Этапы сборки, сложности и улучшения
В данном блоке я затрону только ключевые этапы сборки на примере платформы i2. Полные пошаговые инструкции можно найти здесь.
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)
Подключение электроники
На этом этапе нужно реализовать установку центрального стержня (опоры) и головки экструдера, от которого зависит работа 3D-принтера и, в частности, техника печати. Далее последует соединение площадки для печати и элементов нагрева. В завершение останется подключить монтажную плату и обеспечить соединение кабелей с нагревателями, блоком питания и температурными индикаторами. Соединение проводов, как и другие операции, не вызовут проблем у тех, кто знаком с базовыми правилами радиотехники. Во многом ход работы схож с установкой перемычек на компьютерной «материнке».
Важно помнить, что от надежности каркаса во многом зависит, насколько качественной выйдет печать на 3D-принтере, поэтому все зажимы, крепежи и соединения следует выполнять максимально точно – без отклонений в пропорциях и последовательности. Кроме этого, здесь же стоит предусмотреть возможность изъятия «рабочей» площадки
В ходе эксплуатации неизбежно возникнет необходимость ее чистки, поэтому зажимы должны легко отсоединяться. К слову, специальные комплекты располагают ZIP-локами, которые позволяют без труда фиксировать монтажную плату. Впрочем, их качество редко бывает высоким, поэтому следует быть готовым к замене фиксаторов
Кроме этого, здесь же стоит предусмотреть возможность изъятия «рабочей» площадки. В ходе эксплуатации неизбежно возникнет необходимость ее чистки, поэтому зажимы должны легко отсоединяться. К слову, специальные комплекты располагают ZIP-локами, которые позволяют без труда фиксировать монтажную плату. Впрочем, их качество редко бывает высоким, поэтому следует быть готовым к замене фиксаторов.
Точность печати и ее повышение
Помимо настройки контроллера немалую роль в параметрах работы каретки, напрямую определяющей точность печати, играет и шаговый мотор
Сразу важно отметить, что самодельный 3D-принтер, цена которого составит от 30 до 50 тыс. руб., несомненно, обойдется дешевле фирменного
Желательно обеспечить его производительным электроприводом. Этот мини-агрегат применяется для передвижения головки экструдера и определяет чувствительность его работы. Например, при 360-градусном повороте шпинделя число шагов электродвигателя составит 200, соответственно, будет обеспечена точность в 5 мкм. В случае если количество шагов будет 400 — точность обеспечивается на 2,5 мкм. Таким образом, электропривод, располагающий наибольшим числом шагов, сможет гарантировать и более высокую точность.
Драйвера шаговых двигателей
Это миниатюрные платки, которые будут управлять шаговыми двигателями. Считаем сколько нужно:
Можно взять лотом, можно по отдельности. Я специально написал один драйвер DRV8825, поскольку у него максимальное деление шага 1 к 32, что позволяет более точно выдавливать пластик во время печати очень мелких деталей.
Теоретически можно взять и все пять A4988 или комплект из пяти DRV8825. Тут уж решать вам, но один DRV8825 в сборке строго приветствуется.
Совет. Попадете на распродажу, не поленитесь взять парочку драйверов про запас. При первичной сборке есть риск, что один из драйверов обязательно спалите:)
Столик, пружины, стекло, концевики
Платформа, на которой будет расположена 3D-модель, должна иметь обязательный подогрев. Температуры тут доходят до 100 – 110 градусов по Цельсию в зависимости от типа пластика.
Самый доступный и проверенный временем вариант – MK2 размером 214 х 214 мм. Не забудьте приобрести пружины для столика (нужно 4 штуки). С ними намного легче выставлять уровень сопла.
Сверху столик накрывают обычным стеклом толщиной 3-4 мм. В идеале – зеркалом. Размеры 200 х 200 мм с небольшими скосами по краям для крепежа винтов. Цена вопроса у стекольщика – около 60 рублей, везти из Китая нет смысла.
Концевые выключатели — специальные механические кнопки, которые будут ограничивать размеры стола и «пояснять» электронике где конец рабочей области принтера. Как вариант, недорогие KW12-3. Нужно 3 штуки (по одному на каждую ось).
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)
Приобретите беспроводной адаптер для поддерживаемых моделей.
Это наиболее очевидный, но, возможно, самый дорогой вариант. Многие производители принтеров продают беспроводной адаптер или модуль, который может обновить ваш текущий проводной принтер до такого, который может использовать Wi-Fi или, возможно, блютуз.
Итак, первое, что вам нужно сделать, это проверить, есть ли у вашего принтера официальный (или совместимый сторонний) беспроводной адаптер. Вам не обязательно покупать его сразу, но взвесьте его запрашиваемую цену, пока вы оцениваете другие варианты, представленные в таблице.
Кроме того, имейте в виду, что в основном это старые модели принтеров, которые все еще имеют эту опцию, поэтому есть большая вероятность, что официального адаптера, который работает с современной Windows, вероятно, не существует для вашего принтера, если вы купили его недавно.
Два пути сборки 3D-принтера своими руками. Плюсы и минусы самостоятельной сборки
Пожалуй, стоит начать с того, что самодельный принтер — это де-факто тот же самый 3D-принтер, что можно приобрести в готовом виде. Само по себе устройство и принцип работы абсолютно идентичны, поэтому единственное, что может их различать — индивидуальность сборки самодельного принтера и отличие конкретных комплектующих.
Есть два пути сборки 3D-принтера своими руками:
С использованием укомплектованного набора для сборки
Полностью самостоятельная сборка — усложненный вариант без инструкции и с большей ответственностью
Стоит понимать, что при одинаковом процессе сборки и полученном опыте в первом случае вы почти стопроцентно и без потери нервов на выходе получите работоспособный и приличный принтер.
В это же время при полностью самостоятельной сборке вся ответственность за возможные ошибки при выборе деталей , проектировке и не только, будет оставаться на вас. При этом само время создания увеличится в несколько раз за счет того, что в готовом наборе уже предусмотрено — например, диск с подготовленной электронной базой для принтера и полностью описанным процессом сборки. Впрочем, подробнее об этом поговорим чуть ниже.
Теперь перейдём ближе к теме и посмотрим, какие конкретно плюсы и минусы есть у самодельного принтера.
Приступаем к изготовлению
Чтобы начать изготавливать станок ЧПУ из старого принтера, вам потребуются некоторые запчасти, которые входят в струйные принтеры:
- Приводы, шпильки, направляющие от принтера (желательно использовать несколько старых принтеров; принтеры необязательно должны печатать);
- Привод от дисковода.
- Материал для создания корпуса – фанера, ДСП и т.п.
- Драйверы и контроллеры;
- Материалы для крепежей.
Полученные станки с числовым программным управлением смогут выполнять различные функции. Всё, в конечном итоге, зависит от устройства, которое будет располагаться на выходе станке. Чаще всего из струйных принтеров делают фрезерный станок с ЧПУ, выжигатель (при помощи установки выжигателя на выходе устройства) и сверлильные машины для создания печатных плат.
Основой является деревянный ящик из ДСП. Иногда используют готовые, но не составит труда сделать го самостоятельно. Необходимо учесть, что внутри ящика будут располагаться электронные компоненты, контроллеры. Собирать всю конструкцию лучше всего при помощи саморезов. Не забывайте, что детали нужно располагать друг относительно друга под углом 90 градусов и крепить максимально прочно друг к другу.
Шаг 9: Экструдер
Привод подачи пластикового волокна состоит из шагового двигателя NEMA 17 и MK7/MK8 привода шестерни, что нужно купить для проекта. Также необходимо скачать драйвер управления частями экструдера 3D принтера, что вы можете скачать по ссылкам ниже
1) Экструдер в состоянии покоя:e-waste_extruder_idle
2) «тело» экструдера : e-waste_extruder_body
3) «горячее сопло»:RepRapPro_mount
Пластиковое волокно, после того, как втягивается в экструдер, попадает в нагревательную камеру.
Между барабаном с волокном и нагревательной камерой, волокно направляется вовнутрь гибкой тефлоновой трубки.
Соберем прямой привод, что показан на рисунке, прикрепив к нему шаговый двигатель и закрепив его на акриловой раме.
Для калибровки потока пластика нужно измерить расстояние (например 100 мм) и положить кусочек ленты в этом месте. Затем перейдите в программное обеспечение Repetier и выставьте на экструдере 100 мм, после чего измерьте реальное расстояние и повторите шаг 9.
Шаг 8: Калибровка X, Y и Z осей
Хотя скачанная прошивка Marlin имеет стандартную калибровку регулирования осей. Вам придётся пройти этот шаг, если вы хотите настроить точность принтера.
Ниже рассказывается, о прошивке для перемещения рабочей части принтера на миллиметры. Это значения зависит от количества шагов на оборот двигателя и размеров резьбы в движущемся стержне оси.
Эти процедуры необходимо сделать для того, чтобы убедится в том, что движения принтера на самом деле соответствуют расстояниям заданным в g-коде.
Знания того, как это все работает, позволит нам самостоятельно построить ЧПУ-принтер независимо от типа составных частей и размеров будущей машины. В случае данного проекта оси X, Y и Z имеют одинаковые резьбовые стержни, поэтому калибровочные значения будут одинаковы для всех (для разных компонентов и соответственно разных осей – калибровочные значения будут отличаться).
Нужно рассчитать количество шагов двигателя для перемещения каретки на 1 мм, это будет зависеть от:
• Радиус шкива;
• Количество шагов на 1 оборот шагового двигателя;
• Параметры микро-шагов в электронике (в нашем случае 1/16, это означает, что за один такт (шаг) сигнала, выполняется только 1/16 шага, давая таким образом более высокую точность системы).
Установим эти значения в прошивке (stepspermillimeter).
Для оси Z:
Используем интерфейс контроллера (Repetier), установив для оси определенное расстояние и измерив реальное смещение. В качестве примера приведем следующие значения. Зададим оси Z, переместиться на 10 мм и измерим смещение в 37,4 мм.
Существует N число шагов в прошивке (stepspermillimeter)
(X=80, Y=80, Z=2560, EXTR=777.6).
N = 2560
N = N*10/37.4
Новое значение должно быть 682.67.
Повторим в течении 3-х раз перекомпиляцию и перезагрузку прошивки контроллера, для более высокой точности.
В настоящем проекте не используются функции возврата каретки, это сделано по причине упрощения программной части машины, но они быть легко включены в установленную прошивку. Функции возврата делают самонаведение принтера более легким. Их отсутствие заставит пользователя перемешать каретку вручную, для введения её в область печати.
Используйте выделенный сервер печати.
Если ни одно из вышеперечисленных решений не работает или просто вам не подходит, есть относительно доступное и надежное решение. Вы можете просто купить выделенный сервер печати. Это маленькая коробочка с USB-соединением с одной стороны и портом Ethernet с другой. Внутри находится небольшой выделенный компьютер, единственная задача которого — принимать задания сетевой печати и затем передавать их на принтер.
Хотя это означает, что ваш принтер должен быть подключен к маршрутизатору через Ethernet, это мгновенно позволяет всем сетевым устройствам совместно использовать этот принтер. Выделенный сервер печати потребляет очень мало электроэнергии и всегда доступен.
Существуют также устройства для выделенных беспроводных серверов печати, но они, как правило, стоят немного дороже, чем устройства, предназначенные только для Ethernet. Так что вам придется решить, стоят ли лишние несколько долларов.
Как подключить мини-дрель к источнику питания
Последний этап в сборке устройства – подключение его к источнику питания. Вот теперь и пригодится вторая деталь, которую вы извлекли из принтера – блок питания. Предварительно отсоедините от него провод, который вёл к механизму печатающего устройства.
Извлеките плату и припаяйте провод мини-дрели к блоку питания. Это ответственный этап, так как от качества пайки будет зависеть успех всей работы
Всё, можно проверять, как будет работать мини-дрель, и попробовать её с разными насадками.
Таким миниатюрным инструментом можно выполнять разную работу. Вы можете с её помощью делать заточку, шлифовать, сверлить и гравировать
Как видите, всё довольно просто. Даже если у вас мало опыта в работе с электрикой, справиться с этой задачей вы вполне можете. Взамен сломанного принтера вы получите отличный работоспособный ручной электроинструмент, заводской аналог которого стоит не меньше 2 тысяч рублей. Отличная идея, не так ли?
ФОТО: Youtube-канал «Home Made — То, что ты можешь сделать»
Предыдущая ИСТОРИИПочему не стоит выбрасывать старую чугунную мясорубку
Следующая ИСТОРИИКак «выжать» максимум из квартиры в 29 м²
Плоттер из принтера
Графопостроители классифицируются по различным критериям. Аппараты, в которых носитель закрепляется неподвижно механическим, электростатическим или вакуумным способом, называются планшетными
. Такие устройства могут как просто создавать изображение, так и вырезать его, при наличии соответствующей функции. При этом доступна горизонтальная и вертикальная резка. Параметры носителя ограничиваются только размерами планшета.
Режущий плоттер
по-другому называется катер. Он имеет встроенный резец или нож. Наиболее часто изображения вырезаются аппаратом из таких материалов:
- обычной и фотобумаги;
- винила;
- картона;
- различных видов пленки.
Сделать планшетный печатающий или режущий плоттер можно из принтера: в первом случае в держателе будет установлен карандаш (ручка), а во втором – нож либо лазер.
Самодельный планшетный графопостроитель
Чтобы собрать устройство своими руками, понадобятся следующие комплектующие детали и материалы:
- шаговые двигатели (2), направляющие и каретки из принтеров;
- Arduino (совместимый с USB) или микроконтроллер (например, ATMEG16, ULN2003A), служащий для преобразования поступающих с компьютера команд в сигналы, вызывающие движение приводов;
- лазер мощностью 300 мВт;
- блок питания;
- шестерни, ремни;
- болты, гайки, шайбы;
- органическое стекло или доска (фанера) в качестве основы.
Простейший вариант планшетного графопостроителя собирают в такой последовательности:
делают основу из выбранного материала, соединяя элементы конструкции болтами или склеивая их;
сверлят отверстия и вставляют в них направляющие как на фотографии ниже;
Установка направляющих
собирают каретку для установки пера либо лазера;
Каретка с отверстиями под направляющие
собирают крепление;
Крепление под маркер
Фиксирующий механизм
устанавливают шаговые двигатели, шестерни, ремни, получая изображенную ниже конструкцию;
Собранный самодельный плоттер
- соединяют электрическую схему;
- устанавливают программное обеспечение на компьютер;
- запускают устройство в работу после проверки.
Если использовать Arduino
, то подойдут рассмотренные выше программы. Применение разных микроконтроллеров потребует установки различного ПО.
Приведенную конструкцию можно усовершенствовать, добавив автоматики
. Детали по параметрам понадобится подбирать опытным путем, исходя из имеющихся в распоряжении. Возможно, некоторые потребуется докупить.
Оба рассмотренных варианта графопостроителей можно сделать самостоятельно, лишь бы была старая ненужная техника и желание. Такие дешевые аппараты способны рисовать чертежи, вырезать различные изображения и фигуры. До промышленных аналогов им далеко, но при необходимости частого создания чертежей, работу они значительно облегчат. При этом программное обеспечение доступно в сети бесплатно.
Довольно часто среди владельцев плохо работающей или уже неисправной оргтехники всплывает вопрос о том, что можно сделать из старого принтера. Конечно, самый простой способ решения данной задачи заключается в отправке использованного струйника или лазерного принтера на . Но если у вас есть свободное время и некоторое желание, то из принтера можно сделать станок ЧПУ, т.е. оборудование с числовым программным управлением, которое нашло широкое применение для решения как любительских, так и профессиональных задач. Узнать об этом более подробно вы можете ниже, но для начала рассмотрим вопрос о том, что можно извлечь из старого печатающего устройства.
Выбираем лучшее из имеющегося опыта
Итак, собираем 3d принтер своими руками. Сделать его из отдельных комплектующих, например, датчиков и шаговых двигателей, могут себе позволить только инженеры-кулибины. Для большинства людей воплощение в жизнь такой задачи даже при наличии проекта – это не реализуемая идея. Однако, можно пойти другим путем и использовать готовые модули, из которых получается готовое устройство. Общий принцип сборки, надеемся, уже понятен.
Осталось выбрать готовые модули, которые могут быть использованы в самостоятельной сборке такого устройства (на фото):
Конструкция представляет собой корпус, собранный из отдельных деталей, выполненных по чертежам из фанеры на лазерной резке. Пример можно посмотреть у UltiMaker Original (предлагаем пошаговую инструкцию на английском в PDF в виде слайд-презентации, всего 109 страниц). Можно начинать работы, сделав стол для 3D принтера.
Ultimaker original assembly_manual_v1.1 from Franck Lecluse
Позиционирующая рамка (ее также называют скоростной кинематикой), самая лучшая и точная – это H BOT. Она есть в продаже и представляет собой уже готовую рельсовую рамку, обеспечивающую отличную базу позиционирования сопла на рельсовом механизме. H BOT впервые показан был в устройстве от Replicator 5, аналог есть MakerBot.
В качестве электроники в самостоятельно собранных моделях себя отлично показал RAMPS 1.4 c прошивкой MARLIN.
В качестве основы, опыт показывает, лучше всего подходят полупромышленные модели Signum Thingiverse, а также ZAV, которые можно найти на Робофоруме.
Корпусные рамки доступны уже в продаже, но их можно сделать по собственным чертежам, которые составляются по визуальному примеру. На их базе можно увидеть не один 3D принтер, собранный своими руками.
Итоговые параметры самодельного 3D принтера
- Размеры заготовки 20*20*20 см.
- Материал – любой пластик с диаметром нити 1,6-1,9 мм;
- Скорость печати – 200 мм/с, высокоскоростная подача материала.
Некоторые важные дополнения к пошаговой инструкции
Рекомендуем обратить внимание и доработать уже собранную конструкцию 3D принтера, выполнив следующие изменения:
- Необходимо изолировать шаговые двигатели и установить на них охлаждение;
- Чтобы получить термокамеру, конструкцию собираем со стеклом. Особенно оно актуально при установке второго экструдера с целью повышения скорости печати и создания более сложных форм.
- Также можно заимствовать позитивный и известный многим опыт китайских разработчиков makeblock на платформе i3 – речь идет о фирменной раме, доступной в продаже. Для управления с компьютера используется arduino mega 2560+ ramps с софтом printrun, который можно свободно скачать.
Что такое Arduino MEGA 2560? Это микроконтролер на основе ATmega2560. В него входит все необходимое для управления периферическим устройством типа 3D принтера. Arduino представляет собой довольно сложное устройство для неопытных пользователей, с которым однако, можно просто разобраться при необходимости. Можно использовать рекомендованный микроконтролер RAMPS 1.4. Для сборки рекомендуем собирать по PDF файлам, показанным выше.
Базовые работы
Если мастер уже решил, что он будет конструировать станок с ЧПУ из принтера своими руками, без помощи специального набора, тогда нужно остановить свой выбор на стандартной схеме.
За основу можно взять старый сверлильный агрегат, в котором основная рабочая головка со сверлом заменяет классический фрез. Основные сложности могут возникнуть с механизмом, который гарантирует передвижение инструмента в трех независимых плоскостях. Этот механизм можно собрать на основании классических кареток от неработающего печатающего устройства. За счет этого изделие будет свободно перемещаться в двух плоскостях. К такому агрегату можно будет подключить актуальное программное управление.
Единственный недостаток в том, что обрабатывать таким изделием можно заготовки из пластика, тонкого листового металла и древесины. Объяснить этот эффект довольно просто, так как каретки не могут похвастаться достаточной жесткостью. Чтобы самодельный агрегат мог выполнить полноценные фрезерные манипуляции с заготовками, за перемещение главного рабочего инструмента должен отвечать довольно мощный шаговый двигатель.
Для своевременной передачи усилия на вал фрезерного устройства желательно использовать не стандартные, а более усовершенствованные зубчатые ремни. Только эти изделия гарантированно не будут проскальзывать на шкивах. К изготовлению ЧПУ необходимо подходить максимально ответственно, лучше всего использовать проверенные чертежи, которым нужно будет строго следовать.
Выводы
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 🙂
Буду рад ответить на комментарии, замечания и вопросы.
Что почитать/посмотреть
- что можно напечатать;
- форум по 3D-принтерам;
- сайт сообщества RepRap с описанием моделей и инструкциями по сборке;
- принтер, который печатает электронику.
Підписуйтеся на Telegram-канал «DOU #tech», щоб не пропустити нові технічні статті.
