для замены.
  • Стол с подогревом. Это часть, на которой будет находиться печатаемый элемент. Подогрев необходим из-за того, что большинство пластиков не будут держаться на холодной поверхности. Например, для печати PLA пластиком необходимая температура поверхности стола составляет 60-80°C, для ABS — 110-130°C, а для поликарбоната она будет еще выше
    В выборе стола тоже есть два варианта — подешевле и подороже. Дешевые варианты, по сути, представляют собой печатные платы с проложенной разогреваемой проводкой. Для эксплуатации на стол такого типа потребуется класть боросиликатное стекло, которое будет царапаться и трескаться в процессе эксплуатации. Поэтому лучшее решение — стол из алюминия.
  • Шаговые двигатели. Для большинства моделей, включая i2 и i3, используются двигатели типового размера NEMA 17: два для оси Z и по одному для осей X и Y. Готовые экструдеры обычно идут со своим шаговым двигателем в комплекте. Двигатели лучше брать мощные с током в обмотке двигателя от 1А и более, чтобы мощности хватило для подъема экструдера и печати без пропуска шагов на высокой скорости.
  • Базовый комплект пластиковых креплений.
  • Ремень и шестеренки для его привода.

Примеры внешнего вида элементов: 1) экструдер MK8; 2) процессорная плата Arduino; 3) плата управления RAMPS; 4) контроллеры двигателей; 5) алюминиевый стол с подогревом; 6) шаговый двигатель NEMA 17; 7) набор пластиковых креплений; 8) шестерни привода; 9) ремень привода

Это перечень необходимых к покупке элементов. Хардкорные пользователи могут собирать некоторые из них собственноручно, но новичкам я настоятельно рекомендую приобрести уже готовые решения.

Да, еще будет нужна различная мелочевка (шпильки, подшипники, гайки, болты, шайбы…) для сборки корпуса. На практике оказалось, что использование стандартной шпильки м8 приводит к низкой точности печати на оси Z. Я бы порекомендовал сразу заменить ее на трапециевидную того же размера.

Трапециевидная шпилька м8 для оси Z, использование которой сэкономит вам кучу времени и нервов. Доступна для заказа на всех крупных онлайн-площадках

Также необходимо приобрести адаптированные пластиковые детали для оси X, например, эти из комплекта модификации MendelMax.

Большинство деталей доступно в ближайшем строительном магазине. На RepRap можно найти полный список нужных мелочей со всеми размерами и схемами. Нужный вам комплект будет зависеть от выбора платформы (о платформах поговорим дальше).

Что сколько стоит

Прежде чем углубиться в некоторые аспекты сборки, давайте разберемся, во сколько же обойдется такое развлечение для вашего кошелька. Ниже — перечень необходимых к покупке деталей с усредненной ценой.

Деталь Количество, ед. Средяя стоимость, USD
Экструдер МК8 1 17
Экструдер МК10 1 45
Стол с подогревом 1 11
Плата Arduino 1 10
Плата RAMPS 1.4 с драйверами 1 10
Двигатель NEMA 17 4 7
END-стопы (концевики) 3 1
Набор пластиковых креплений 1 30
Приводной ремень G2 2 1
Шестеренки для валов двигателей 2 1
Шпильки м8 2 10
Шестеренки для валов двигателей 2 1
Катушка пластика для печати 1 12
Итого с МК8 135
Итого с МК10 163

В таблице представлены примерные цены основных компонентов. Также не забудьте о гайках, шайбах, подшипниках. Эти мелочи могут потянуть еще на $20-30.

Выбор платформы

Для сборки принтеров сообщество уже разработало ряд различных платформ — наиболее оптимальных конструкций корпуса и расположения основных элементов, поэтому изобретать велосипед вам не придется.

Ключевыми платформами для корпусов самосборных принтеров являются i2 и i3. Также существует множество их модификаций с различными улучшениями, но начинающим рассматривать следует именно эти две классические платформы, так как они не требуют особых навыков и тонкой настройки.

Собственно, иллюстрация платформ: 1) платформа i2; 2) платформа i3

Из плюсов i2: она обладает более надежной и устойчивой конструкцией, хотя немного сложнее в сборке; шире возможности для дальнейшей кастомизации.

Вариант i3 требует больше специальных пластиковых деталей, которые нужно докупать отдельно, и имеет низкую скорость печати. Однако более прост в сборке и обслуживании, имеет более эстетически приятный внешний вид. За простоту придется платить качеством печатаемых деталей — корпус имеет меньшую, чем i2, устойчивость, что может влиять на точность печати.

Лично я начинал свои опыты в сборке принтеров с платформы i2. О ней и пойдет речь дальше.

Этапы сборки, сложности и улучшения

В данном блоке я затрону только ключевые этапы сборки на примере платформы i2. Полные пошаговые инструкции можно .

Общая схема всех основных компонентов выглядит примерно так. Чего-то особо сложного здесь нет:

Также я рекомендую добавить в вашу конструкцию дисплей. Да, без этого элемента можно легко обойтись, выполняя операции на ПК, но так работать с принтером будет гораздо удобнее.

Понимая, как будут связаны все компоненты, переходим к механической части, где у нас есть два основных элемента — рама и координатный станок.

Собираем раму

Детальная инструкция по сборке рамы доступна на RepRap. Из важных нюансов — вам потребуется набор пластиковых деталей (об этом я уже говорил выше, но лучше повторюсь), который вы можете либо приобрести отдельно, либо попросить напечатать товарищей, у которых уже есть 3D-принтер.


Каркас i2 является довольно устойчивым благодаря форме трапеции.

Вот так выглядит каркас с уже частично установленными деталями. Для большей жесткости я укрепил конструкцию листами фанеры

Координатный станок

На эту деталь крепится экструдер. За ее движение отвечают шаговые двигатели, отображенные на схеме выше. После установки необходима калибровка по всем основным осям.



Из важного — вам потребуется приобрести (или же самостоятельно изготовить) каретку для передвижения экструдера и крепление для приводного ремня. Приводной ремень я рекомендую GT2.

Каретка, напечатанная принтером с предыдущей картинки, после завершения его сборки. На деталь уже установлены подшипники LM8UU под направляющие и крепление для ремня (сверху)

Калибровка и настройка

Итак, мы произвели процесс сборки (как и говорил, у меня он занял 150 часов) — каркас собран, станок установлен. Теперь еще один важный шаг — калибровка этого самого станка и экструдера. Здесь тоже есть маленькие тонкости.

Настраиваем станок

Я рекомендую проводить калибровку станка при помощи электронного штангенциркуля. Не поскупитесь на его приобретение — вы сэкономите много времени и нервов в процессе.

На скрине ниже отображены правильные константы для прошивки Marlin, которые нужно подобрать, чтобы установить корректное количество шагов на единицу измерения. Считаем коэффициент, перемножаем, подставляем в прошивку, после чего заливаем ее на плату.

Константы для прошивки Marlin

Для качественной калибровки я рекомендую в замерах опираться на цифры побольше — брать не 1-1,5 см, а около 10. Так погрешность будет более заметной, и исправить ее станет проще.

Калибруем экструдер

Когда собран каркас, станок откалиброван, мы приступаем к настройке экструдера. Здесь тоже не все так просто. Основная задача данной операции — правильно отрегулировать подачу пластика.

Если подача недостаточная, то напечатанный тестовый предмет будет с заметными пробелами, как тестовый кубик 1. И наоборот, результат будет выглядеть раздутым при чрезмерной подаче пластика (кубик 2)

Приступаем к печати

Нам остается запустить какой-нибудь CAD или загрузить уже готовые .stl, которые описывают структуру печатаемого материала. Далее эту структуру необходимо преобразовать в набор команд, понятных нашему принтеру. Для этого я использую программу Slicer. Ее тоже нужно корректно настроить — указать температуру, размер сопла экструдера. После этого данные можно отправлять на принтер.

Интерфейс Slicer

В качестве сырья для печати я рекомендую начать с обычного ABS-пластика — он довольно крепкий, изделия из него долговечны, а для работы с ним не требуется высоких температур. Для комфортной печати ABS-пластиком стол нужно разогреть до температуры 110-130 °С, а сопло экструдера — в пределах 230-260 °С.

Немного важных мелочей. Перед печатью откалибруйте станок по оси Z. Сопло экструдера должно находиться примерно в половине миллиметра от стола и ездить вдоль него без перекосов. Для такой калибровки лучше всего подойдет обычный лист бумаги формата А4, вставленный между соплом и поверхностью стола с подогревом. Если лист можно двигать с незначительным усилием, калибровка выполнена правильно.

Еще один момент, о котором не стоит забывать — обработка поверхности стола с подогревом. Обычно перед печатью поверхность стола покрывают чем-то, к чему хорошо пристает разогретый пластик. Для ABS-пластика это может быть, например, каптоновый скотч. Минусом скотча является необходимость его переклеивать через несколько циклов печати. Кроме этого, придется буквально отдирать от него приставшую деталь. Все это, поверьте, отнимает много времени. Поэтому, если есть возможность избежать этой возни, лучше ее избежать.

Альтернативный вариант, который я использую вместо скотча — нанесение нескольких слоев обычного светлого пива с последующим нагревом стола до 80-100 °С до полного высыхания поверхности и повторного нанесения 7-12 слоев. Наносить жидкость необходимо при помощи тряпочки, смоченной напитком. Из преимуществ такого решения: ABS-пластик самостоятельно отделяется от стола при остывании примерно до 50 °С и снимается без усилий, стол не придется отдраивать, а одной бутылки пива вам хватит на несколько месяцев (если использовать напиток только в технических целях :)).

После того как мы все собрали и настроили, можно приступать к печати. Если у вас есть ЖК-экран, то файл можно передать на печать при помощи обычной SD-карты.

Первые результаты могут иметь неровности и другие артефакты — не расстраивайтесь, это нормальный процесс «притирки» элементов принтера, который закончится спустя несколько циклов печати.

Рекомендации, которые смогут упростить жизнь (а иногда — сэкономить деньги)

Кроме небольших рекомендаций, приведенных в тексте выше, в этом разделе я дам еще краткий перечень советов, которые значительно упростят эксплуатацию 3D-принтера и жизнь его владельца.

  • Не экспериментируйте с форсунками. Если вы планируете сразу печатать из материалов, которые требуют высоких температур, то лучше сразу возьмите экструдер МК10. На МК8 можно «навесить» специальные форсунки, поддерживающие высокотемпературные режимы. Но такие модификации часто вызывают сложности и требуют особого опыта. Лучше избежать этой возни еще «на берегу», просто поставив подходящий для вас экструдер.
  • Добавьте реле стартера для стола с подогревом. Усовершенствование системы питания этой важной для печати детали при помощи реле стартера поможет решить известную проблему RAMP 1.4 — перегрев транзисторов, управляющих питанием стола, который может привести к выходу платы из строя. Я сделал такой апгрейд после того, как пришлось выбросить несколько RAMPS 1.4.
  • Выберите правильный диаметр пластика для печати. Рекомендую брать пластик диаметром 1,75 мм для MK8 и MK10. Если взять пластик, например, в 3 мм, то экструдеру просто не хватит сил, чтобы проталкивать его с приемлемой скоростью — печататься все будет значительно дольше, а качество упадет. Для MK8 идеально подходит ABS-пластик, MK10 сможет производить изделия из поликарбоната.
  • Используйте только новые и точные направляющие по осям X и Y. Это влияет на качество печати. Сложно рассчитывать на хорошее качество при гнутых или деформированных направляющих по осям.
  • Позаботьтесь об охлаждении. В ходе моих экспериментов с различными экструдерами лучшие результаты показал МК10 — он печатает довольно точно и быстро. Также МК10 может печатать пластики, требующие более высокой температуры печати, чем ABS, например поликарбонат. Хоть он и не так сильно подвержен перегреву, как его младший брат МК8, все же я рекомендую позаботиться о его охлаждении, добавив в вашу конструкцию кулер. Он должен быть постоянно включен, эту опцию можно настроить в Slicer. Также можно добавить кулеры для поддержания приемлемой температуры шаговых моторов, однако следите, чтобы их потоки воздуха не попадали на печатаемую деталь, так как это может привести к ее деформации из-за слишком быстрого охлаждения.
  • Предусмотрите сохранение тепла. Да, с одной стороны, мы боремся с перегревом элементов. С другой — равномерная температура вокруг принтера будет способствовать качественной печати (пластик будет более податливым). Для достижения равномерной температуры можно поставить наш принтер, например, в картонную коробку. Главное — перед этим подключить и настроить кулеры, о чем написано выше.
  • Подумайте о термоизоляции стола. Стол с подогревом нагревается до больших температур. И если часть этого тепла уходит с толком, подогревая печатаемую деталь, то вторая часть (снизу) — просто уходит вниз. Чтобы сконцентрировать тепло от стола на детали, можно провести операцию по его термоизоляции. Для этого я просто креплю к его нижней части пробковый коврик для мыши при помощи канцелярских зажимов.

Уверен, в процессе сборки вы столкнетесь с рядом трудностей, присущих именно вашему проекту. От этого не застрахуют ни этот текст, ни даже самые подробные гайды.

Как я и написал во вступительной части, изложенное не претендует на статус детального мануала по сборке. Описать все-все этапы и их тонкости практически невозможно в рамках одного такого текста. Прежде всего, это обзорный материал, который поможет вам подготовиться к процессу сборки (как мысленно, так и материально), понять, нужно ли лично вам заморачиваться самосбором — или же махнуть на все рукой и купить готовое решение.

Для меня сборка принтеров стала увлекательным хобби, которое помогает закрывать некоторые вопросы в домашних и рабочих делах, отвлечься от программирования и сделать что-то интересное своими руками. Для моих детей — развлечением и возможностью получить необычные и уникальные игрушки. Кстати, если у вас есть дети, которым возраст позволяет возиться с подобными штуками, такое занятие может стать хорошим подспорьем для входа в мир механики и технологий.

Для каждого векторы использования 3D-принтеров будут самыми разными и весьма индивидуальными. Но, если уж вы решитесь посвятить личное время такому увлечению, поверьте, обязательно найдете, что печатать 🙂

Хочу рассказать, как мы собрали 3д-принтер в домашних условиях, так сказать, из говна и палок. Это был школьный проект, который принес определенные плюшки в свое время.

Забегая вперед, покажу, на что оказался способен наш домашний принтер уже после некоторой эволюции. Но обо всем по порядку.

Модель реактивного двигателя на наших 3D-принтерах. Детали печатались и на версии 1, и на версии 2.Модель реактивного двигателя на наших 3D-принтерах. Детали печатались и на версии 1, и на версии 2.

Как и зачем мы пришли к идее собрать 3D-принтер дома

Один хороший трудовик в школе обучал детей работе с деревом. В основном, это были разделочные доски и шкатулки. Изюминка изделий – декоративная резьба. Так вот, нашему трудовику удалось увлечь одного смышленого 9-классника моделированием в программе Компас 3D. А тот, в свою очередь, решил сделать благое дело – создать инструмент для печати в школе. Так родилась идея для исследовательской работы.

Перед нами стояла основная задача – создать 3D-принтер максимально дешево. В ход пошли подручные средства и запчасти от старой техники. Списанные принтеры были любезно предоставлены руководителем большой фирмы на безвозмездной основе (все же в наше время без знакомств и блата далеко не уйдешь). Кстати, благотворительность тоже еще не умерла – в процессе работы над проектом нашлись добрые люди, которые очень здорово помогли с нужным материалом, информацией и идеями.

P.S.: Наш проект не является коммерческим. Это чисто исследовательская работа, цель которой — ответить на вопрос: можно ли построить 3D-принтер, используя только простые бытовые инструменты, имеющиеся в наличии: электролобзик, бытовой лазерный принтер и минимум вложений. Принтер использовался как инструмент для дальнейших школьных проектов.

Процесс создания 3D-принтера

Наша работа была разделена на несколько этапов. Конструкция не раз переделывалась с целью улучшения качества печати, исправления ошибок, придания завершенного вида устройству. Этапы работы можно представить так:

  1. Выбор кинематики (механизмы, приводящие в движение печатающую головку в пространстве по трем осям и экструдер, отвечающий за скорость, а также количество вдавливаемого пластика из печатающей головки ).

  2. Выбор необходимой электроники.

  3. Поиск нужных запчастей в недрах старой техники.

  4. Разработка 3D-моделей и чертежей для принтера.

  5. Сборка первой версии и тест (СТЕР-1).

  6. Модернизация и сборка улучшенной версии №2 (СТЕР-2).

В целях экономии для осей Х и Y использовали мебельные направляющие. Размеры: 35х400 мм (ось X), 35х300 мм (ось Y). Они обеспечивают плавный ход кинематики и стоят недорого: около 70-80 р. за пару штук (в зависимости от размера).

Мебельные направляющие 35*300 ммМебельные направляющие 35*300 мм

Для оси Z использована часть разобранного механизма от DVD-привода. Высота печати в связи с этим будет всего 4,5 см, но этого пока достаточно для печати подшипников скольжения из нейлона (будем использовать леску для триммера). В будущем ось Z переделаем на использование таких подшипников и увеличим высоту печати.

Необходимую электронику заказали на Алиэкспресс. Нам потребовались:

  • плата Ардуино Mega 2560 (плата);

  • плата Ramps 1.4;

  • драйверы шаговых двигателей drv8825;

  • экструдер в сборе e3d V6.

Разобрали списанную технику и добыли нужные двигатели, подшипники, каретки и другие детали.

сбор запчастей для принтерасбор запчастей для принтера

Основные части устройства и стол решили делать из фанеры. Во-первых, есть хороший опыт работы с ней. Во-вторых, обходится недорого. Детали для 3D-принтера моделировали в Компас 3D. Чертежи распечатали на листах, перевели на фанеру, вырезали. Чтобы точнее переносить чертежи, использовали ЛУТ-метод (лазерно-утюжная технология), который применяется, в основном, при травлении плат.

Процесс переноса чертежей на фанеруПроцесс переноса чертежей на фанеру

Далее был изготовлен временный боуден (устройство для подачи пластикового прутка). Для этого пришлось переделать двигатель по инструкциям в интернете. Также для него взяли латуневую шестеренку и сточили зубцы. Позже деталь была заменена на заводскую.

Собрали электронику. Прошили управляющую программу Marlin в плату, настроили прошивку. Прошивал с помощью Arduino IDE 1.8.7.

Крепление для экструдера изготовили также из фанеры.

Готовый экструдер в сборе перед покраскойГотовый экструдер в сборе перед покраской

Дополнительная информация:

  • Кинематика аналогична конструкции, которую применяют в ЧПУ, с неподвижным столом. Переделана из старых струйников HP (X, Y).

  • Концевики у нас самодельные – из кнопок от старых приводов CD/DVD (для осей X, Y).

  • Проводка выполнена из двух кабелей: VGA кабель от монитора и витой пары (фирменный патч-корд, новый). Витая пара использовалась для подключения двигателя по оси Х и концевиков по этой же оси.

  • Для оси Z использовали механические контактные из лазерного принтера. Вначале стояла временная каретка от DVD-привода, потом замоделировали и распечатали пластиком. Высота печати увеличилась с 4 см до 11 см.

На первоначальных этапах 3D-принтер выжрал бюджет в 4500 руб и выглядел так:

Принтер печатает, но с высотой в 4 смПринтер печатает, но с высотой в 4 см
Конечный модернизированный вариант принтера с высотой печати 11 смКонечный модернизированный вариант принтера с высотой печати 11 см

Как 3d-принтер запечатал

В промежуточной версии наш принтер заработал с областью печати 15х18х4 см (ширина*длина*высота). Всего 4 см по высоте. Это потому, что мы использовали каретку от DVD-привода для оси Z. В дальнейшем лишнее убрали и добавили небольшую платформу для крепления экструдера.

Ну и, конечно, фото первой распечатанной модели. Это еще было на первой версии боудена, двигатель не справлялся с леской (слишком скользкая, все-таки нейлон). Сейчас уже все нормально.

Печать производилась на холодном стекле, сверху попшикали лаком для волос.Печать производилась на холодном стекле, сверху попшикали лаком для волос.

Для пробы также напечатали часть светильника (литофания)

пластик без подсветкипластик без подсветки
черно-белое фото при подсвечиваниичерно-белое фото при подсвечивании

Поясню для тех, кто вдруг не знает: литофания – это эффект изображения, который виден при подсвечивании. Достигается за счет разности толщины печати – чем толще участок, тем темнее на просвете. С виду выглядит, как невзрачный кусок пластика с контурами изображения, а при подсвечивании проявляется черно-белая картинка.

Модернизация и исправление недочетов

Все подробности описать в одном посте сложно, поэтому скажу об основных этапах и проблемах, которые возникали. Первая версия принтера СТЕР-1 была модернизирована следующим образом:

1. Боуден был заменен, так как работал некорректно. Заказали на Алиэкспресс стальную шестерню подачи пластика. После этого экструдер заработал нормально.

На данном этапе принтер стабильно печатал подшипники скольжения слоем 0,2 мм.

Параметры: слой 0.2, сопло 0.3 мм, 240 гр, скорость 30, откат отключен. Рыболовная леска 1.5 мм (44 руб за 50 м).Параметры: слой 0.2, сопло 0.3 мм, 240 гр, скорость 30, откат отключен. Рыболовная леска 1.5 мм (44 руб за 50 м).

2. В дальнейшем уже распечатали смоделированные детали для новой оси Z. После этого высота печати должна стать 11 см.

3. Потом добавили обдув. Систему деталей печатали на нашем же принтере СТЕР-1.

Часть воздуховодаЧасть воздуховода

4. Промучились с кинематикой около недели (возникали проблемы) и добились новых результатов. Тестовая печать:

Гибкий кабель-канал для проводов нашего принтера. Сопло 0.3, слой 0.1, время печати 5 часов.Гибкий кабель-канал для проводов нашего принтера. Сопло 0.3, слой 0.1, время печати 5 часов.

5. Сделали новый стол, так как было решено переделать систему регулировки.

6. Построили новую ось Z. Распечатали замоделированные детали пластиком PLA. Покрасили, собрали на строительной шпильке, установили. Высота печати на данном этапе была 40 мм.

7. В дальнейшем модернизировали ось Х. Замоделили и распечатали портал оси Х. На этом этапе возникла проблема – были допущены ошибки в расчетах. Пришлось перепечатывать крепление двигателя оси Х из-за смещения ремня.

Все заработало. На этом можно сказать модернизация закончилась.

Эволюция нашего 3D-принтера и рождение СТЕР-2

Мы уже было разрабатывали идеи для переделки кинематики с целью улучшения качества печати нашего принтера СТЕР-1, как на голову свалился неожиданный подарок. Я познакомился с директором фирмы по разработке и продаже 3D-принтеров. Вдохновившись нашей работой и благими целями, он подарил нам целых два корпуса ZAV и 700 гр. пластика.

Тут начался новый этап нашего развития, и родился новый усовершенствованный принтер СТЕР-2. Мы разработали новую конструкцию на подшипниках (так дешевле). В ход пошли остатки деталей от той самой старой техники, но необходимые детали уже распечатывались на полноценном 3D-принтере, а не на школьном. Имея за плечами хороший опыт и вложив около 7000 рублей в электронику, рельсы, пустив в ход призовой (об этом позже) и подаренный пластик, всего за 1,5 месяца мы создали СТЕР-2.

Собрали начинку, которая отлично вжилась в подаренный корпус.

Для проекта СТЕР-2 использован синий корпусДля проекта СТЕР-2 использован синий корпус

Установили нагревательный стол и сделали калибровку потока на принтере. Перекрасили корпус в черный цвет.

На данном этапе был начат новый проект: изготовили модель реактивного двигателя для олимпиады. Так как времени было немного, распечатку деталей разделили аж на 4 принтера, чтобы все успеть. Без дела не стоял даже СТЕР-1 из фанеры.

новый проект для школьной олимпиадыновый проект для школьной олимпиады

После этого уже доводили до совершенства внешний вид принтера СТЕР-2:

  • поставили дверцу, а также распечатали и установили ручку;

  • для дисплея замоделили и распечатали кожух;

  • сделали купол в 3D-принтере;

  • распечатали 4 ножки и установили их;

  • распечатали крепления для концевиков;

  • распечатали надписи и корзину для инструментов.

Общий вид принтераОбщий вид принтера
Завершенный вид 3D-принтераЗавершенный вид 3D-принтера

Напомню, что первая версия СТЕР-1 выглядела так:

Фото нашего 3D-принтера на школьной городской олимпиадеФото нашего 3D-принтера на школьной городской олимпиаде

В заключение

Много времени уже прошло с момента разработки и создания нашего принтера СТЕР-1. Свою функцию и предназначение он выполняет – на данный момент находится в ведении школьного трудовика и приносит пользу. Печатает он вполне сносно. Например, вот корпус для усилителя, напечатанный на СТЕР-1, который был собран из фанеры и старых запчастей.

Корпус для усилителя с MP-3плеером (стоит у меня дома)Корпус для усилителя с MP-3плеером (стоит у меня дома)

Что нам дал этот проект в конечном итоге?

  1. Наш школьный проект СТЕР-1 был успешно защищен на городской олимпиаде и прошел на республиканский этап.

  2. Мы выиграли в конкурсе на 3dtoday в номинации «Самодельный 3D-принтер” и получили приз в виде 5 катушек пластика, которые нам очень пригодились для дальнейших работ.

  3. На основе полученного опыта мы быстро собрали второй принтер СТЕР-2 с лучшим качеством печати. Корпус и пластик были подарены фирмой, которая оценила и поощрила наш труд.

  4. Мы выполнили еще один школьный проект для олимпиады (модель реактивного двигателя).

призовой пластикпризовой пластик

Надеюсь, что наш опыт пригодится другим людям. Возможно, для создания собственного принтера или как идея для исследовательской работы в старших классах. Если будут вопросы, задавайте — ответим, уточним, подскажем.

Бюджет на СТЕР-1: в общей сложности до 6000 руб.

Время изготовления: ­ примерно 3 месяца.

Бюджет на СТЕР 2: около 7000 руб.

Время изготовления: примерно 1,5 месяца.

На данный момент было решено СТЕР-2 разобрать и на его основе собрать новый 3D-принтер Uni для домашней печати нашему уже 11-класснику.

Обзор

В нынешнее время бурно развивается такое направление, как 3D принтеры. Вы наверняка слышали о таких чудо устройствах, которые могут создать практически любую объемную модель. Нужна новая ваза под цветы? — Да, пожалуйста! Нужен подарок на 14 февраля? -Держите! Некуда положить Arduino Uno? — Вот для нее коробка. 3D принтер — это уникальное устройство, которое поможет Вам воплотить все ваши мечты в реальность. Теперь все ваши проекты, которые были на бумаге или на компьютере, смогут обрести жизнь с помощью 3D принтера. У Вас дома окажется небольшой завод по мелкосерийному производству. Если Вы или ваши дети увлекаетесь робототехникой, то вам просто необходим 3D принтер.

Итак, если Вы решили собрать собственный 3D принтер своими руками, то Вы пришли по адресу!

Принтер мы будем собирать на базе всеми известного проекта RepRap, а именно Prusa i3 Steel — это одна из самых успешных и популярных моделей. Забудьте про существования принтеров со шпильками, собирайте сразу Steel.

Что нам понадобится?

Механика:

  1. Комплект корпусных деталей x1
  2. Комплект полированных валов диаметром 8 мм (2×397, 2×370, 2×420) x1
  3. Шпилька М5 длинна 345 мм (перемещение по оси Z) x2
  4. Набор гаек, винтов,шайб, пружинок x1
  5. Соединительная муфта 5х5 мм x2
  6. Линейный подшипник lm8uu x11
  7. Подшипник 608zz x2
  8. Подшипники 625zz x2
  9. Зубчатый ремень GT-2 x2 метра
  10. Зубчатый шкив GT-2 (16 зубьев) x2
  11. Оплетка для проводов 3 метра
  12. Зеркало или стекло для нагревательного стола x1
  13. Стяжки x25
  14. Пружины для стола x4
  15. Канцелярские зажимы для стола x4
  16. Шпилька M8 (для держателя катушки) x1

Дополнительные инструменты:

  1. Набор отверток
  2. Паяльник и все необходимое к нему
  3. Пассатижи
  4. Хорошая музыка Вам тоже пригодиться

Сборка корпуса

У нас на руках комплект корпусных деталей, которые нам изготовили на заводе по нашим чертежам. Берем в руки отвертку, винты и поехали!

1.1 Сборка каркаса

Вставляем в раму боковые косынки, фиксируем их винтами М3х12.

Обратите Внимание! Отверстие в раме, под кнопку управления на дисплее, должно находиться в правой части (если смотреть на раму спереди).

При сборке каркаса некоторые детали могут с затруднением входить в пазы. Рекомендуется убрать избыточный слой краски напильником на пазах этих деталей.

korpus-prusa-kocynki.jpg

Собираем заднюю стенку с кронштейном под двигатель.

Обратите внимание! Резьбовые заклепки (для винтов фиксирующей пластины валов) должны быть обращены внутрь рамы.

fiksirujushaja-plastina-valov.jpg

На вал мотора крепим зубчатый шкив.

zubchatij-shkiv-na-val-motora.jpg

Собираем узел крепления двигателя. Используем два держателя и нейлоновые стойки 9 мм, фиксируем винтами М3х20, но до конца не затягиваем.

uzel-kreplenija-dvigatelja.jpg

zubchatij-shkiv-na-val-motora-v-sbore.jpg

Собранный узел с двигателем вставляем в пазы по центру стенки, фиксируем их винтами М3х12. Теперь можно до конца затянуть винты крепления двигателя.

fiksacija-dvigatelja-na-plastine.jpg

Сразу же целесообразно закрепить ребра жесткости винтами М3х12, пока не установили заднюю и переднюю стенки.

rebra-zhestkosti.jpg

Заднюю стенку в собранном виде закрепляем на корпусе винтами М3х12.

ustanovka-zadnej-stenki.jpg

Приступаем к установке передней стенки с натяжителем ремня.

Собираем натяжитель ремня.

detali-natjazhitelja-remnja.jpg

При сборке используем винты М3х12 и один винт М3х30, подшипник 608zz дистанционируем шайбами диаметром 8 мм, вставляем болт М8х25 и фиксируем колпачковой гайкой.

natjazhitelja-remnja-v-sbore.jpg

Крепим натяжитель к передней стенке винтами М3х12.

perednjaja-stenka-natjazhitelja-remnja.jpg

Устанавливаем переднюю стенку с натяжителем ремня на корпус и фиксируем винтами М3х12. Прикручиваем ребра жесткости к передней стенке винтами М3х12.

natjazhitel-remnja.jpgperednjaja-stenka-kreplenie.jpg

Собираем и устанавливаем крепления для двигателей оси Z. При сборке следует обратить внимание: отверстия для валов в левом и правом держателе должны находиться в противоположных сторонах.

kreplenija-dvigatelej-z.jpg

Вот, что должно у вас получиться.

kreplenija-dvigatelej-z-v-sbore.jpg

Крепим держатели двигателей на корпусе винтами М3х12.

kreplenija-dvigatelej-z-na-korpus.jpg

Приступаем к сборке и установке торцевых опор верхней части. Вставляем подшипник 625z для ходового винта в отверстие и фиксируем его винтом М3х6.

torcevye-opory.jpg

Крепим торцевые платины в верхнюю часть корпуса винтами М3х12.

torcevye-opory-ustanovka.jpg

1.2 Сборка каретки для нагревательной платформы

Устанавливаем подшипники LM8uu в пазы на каретки и фиксируем их прижимными пластинами. Пластины равномерно затягиваем винтами М3х12. (Можно использовать пластиковые стяжки). Для соблюдения соосности подшипников рекомендуется сначала вставить вал и только потом равномерно затягивать винты.

detali-karetki-nagrevatelnoj-platformy.jpg

Для крепления фиксатора ремня используем винты М3х6 и шестигранные латунные стойки. Сначала вставляем винты М3х6 в каретку, затем накручиваем на них стойки, вставляем пластину для фиксации ремня и прикручиваем также винтам М3х6.

nagrevatelnaja-platforma.jpg

Далее вставляем валы (L=395) в переднюю стенку корпуса, надеваем на них каретку для столика и просовываем до конца в заднюю стенку.

ustanovka-nagrevatelnoj-platformy.jpg

Затем фиксируем валы спереди и с сзади прижимными пластинами. Используем для этого винты М3х12. При необходимости можно использовать шайбы для дистанционирования прижимной пластины.

prizhimnyje-plastiny.jpg

Фиксируем валы со стороны передней стенки.

fiksacija-valov-platformy-speredi.jpg

Фиксируем валы со стороны задней стенки.

fiksacija-valov-platformy-szadi.jpg

1.3 Сборка кареток оси Х

Левая каретка оси Х.

При сборке каретки используем винты М3х12. Подшипники LM8uu вставляем в пазы и фиксируем пластиковыми стяжками, по 2 на подшипник.

detali-karetki-x-levoj.jpg

Подшипник 608zz фиксируем болтом М8х25 и колпачковой гайкой (или обычной гайкой).

levaja-karetka-x.jpg

Обратите Внимание! При сборке кареток необходимо обеспечить перпендикулярность пластины с резьбовой заклепкой для ходового винта и стенки каретки.

Правая каретка оси Х.

detali-karetki-x-pravoj.jpg

При сборке каретки используем винты М3х12. Подшипники LM8uu вставляем в пазы и фиксируем пластиковыми стяжками, по 2 на подшипник.

pravaja-karetka-x.jpg

Обратите внимание! Пластина для регулировочного винта крепится к каретке двигателя резьбовой гайкой вверх.

Каретка для экструдера.

При сборке каретки используем винты М3х12. Подшипники LM8uu вставляем в пазы и фиксируем пластиковыми стяжками, по 2 на подшипник.

detali-karetki-extrudera.jpg

Обратите внимание! Подшипники на каретке экструдера обращены во внутрь, в отличие от левой и правой. Деталь для упора концевика крепится винтом М3х12 в правой части каретки.

karetka-extrudera.jpg

Сборка модуля оси Х.

Вставляем оба вала (L=420) в левую каретку, фиксируем их винтами М3х16 в резьбовых заклепках. Надеваем на валы каретку экструдера, затем вставляем свободные концы валов в правую каретку, не закручивая прижимные винты в резьбовых заклепках (закрутим их, когда вставим собранный модуль оси Х на валы оси Z, чтобы обеспечить свободный ход левой и правой кареток по вертикали).

module-x.jpg

1.4 Установка двигателей

Устанавливаем двигатели оси Z. Фиксируем двигатели винтами М3х6 в левом и правом держателе. (Коннекторы проводов заводим в отверстия рамы.)

ustanovka-dvigatelej-z.jpg

Вставляем муфты на вал двигателей и закручиваем прижимные винты в нижней части муфт.

ustanovka-muft-na-dvigateli.jpg

Вставляем валы ось Z (L=370) в верхнее отверстие торцевой пластины, заводим их в левую и правую каретку собранного модуля оси У, опускаем в отверстие держателя двигателя.

В верхней части на торцевой пластине имеется отверстие под гайку, вставляем туда гайку М3, закручиваем винт М3х12, тем самым фиксируя валы оси Z. Теперь можно проверить ход модуля оси Х по вертикали. Если ход свободный, то закручиваем прижимные винты М3х16 в резьбовых заклепках ось Х.

ustanovka-modulja-x.jpg

Обратите внимание! Необходимо зафиксировать собранный модуль в подвешенном состоянии с помощью пластиковой стяжки. Ходовые винты вкручиваются в самую последнюю очередь!

Далее устанавливаем двигатель каретки оси Х. Фиксируем двигатель винтами М3х20 с использованием нейлоновых стоек 3х14 мм.

ustanovka-dvigatelja-x.jpg

1.5 Установка ремней

Закрепляем один конец зубчатого ремня GT-2 на пластине стола пластиковой стяжкой, другой конец заводим за шкив двигателя, просовываем через подшипник натяжителя. Заводим ремень в отверстие пластины, натягиваем от руки и фиксируем пластиковой стяжкой.

usranovka-remnja-stolika.jpg

Обратите внимание! Натяжитель должен быть расслаблен – прижимной винт М3х25 находится в открученном состоянии.

Теперь можно закручивать прижимной винт натяжителя до необходимого натяжения ремня.

remen-na-natjazhitele-remnja.jpg

Устанавливаем ремень оси Х. Закрепляем один конец зубчатого ремня на каретке экструдера пластиковой стяжкой, другой конец заводим через шкив двигателя левой каретки, просовываем через подшипник правой каретки, вставляем в отверстие держателя ремня каретки экструдера, натягиваем от руки и фиксируем пластиковой стяжкой.

usranovka-remnja.jpg

1.6 Установка концевиков

Установка концевика оси У. Концевик оси У крепим винтами М3х6 к нейлоновым резьбовым стойкам. Концевик со стойками крепим к ребру жесткости винтами М3х6. Концевик должен срабатывать при столкновении с подшипником каретки нагревательной платфомы.( При необходимости можно подложить под стоки несколько шайб)

ustanovka-koncevikov.jpg

Установка концевика оси Х. Крепим концевик двумя винтами М3х16 к держателю. Дистанционируем концевик гайками М3.

koncevik-osi-x-detali.jpg

Держатель концевика оси Х крепится пластиковыми стяжками к валам (впритык к левой каретке). Концевик должен включаться при столкновении с кареткой экструдера.

koncevik-osi-x.jpg

Установка концевика оси Z. Крепим концевик винтами М3х6 к держателю с помощью резьбовых нейлоновых стоек 3х9. Держатель концевика оси Z устанавливаем в крепежные отверстия на необходимом уровне, фиксируем винтом М3х12.

koncevik-osi-z.jpg

В каретку, где закреплен двигатель оси Х, вкручиваем регулировочный винт М4х40 с пружинкой.

ustanovka-regulirovochnogo-vinta.jpg

Механическая часть 3D-принтера собрана, остается закрепить кронштейны держателя катушки пластика винтами М3х12 к раме и зафиксировать на них держатель катушки.

derzhatel-katushki.jpg

Далее вам необходимо ознакомиться с инструкцией Подключение электроники Prusa i3 Steel.

После сборки и подключения электроники смело переходите к эксплуатации 3D принтера. В этом вам поможет Инструкция по эксплуатации.

29 Сен РУЧНОЙ 3D ПРИНТЕР: ДЕТАЛЬНЫЙ ОБЗОР РУЧКИ 3DOODLER

Posted at 09:47hin Блог (статьи, новости, обзоры)byЕвгений

Итак, в наши руки попала не совсем обычная вещь. Знакомьтесь, 3Doodler. Это не что иное, как 3D принтер в компактном формате. Рисует 3Doodler пластиком, который проходит через всю ручку и на выходе получается что-то вроде мягкой резины. Проект молодой, но уже успел привлечь к себе всеобщее внимание.

newpen

3Doodler не что иное, как 3D принтер в компактном формате

Начало

А началось всё в феврале 2013 года, когда несколько энтузиастов запустили сбор средств на небезызвестном ресурсе Kickstarter (Кикстартер). Что более удивительно, всего за один день проект собрал необходимый минимум в 30000 долларов, а ко времени написания обзора более двух миллионов.

peteXmax

Pete & Max – энтузиасты-изобретатели 3Doodler

Перейдём к осмотру

Корпус ручки имеет классическую форму. Замерив габариты 3Doodler мы увидели, что длина ручки равна примерно 17 сантиметрам, а в ширину примерно 3. Собственно, достаточно скромные размеры при таком функционале. Но скромными их можно считать для больших ладоней и пальцев нашего техника, тогда как для остальных ручка не совсем удобна. Но, как уже говорилось, 3Doodler не простая ручка и вряд ли стоит негодовать по поводу её габаритов. Что касается внешнего вида, то ручка 3Doodler не представляет из себя что-то неординарное и бросающееся в глаза. На самом корпусе есть светодиодный индикатор, две кнопки, которые отвечают за скорость подачи пластика, или попросту регуляторы, выход для подключения блока питания и переключатель, который позволяет выбрать тип пластика (ABS или PLA). Ничего сверхъестественного в конструкции мы не нашли.

ABSXPLAX

Кнопка выбора типа пластика: ABS или PLA

3Doodler в действии

Что ж, сначала мы включаем ручку и ждём. Ждём, ждём и ещё ждём, так, ура, загорелся индикатор, а сам нагрев занял около минуты. Что ж, достаточно быстро для маломощного устройства такого класса. После сигнала индикатора мы вставили в специально отверстие (в верхней части ручки) пластик, который, кстати, подаётся туда в виде длинных тонких круглых палочек (есть конечно возможность приобрести пластик отдельно, к рулонах). Появляется запах палёного пластика, так что, лучше всего заниматься творчеством в проветриваемом помещении. Мы решили попробовать сотворить что-нибудь, например, логотип нашего сайта.

nomobile.ru

В отличие от 3D моделирования, рисовать на плоскости попроще. Рисование ручкой 3Doodler больше напоминает хорошо известный старшему поколению процесс выжигания. Рисовать интересно и даже захватывающе, а картинки получаются немного искажёнными.

Небольшие минусы

В процессе рисования обнаружилась неприятная вещь: 3Doodler неравномерно подаёт пластик на выходе. Да, возможно это связано с нашей неопытностью, однако, по отзывам других обладателей 3Doodler стало ясно, что дело не в нас. Кроме этого не забывайте регулярно протирать наконечник, из которого выходит пластик. Мы поздно обратили внимание на этот важный момент, и пришлось слегка помучиться, отковыривая подсохшую пластмассу. Чтобы этого не произошло, почаще протирайте наконечник, но только толстым и малогорючим материалом, потому что температура конца ручки доходит аж до 200 градусов и при неосторожном обращении можно хорошенько обжечь пальцы.

В ходе дальнейшего тестирования мы столкнулись с ещё одной неприятностью: ручка стреляет. Что это значит? Мы сначала не поняли, почему, но потом всё встало на свои места. При подаче пластика внутрь ручки устремляется вездесущий воздух, который попадает в канал с горячей пластмассой. Пузырьки воздуха иногда даже обрывают струю пластика, что очень обидно при тонкой работе. Опять же, это может быть связано с тем, что мы впервые держим в руках компактный 3D принтер и ещё не привыкли работать таким необычным девайсом.

Также устройство не рассчитано на продолжительную и непрерывную работу (более 2х-3х минут), связано это скорее всего с недостаточной мощностью нагревательного элемента. По прошествии этого времени ручка замрет на какое-то время, чтобы вновь нагреться. После этого вновь можно будет продолжать работу. Так, что если вы будете работать над каким-нибудь небольшим и тонким изделием, то учтите тот факт, что ручка может отключиться на некоторое время в самый неподходящий момент. В этом конечно нет ничего страшного, но сам факт неожиданного отключения может несколько подпортить ваше творение, так что будьте к этому готовы.

Что можно делать?

Производитель заявил, что рисовать можно, как на бумаге, так и просто в воздухе. Для этого и предназначены два разных типа пластика: ABS пластик – классика для 3D печати. Этот тип предназначен для объемной печати и мы использовали именно его. PLA – биопластик, изготавливаемый из растительного сырья. Подходит больше для печати на плоской поверхности.

Создатели 3Doodler говорят, что можно создавать кучу интересных вещей, среди которых:

  • 3D модели и проектирование. Сделать аккуратно что-либо трехмерное будет несколько сложно без определенной сноровки
  • Декоративные элементы. Мы попытались нарисовать простой 3D домик, почти получилось
  • Украшения. Можно сделать красивую бижутерию• И множество других интересных вещей. Это зависит от того, на сколько хороша ваша фантазия и конечно от запасов пластика.

На их сайте (http://the3doodler.com/project/) можно найти множество инструкций к различным проектам, которые были добавлены пользователями этого устройства.

SAMSUNG CSC

Один из примеров того, что можно сделать с помощью этого ручного 3d принтера

Видеообзор:

Итоги

Можно сказать, что ребята потрудились на славу. Мы получили достаточно компактный 3D принтер по низкой цене. Плюсов достаточно много, особенно если приноровиться, минусы конечно тоже есть, но они почти никак не сказываются на удовольствии получаемом в процессе творения. Размер ручки вряд ли придётся впору людям с небольшими ладонями. Кроме того, конструкция не до конца доработана и всё ещё имеет некоторые огрехи, которые следовало бы исправить. Сама ручка 3Doodler – это достаточно интересный девайс, однако, она может показаться ненужной игрушкой простому человеку, а профессионалов этот компактный 3D принтер вряд ли заинтересует. Работа с горячим пластиком исключает использование ручки 3Doodler маленькими детьми, хотя это не минус, а простые меры предосторожности. В любом случае, 3Doodler будет отличным подарком творческому человеку. Мы надеемся, что проект получит дальнейшее развитие, и мелкие недочёты будут сглажены, а производитель добавит новые интересные функции.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *