Sto iniziando a pubblicare una serie di articoli sull'assemblaggio della stampante Ultimaker con le mie mani. Negli articoli parlerò di costruire una stampante, partendo dall'ordinare i pezzi di ricambio internet vari negozi e Ali, montaggio, programmazione, ecc., e lo assemblerò anche io con te.
Gli articoli saranno scritti nello stile IKEA: accessibili e comprensibili per chiunque!
Sarai capace di modalità online costruisci con me una stampante 3D per te, fai domande nei commenti agli articoli e ottieni le mie risposte. Gli articoli verranno pubblicati ogni 2 settimane.
Costo: la stampante ti costerà circa 25 mila rubli: sarà un dispositivo affidabile e di alta qualità.
La maggior parte dei visitatori della community sta cercando una stampante. Sono un sostenitore dell'assemblaggio di una stampante con le mie mani e cosa accadrà dopo, ognuno decide da solo.Perché qui e ora?
Perché fatto in casa? Ci sono diversi motivi:
- Costo ragionevole. Al momento, la stampante costa circa 25.000 rubli. Ci sono molte stampanti cinesi che costano da 14 a 18 mila rubli. Tuttavia, questi costruttori richiedono la stessa quantità di tempo prima di iniziare a produrre quella che può essere chiamata stampa 3D. Questo costo delle stampanti di fabbrica è composto da: marketing, stipendi, perizie ingegneristiche, ecc. Sulla strada delle indagini di ingegneria, ho speso molto più di 25.000 rubli. Ora condivido la mia conoscenza ed esperienza gratuitamente.
- L'acquisto di una stampante 3D non è la metà, e nemmeno un terzo dei casi, devi comunque imparare a usarla! Quindi l'esperienza di assemblaggio e configurazione offre un passo tangibile nella padronanza della stampa 3D.
- In qualità di proprietario e utente di due stampanti Ultimaker 2 e di una Ultimaker autoprodotta, posso dire con certezza che non differiscono per velocità e qualità di stampa. Entrambi stampano magnificamente, mentre l'estrusore e la testina di stampa di Ultimaker 2 sono più capricciosi.
- La serie di articoli sarà una sorta di istruzione illustrata per il montaggio e l'impostazione della stampante 3D personale. Cercherò di coprire l'intero processo nel modo più dettagliato possibile e di avviare un dialogo con te nei commenti.
Ultimaker è stata scelta come stampante per la costruzione e presa come base:
- È abbastanza semplice da montare.
- È affidabile, come un fucile d'assalto Kalashnikov.
- Tutti i suoi disegni sono di pubblico dominio.
- È forse il più diffuso al mondo.
- I sondaggi di ingegneria su di esso vengono effettuati da me e da altri utenti in tutto il mondo. Quasi tutto ciò che c'è in questa stampante viene raccolto da luoghi diversi ed è disponibile all'aperto La domanda filosofica sul diametro della barra può essere 3 mm o 1,75 mm - ognuno decide da solo cosa usare, esprimerò solo la mia opinione sui pro e i contro.
- È più facile ottenere una barra con una qualità più stabile, anche a casa.
- Ideale per estrusore Bowden.
- Come correttamente nelle stampanti con una barra da 3 mm, è possibile utilizzare una barra da 1,75 mm.
- La sovrapposizione e la masticazione in bobine sono meno comuni di 1,75.
- Pochi produttori attualmente lo producono.
- Pochi tipi diversi di plastica.
- Molti tipi diversi plastica.
- Ci sono molti più produttori.
- Ottimo per un estrusore diretto.
- Non molto ben collaudato per un estrusore bowden (alcuni esperti si opporranno, ma posso solo rispondere a questo: provalo e poi ne discuteremo).
Quindi andiamo! Gli articoli sul montaggio della stampante verranno pubblicati a intervalli di due settimane, in termini di contenuto, ho delineato approssimativamente il seguente piano:
1. Questo post è introduttivo. Acquistando tutto ciò di cui hai bisogno.
2. Assemblaggio della stampante. Prima parte. Carrozzeria e meccanica.
3. Assemblaggio della stampante. Seconda parte. Elettronica.
4. Configurazione del firmware e della stampante - Marlin.
5. Configurazione del firmware e della stampante - Repetier-Firmware.
1. Alloggi tra cui scegliere materiale in fogli Spessore 6 mm (compensato, MDF, acrilico, policarbonato monolitico, ecc.).Cosa devi acquistare:
Il prezzo del compensato è di circa 1200-2000 rubli. Personalmente, lo faccio.
Se qualcuno dubita della custodia in compensato, ecco una piccola prova della sua affidabilità, mentre questo si può fare anche durante la stampa, nella foto c'è la mia stampante da:
2. La base del tavolo è in alluminio: il prezzo è diverso da 700 rubli, lo faccio. Può essere fatto di compensato, ma non mi piace, ci sono disegni di un tavolo del genere, devi usare LM12LUU invece di LMK12LUU e fare un adattatore o cercare un altro dado per la vite trapezoidale.
3. Il vetro per la tavola può essere ordinato in un normale laboratorio di vetro - 4 mm - 100-120 rubli, disegno
4. LM6LUU - 2 pezzi - 325 rubli.
5. LMK12LUU - 2 pezzi - 680 rubli.
6. Cuscinetti F688 - 8 pezzi - 217 rubli per 10 pezzi.
7. Alberi lunghi 6 mm - 300,5 e 320 mm, 1 pezzo ciascuno, puoi chiedere al venditore di tagliarlo a misura o tagliarlo tu stesso - 550 rubli.
8. Alberi 8 mm - 2 pezzi 348 mm, 2 pezzi 337 mm, puoi chiedere al venditore di tagliarlo a misura o tagliarlo tu stesso - 1.300 rubli.
9. Alberi da 12 mm - 2 pezzi da 339 mm ciascuno, puoi chiedere al venditore di tagliarlo a misura o tagliarlo tu stesso - 911 rubli.
10. Raccordo pneumatico - 1 pezzo 32 rubli per 1,75 o 3 mm.
11. Encoder o potenziometro - 1 pezzo - 40 rubli.
12. Doppia bobina 20 denti per albero 8 mm - 134 rubli.
13. HeatBed - 1 pezzo - 440 rubli.
14. Motori: sono necessari 4 pezzi (venduti in 5 pezzi per 3600 rubli). Vite trapezoidale - 480 rubli. Accoppiamento - 270 rubli per 5 pezzi, può anche essere stampato.
15. Boccole in rame con inserti in grafite, movimento centrale, cinghie lunghe e corte e molle della cinghia - 1 set - vendute in set per 1225 rubli (è possibile stampare i carrelli, utilizzare una normale cinghia GT2 senza molle, otterrai un piccolo risparmio) .
16. Ingranaggio di alimentazione - 1 pz - 217 rubli.
17. Alimentazione - 1 pz - 1.800 rubli.
18. HotEnd e3d v6 + Volcano in regalo - 765 rubli per 1,75 o 3 mm e barriera termica - 1 pezzo 44 rubli (la barriera termica è opzionale).
19. Parti di raffreddamento del dispositivo di raffreddamento - 2 pezzi - 136 rubli.
20. Tappi terminali con un piede lungo - 3 pezzi - 404 rubli per 10 pezzi.
21. Bobine GT2 20 denti per albero da 8 mm - 8 pezzi - 340 rubli.
22. Bobine GT2 20 denti per albero da 5 mm - 2 pezzi - 90 rubli.
23. Lettore di carte - 1 pz - 178 rubli
24. Arduino Mega 2560 + RAMPE 1.4 + A4988 (4 pezzi) - 1 set - 1.150 rubli.
25. Schermo 12864 - 1 pezzo -525 rubli.
26. Molla a dito dei cuscinetti anteriori VAZ - 4 pezzi - 100 rubli.
27. Tipi e tipi di connettori DuPont
28. Ammortizzatore - 1-2 pz. (opzionale) 230 rubli per 1 pz.
29. Interruttore retroilluminazione - 1 pz (opzionale). - 100 rubli per 5 pezzi.
30. Connettore per un cavo con un fusibile e un interruttore - 1 pz - 86 rubli (opzionale).
31. Treccia di cavi - 3 metri 8 mm - 300 rubli (opzionale).
32. Radiatori per conducenti - 4 pezzi (opzionale) - 10 pezzi 290 rubli.
33. Transistor - 1 pz - 246 rubli 5 pz. e Radiatore per il transistor - 1 pz - 53 rubli 3 pezzi (opzionale).
Invece di sostituire il transistor con RAMPS, è possibile utilizzare un relè automobilistico o a stato solido. Con un relè a stato solido, I e 39 hanno fili flessibili a trefoli con una sezione trasversale di 2,5 mm, circa 2 metri.
40. Termoretraibile per questi fili.
41. Prendo elementi di fissaggio e fili, se hai problemi con elementi di fissaggio in città, per il resto ci rivolgiamo allo stesso posto:
41.1. Vite M2,5x20 6 pz.
41.2. Vite M3x10 30 pz.
41.3. Vite M3x12 30 pz.
41.4. Vite M3x14 15 pz.
41.5. Vite M3x16 85 pz.
41.6. Vite M3x20 20 pz.
41.7. Vite M3x25 20 pz.
41.8. Vite M3x30 21 pz.
41.9. Vite M3x4 2 pz.
41.10. Vite M3X5 10 pz.
41.11. Vite M3X6 10 pz.
41.12. Vite M3X45 2 pz.
41.13. Vite M3x8 10 pz.
41.14. Dado M2.5 6 pz.
41.15. Dado M3 130 pz.
41.16. Dado autobloccante M3 35 pz.
41.17. Rondella M2.5 6 pz.
41.18. Corpo rondella o largo M3 17 pz.
42. Colla a caldo - 1 pz - 80 rubli (non necessario, recentemente i radiatori sono autoadesivi oppure puoi usare pasta termica)
43. Termistore da tavolo - 1 pezzo 59 rubli, vale la pena prendere con un margine, sono strappati, rotti, giacciono.
44. Cuscinetto 623ZZ - 1 pz - 80 rubli per 10 pz.
45. Gamba del mobile - 1 pz - 86 rubli (ci sono molti analoghi) o supporto per la bobina, può anche essere stampato.
46. Parti in plastica (consiglio di stampare tutto da ABS con riempimento al 100%), se non sei in grado di stampare, puoi ordinare, ad esempio,
Informazioni sul costruttore Hvatohod. Ora ci stiamo preparando per insegnare a persone di tutte le età come progettare ed elettronica nel nostro centro di coworking. Per questo, è anche necessario selezionare l'attrezzatura.
In base al compito assegnato dalla direzione, le macchine movimento terra devono soddisfare i seguenti requisiti:
Il costo non supera i 30 mila rubli
- architettura aperta (software e hardware)
- facilità di manutenzione e disponibilità delle parti
- sicurezza operativa
- la capacità di fabbricare prodotti complessi su di esso
- rimborso rapido
In precedenza, avevo più di 1,5 anni di esperienza nella stampa 3D. Pertanto, la scelta è stata fatta a favore di una stampante 3D.
Per le lezioni di design ed elettronica è stato scelto un set autoassemblaggio DIY(Do It Yorself), stampante 3D MC5 di MasterKit, creata sulla base di uno dei produttori russi di stampanti 3D:
Kit di montaggio, creato per venderlo da montare e addestrare. Sarà utilizzato per creare parti di se stesso (concetto RepRap), apparecchiature ausiliarie e formazione elettronica.
L'intero processo è abbastanza banale se il peso del cacciavite in mano non ti spaventa. C'è un'istruzione in lingua russa completamente comprensibile. Prima di iniziare il processo di assemblaggio, è meglio contrassegnare le parti in compensato con una matita per facilitare la percezione:
Durante l'assemblaggio del gruppo testina di stampa per collegare l'estrusore J-Head al corpo, si è verificato un momento controverso. Nelle istruzioni, devi mettere una rondella M8, ho provato diverse varianti, ma la J-Head penzola ancora:
Testina di stampa J-Head:
È stata trovata una soluzione temporanea utilizzando l'anello di puntatore laser, che ha messo al posto della rondella specificata:
Inoltre, non sono riuscito a trovare nei dettagli i fori indicati per il fissaggio del dado sul prigioniero dell'asse Z verticale e per i fili della testina di stampa:
Ma il processo non può essere interrotto. Utilizzando un trapano laser e punte da 3 mm e 8 mm, i 3 fori mancanti sono stati facilmente realizzati:
Prestare attenzione al driver del motore dell'estrusore. Tutti e 4 i miei driver erano A4988 (MP4988), quindi devono essere orientati con il trimmer nella stessa direzione, come mostrato nel diagramma. Non è necessario attivare le resistenze.
Vista della stampante 3D assemblata: 
Nascondi e fissa subito i fili - non lo consiglio. Sii un po' paziente.
La scheda di controllo utilizza un'architettura hardware e software aperta: Mastertronics (che era incluso nel kit) è un ibrido di Arduino MEGA 2560 e Ramps 1.4 shield per stampanti 3D:
Quindi sentiti libero di scaricare open source Software gratis: Repetier-host (per collegare un PC con una scheda di controllo della stampante 3D) e Arduino IDE (per completare il codice firmware del microcontrollore). Sulla complessità dell'impostazione di questo Software si parlerà nella seconda parte:
Dopo aver configurato il software, è possibile stampare:
Specialmente per Habr, Master Kit ha fornito un codice promozionale HABR, che offre uno sconto del 7% su qualsiasi ordine sul sito
La stampa 3D e le stampanti 3D sono in uso da tempo, di anno in anno il prezzo delle stampanti stesse, dei componenti e dei materiali di consumo è sempre più basso. Leggendo numerosi forum in cui i proprietari di famose stampanti di marca che costano da 50.000 a 250.000 rubli si lamentano degli stessi problemi di quelle economiche di autoassemblaggio, ho pensato. Se non c'è differenza, perché pagare di più? Ho già provato 2 set già pronti Stampanti 3D dalla Cina e la qualità è stata molto soddisfatta. Rimane solo punto interessante Cosa viene meno? Assemblare te stesso dai componenti o acquistare uno dei set?
Nella foto, la mia stampante della recensione precedente è ricoperta da un telaio in acciaio. In linea di principio, ho appena sostituito il telaio e basta, ma la stampante ha iniziato a sembrare molto migliore. Non è migliorato molto a digitare, prima che tutto fosse in ordine, ma mi ha spinto a fare alcune riflessioni. Perché è necessario prendere i set con un marchio, come se cinesi o europei, e pagarli in eccesso, anche se un po' nel caso della Cina, ma comunque. E se prendi componenti senza telaio e acquisti il telaio già qui in Russia? Non verrebbe meno?
Ho iniziato a cercare quello più economico su un noto sito e ne ho trovato uno adatto per 8.700 rubli. di. Il prezzo include già la consegna.
Diamo un'occhiata più da vicino a questo set.
La spina dorsale di qualsiasi stampante 3D è il cervello. I cervelli qui sono standard - Arduina Mega 2560 e lo scudo per esso - Rampe 1.4.
In linea di principio, questo è uno standard e la maggior parte delle stampanti è assemblata su questo schema. Anche le schede più costose, come MKS Gen o Base, hanno sostanzialmente lo stesso Arduino.
La cosa principale qui è guardare le rampe per la presenza di luoghi non saldati o, al contrario, afflussi extra, per questo motivo, molto spesso le persone hanno problemi. 
Ulteriore. Vedo che in questo set c'è uno schermo LCD2004 a quattro righe con un lettore di schede. Questa è un'aggiunta molto conveniente, non uso una stampante 3D + un computer da un anno ormai. Lancio un codice G per la stampa su una scheda di memoria e la stampante stampa offline.
La sciarpa rossa è un adattatore per rampe con cavi per questo schermo, è incluso nel kit, così come i cavi per lo schermo.
Driver, cavi, finecorsa. È tutto lì. I driver sono ordinari: DRV8825, finecorsa su schede, cavi senza treccia. Economico e allegro, ma efficace. I radiatori sono stati messi anche ai conducenti. I motori qui sono anche standard per la maggior parte delle stampanti 3D, questi sono motori passo-passo NEMA17.
Anche nel set è presente un elemento riscaldante per il tavolo: la scheda MK2A su base textolite. Per me, questo è un riscaldatore di maggior successo rispetto alla versione MK3, che è integrato su una piastra in alluminio. Il fatto è che stampo su vetro e non ho bisogno di uno strato aggiuntivo tra il vetro e il riscaldatore. MK2 si riscalderà più velocemente. 
E la corona questo insiemeè una testina di stampa a forma di clone di E3D versione 5. La testina viene fornita assemblata con un elemento riscaldante e un termistore. L'unica cosa che manca è un meccanismo di spinta per la plastica: un estrusore. E poiché ci sono 5 motori qui, significa che è necessaria solo una piccola parte dell'estrusore. Sotto questo elemento è necessario un estrusore di tipo Bowden, il che significa che la plastica verrà alimentata attraverso un tubo di PTFE a un ugello riscaldato. Nella foto non vedo un tubo in teflon, anche se il venditore scrive che è incluso, forse intende un tubicino in teflon all'interno della barriera termica.
Ora cosa manca nel set.
Bene, l'elemento principale mancante è la cornice. Ho acquistato 2 tipi di telai in acciaio da Nioz e Soberistanok. Il Nioz è più facile da montare e non richiede parti stampate, ma non ci sono bulloni inclusi. L'assemblatore inserisce i bulloni nel kit, ma il telaio stesso utilizza alcuni elementi stampati, senza stampante, che non sono così facili da ottenere. Entrambi i telai sono tagliati a Chelyabinsk e al prezzo di circa 3000-3500 rubli. senza verniciatura e peso 3-5 kg. consegnato da un'impresa di trasporti. Per la consegna da Chelyabinsk a Mosca, ho pagato poco meno di 600 rubli per il telaio.
C'è già un supporto motore sul telaio e viene utilizzato un buon ingranaggio in acciaio temprato con denti fini.
La cintura GT-2 può essere presa dallo stesso venditore: - 200 rubli, soprattutto perché ha già 2 bobine.
Consideriamo ora il kit di montaggio, ad esempio il più economico -.
Secondo il link, il produttore è indicato come Infitary, ma questo è sicuramente un clone del abbastanza popolare Annet A6, forse con qualche modifica.
Confrontiamolo con il set presentato sopra. Ci sono già viti trapezoidali e anche con ammortizzatori in alluminio. Viene installato un estrusore di tipo diretto più costoso e già con soffiaggio, che ha un effetto positivo quando si stampa con plastica PLA o HIPS.
Il tavolo riscaldante è più costoso - MK3, anche se MK2 è più attraente per me. La scheda di controllo non è un sandwich di Mega + Ramps, ma qualcosa di più impressionante, non c'è il nome della scheda nella descrizione, ma tutto sembra in ordine, assomiglia a qualcosa della linea MKS.
C'è anche uno schermo 2004 con un lettore di schede e inoltre c'è un supporto per una bobina con plastica.
Il prezzo per questo è di circa 14200r.
Cioè, risulta una differenza di circa 4000r. Che si abbina perfettamente al telaio in acciaio. E le stampanti con telaio in acciaio vengono già vendute per 25.000 rubli, ad esempio, nella stessa Chelyabinsk.
In linea di principio, sospettavo che prendere un kit di stampante 3D dai cinesi fosse più o meno come assemblarlo da solo in parti, solo nel kit tutto è già impostato e si incastra, e in una stampante autoassemblante dovrai anche capire cosa collegare e armeggiare con il firmware.
Rimane un'altra opzione per ottenere una stampante 3D economica: acquistare su Avito, ecc. tramite annunci, ma qui è necessario monitorare più spesso le bacheche alla ricerca di buone offerte e anche allora, di conseguenza, è possibile ottenere una copia problematica.
Fino al momento in cui una stampante 3D può essere acquistata in qualsiasi negozio di elettronica al prezzo di una cartuccia, e i prezzi delle stampanti 3D già pronte nei negozi online specializzati, per usare un eufemismo, sono sorprendenti. Pertanto, è più facile per una persona sana di mente realizzare una stampante 3D con le proprie mani da 4 motori e diversi pezzi di ferro venduti in qualsiasi centro edile per un paio di migliaia di rubli, riducendo così il budget per la costruzione di una stampante 3D di almeno due, o anche tutti e dieci una volta.
Anche noi non rimarremo indietro rispetto a quest'uomo con una testa e realizzeremo una stampante 3D con le nostre mani con i materiali disponibili!
Un lettore impreparato potrebbe inizialmente essere confuso dall'aspetto di una stampante 3D fatta in casa, ma voglio ricordarti che il punto della stampante 3D RepRap è che può stampare parti da sola. Pertanto, avendo inizialmente assemblato una stampante 3D con le tue mani da materiali improvvisati, aggiornerai gradualmente tutti i suoi dettagli e diventerai il proprietario di un bell'uomo di plastica, come nella foto. Bene, o qualche altro... qualunque cosa tu voglia 
Ho iniziato a creare una stampante 3D con le mie mani con un design legato alla classe dei robot Delta. Ho provato a creare una cosiddetta stampante 3D Delta. Ha una costruzione fai-da-te abbastanza semplice che è del tutto possibile renderlo abbastanza rigido da fornire alta precisione a velocità di stampa 3D sufficientemente elevate, tipiche delle stampanti 3D Dleta.
Come si può vedere dalla foto, tutti gli assi della stampante 3D Delta sono posti in parallelo su tre nervature di irrigidimento, che possono anche essere guide per i carrelli degli assali. Le nervature di irrigidimento formano un triangolo con angoli di 120°, formando la lettera latina Δ - Delta. Da qui il nome.
Ma per ora, ho temporaneamente bloccato la costruzione di una stampante 3D delta fai-da-te a causa del fatto che la sua testina di stampa richiede giunti sferici che costano almeno 300 rubli ciascuno. E ne hai bisogno 4 per ogni asse. Il totale è di 300 rubli X 4 pezzi X 3 assi = 3600 rubli per un solo cardine. È già un po' fuori budget, quindi ho assegnato il compito di ridurre il costo dei cardini per la stampante 3D Delta nel processo cerebrale in background.
Mentre questo processo è in corso, ho iniziato a realizzare una stampante 3D con le mie mani in uno schema di progettazione più tradizionale: sotto forma di un cubo con una disposizione ortogonale degli assi X e Y, nonché un tavolo elevatore riscaldato come l'asse Z. E durante il processo di progettazione, ho avuto alcune riflessioni su come ridurre al minimo le dimensioni dello spazio occupato da una stampante 3D sul desktop. Di conseguenza, dovrebbe risultare non meno compatto nell'area della stampante Delta e molto più piccolo in altezza. Un'altezza troppo alta è solo uno degli svantaggi delle stampanti 3D Delta.
Il corpo della mia prima stampante 3D è realizzato in truciolare laminato convenzionale. Puoi sempre acquistarlo in qualsiasi edificio centro commerciale o nelle aziende di segagione di truciolare. Quando costruisci una stampante 3D fai-da-te a forma di cubo, ottieni il vantaggio aggiuntivo di essere protetto dalle correnti d'aria, di cui spesso soffrono i modelli stampati in ABS. Non prestare attenzione ai fori rotondi nel muro: sono rimasti da un precedente progetto incompiuto e in effetti non dovrebbero essere lì.
Come puoi vedere, in coperchio superiore La scatola della stampante 3D ha una finestra per fornire plastica alla testina di stampa. Ho deciso di realizzare un estrusore remoto in modo da alleggerire il più possibile il peso della testina di stampa, lasciandovi solo un riscaldatore e un ugello (il cosiddetto “hot end” - HotEnd di una stampante 3D).
La testina di stampa stessa è appesa alle guide degli assi X e Y, anch'esse avvitate al coperchio superiore della stampante 3D. Quando realizzi una stampante 3D con le tue mani, dovresti provare a scegliere per l'installazione solo superfici piane ottenute con un metodo industriale. Quindi, ad esempio, la superficie del truciolare può essere considerata condizionatamente piana (che rientra in tolleranze di precisione accettabili). Pertanto, possiamo tranquillamente posizionare una guida a diverse estremità di questa superficie e considerarle parallele (piani in truciolare, ovviamente), senza la necessità di regolarle (impostare esattamente il parallelismo).
Imposteremo il parallelismo delle stesse guide su un altro piano utilizzando il carrello dell'asse X assemblato. Innanzitutto, spostiamo il carrello X lungo l'asse Y in una posizione estrema e pratichiamo i fori per i dispositivi di fissaggio, quindi guidiamo lungo l'asse Y in un'altra posizione estrema e perforare dall'altra estremità. Fissiamo i supporti delle guide con viti, spostando anche il carrello prima in una posizione estrema, poi in un'altra.
Nelle foto sopra è molto ben visibile anche il tavolo elevatore riscaldato. Questo è l'asse Z della nostra stampante 3D. È anche realizzato a mano da un normale pezzo di truciolare, in cui sono praticati dei fori agli angoli per il montaggio di cuscinetti a strisciamento che scorrono lungo quattro guide. Guide e cuscinetti a strisciamento sono ciò che molto probabilmente dovrai acquistare comunque.
Se vuoi realizzare una stampante 3D con le tue mani, riducendo al minimo il numero di componenti acquistati, le guide e i cuscinetti a strisciamento possono essere rimossi dalle vecchie stampanti a getto d'inchiostro. Solo un paio che ho trovato di recente nella spazzatura mentre portavo fuori la spazzatura. Ma sei sempre meno fortunato, quindi devi ancora comprare qualcosa
L'azionamento per lo spostamento del carrello lungo gli assi X e Y sono cinghie dentate azionate da motori passo-passo. C'è solo un motore passo-passo sull'asse X, perché ottiene il massimo Lavoro facile- per trasportare una testina di stampa, costituita da un HotEnd leggero. Lungo l'asse Y, funzioneranno già due motori passo-passo su cinghie dentate, ognuno dei quali tirerà il proprio lato del carrello dell'asse X. Quando si realizza una stampante 3D con le proprie mani, è meglio giocare sul sicuro ancora una volta ed eliminare le possibili distorsioni del carrello dovute a rigidità insufficiente, e la rigidità sarà sempre carente quando il massimo risparmio è in primo piano.
Se metti un solo motore sull'asse Y, posizionandolo su un lato del carrello dell'asse X, il secondo lato del carrello si muoverà a scatti lungo la guida. Posizionando due motori contemporaneamente su lati diversi del carrello dell'asse X, non solo assicureremo il movimento sincrono dei cuscinetti a strisciamento sulle guide, ma potremo anche correggere la perpendicolarità degli assi X e Y in qualsiasi momento manualmente ruotando uno dei motori, lasciando fermo l'altro. Pertanto, realizzando una stampante 3D con le nostre mani e mettendo due motori sullo stesso asse, ci lasciamo più spazio di manovra in termini di regolazione della precisione della stampante 3D.
Uno dei compiti più importanti quando si configura una stampante 3D con le proprie mani è regolare il parallelismo del piano XY e del piano del palco riscaldato che si muove lungo l'asse Z. In ogni punto del palco, l'ugello della testina di stampa deve essere esattamente alla stessa distanza dalla superficie di stampa. Ciò è necessario affinché durante la formazione del primo strato della parte, la plastica non si stacchi dal tavolo riscaldato. Se l'ugello è troppo lontano dal tavolo, la plastica semplicemente non può attaccarsi, il che può danneggiare l'intera parte.
Per garantire la possibilità di impostare il parallelismo del tavolo della stampante 3D, è reso regolabile dai quattro lati tramite viti, saldamente supportato da molle. La regolazione si effettua avvitando o svitando alternativamente le viti di regolazione nel momento in cui l'ugello si trova nelle immediate vicinanze della vite in corso di regolazione. Dovrai regolare più volte la testina di stampa della stampante 3D su ciascuna delle viti per impostare il piano in modo sufficientemente accurato.
Se non ti fidi davvero del tuo occhio, puoi utilizzare un normale foglio di carta per impostare la stessa distanza dall'ugello della testina di stampa alla fase di riscaldamento della stampante 3D. Se il foglio smette di muoversi sul tavolo, l'ugello lo ha già premuto e la vite di regolazione può essere lasciata in questa posizione.
Ora sull'asse Z, lungo il quale salirà lo stadio riscaldato della stampante 3D. La qualità finale della parte stampata dipende in gran parte dalla risoluzione dell'asse Z. Pertanto, più piccolo è il passo che l'asse Z può fornire, più dettagliata sarà la parte finale. Ma, comunque, verrà stampato molto più a lungo, lo decideremo già separatamente per ogni parte stampata. La cosa principale è che abbiamo l'opportunità di stampare nel modo più accurato possibile, se stiamo già realizzando una stampante 3D con le nostre mani.
Per fare ciò, l'azionamento dell'asse Z viene solitamente eseguito su una vite e non su una cinghia dentata. Se prendiamo come vite un prigioniero da costruzione con passo del filetto di 1 mm e un motore passo-passo con 200 passi per giro (motore standard con 1,8° per passo), allora il movimento teorico minimo dell'asse Z della nostra stampante 3D sarà 1/200 mm o 0,005 mm (5 micron)! In pratica un tale movimento è difficilmente realizzabile utilizzando guide standard e cuscinetti a strisciamento, quindi anche 0,05 mm ci bastano.
Ho deciso per il mio tavolo elevatore di installare due ingranaggi a vite da lati diversi e ruotarli con due motori passo-passo collegati in parallelo. Tale possibilità è già inclusa nella scheda RAMPS 1.4, che è diventata uno standard, in cui si suppone che due motori siano collegati all'asse Z contemporaneamente. Tuttavia, esiste il rischio di ottenere artefatti sulla parte finale sotto forma di gocce ondulate tra gli strati stampati. Ciò indicherà una rotazione non sincrona delle viti o qualche differenza nel passo della filettatura sulle viti. Dopotutto, un perno di costruzione è realizzato per unire due pannelli di cassaforma durante la colata di calcestruzzo, non per un asse della stampante 3D a micromovimento.
In ogni caso, se compaiono tali artefatti, sarà possibile ridisegnare il tavolo in un secondo momento, rimuovendo un asse e spostandolo solo su due guide, allungandole leggermente contemporaneamente. Cosa accadrà alla fine, leggi il mio TechnoBlog Dimanjy e resta sintonizzato.
A proposito, ho girato un breve video di una stampante 3D. La piattaforma elevatrice è mostrata in funzione. Sembra muoversi e non si incunea, anche se i motori sono piuttosto deboli: la corrente di avvolgimento è di soli 0,4 A e la coppia sull'albero è di 1,7 kg x cm, purché ci siano due motori e siano collegati in parallelo, io impostare una doppia corrente sul driver - circa 800 mA. questi non mi piacciono driver standard A4988: dopo aver smesso di ricevere i passaggi, la modalità di attesa viene attivata e la sua corrente supera significativamente la corrente nominale e i motori iniziano a riscaldarsi. Su un ingranaggio elicoidale, non è richiesta alcuna presa, ma non so come disattivarla su questi driver. Salda di nuovo i tuoi driver
Ed ecco un video di una stampante 3D in cui ho testato l'asse X. I movimenti sono piuttosto vivaci, ma il corpo oscilla un po'. Durante la stampa, ciò influirà sicuramente, quindi è necessario legare la custodia con maglioni triangolari che ne impediscano l'allentamento su questo piano. Per i mobili dell'armadio, a questo scopo viene solitamente utilizzata la parete posteriore in fibra di legno, che è inchiodata lungo l'intero perimetro e impedisce al corpo di barcollare in diagonale.
Ora sull'estrusore per la stampante 3D. Gli ho dedicato un articolo a parte, perché è una parte piuttosto responsabile di una stampante 3D. In questo articolo ti mostrerò come fare.
Aggiornamento dal 28/11/2015
Ha iniziato a rafforzare gli elementi strutturali. La rigidità di alcune guide non basta. Anzi, basterebbe, ma per questo è necessario effettuare fissaggi più massicci delle guide stesse, e questo sottrae preziosi centimetri di superficie utile su cui la carrozza potrebbe viaggiare. Voglio rendere il design durevole e compatto (anche se uno contraddice l'altro).
Per una stampante 3D economica, il compensato è un buon materiale da costruzione, ma la costruzione di travi quadrate in compensato è ancora una sfida, soprattutto se si utilizza un software gratuito come QCad per progettare una stampante 3D Ma, usando il pensiero spaziale, puoi ancora accumulare qualcosa del genere.
Grazie all'accuratezza della mia macchina CNC, posso ritagliare sedi per cuscinetti volventi e premerli con forza senza bisogno di elementi di fissaggio aggiuntivi (cavolo li togli da lì - devi rompere l'intera trave e girare una nuova uno). È molto più sicuro delle fascette di plastica che ho usato per la prima volta dopo aver visto le foto di progetti di stampanti 3D amatoriali su Internet.
Aggiornamento dal 3.12.2015
Il lavoro è in pieno svolgimento. Sono stato così ispirato dai risultati della costruzione di una stampante 3D in compensato che ho deciso di costruire una stampante 3D con le mie mani in compensato! Ma per un evento così responsabile, non ho più abbastanza immaginazione per la modellazione 2D di parti di stampanti 3D in QCAD, quindi sono passato alla modellazione 3D in FreeCAD. Certo, lo sviluppo della modellazione parametrica è lento, ma qualcosa sta già accadendo. Difficile da imparare - facile da combattere! Ecco come apparirà la mia stampante 3D in compensato:
La particolarità di questo progetto di stampante 3D sarà che contiene la possibilità di crescita nel vero senso della parola. La parte di stampa superiore verrà facilmente rimossa e riorganizzata in una scatola dell'asse Z più alta.
A proposito, come consigliato nei commenti, ho deciso di rivedere lo schema cinematico e provare CoreXY. Brevemente sui principali vantaggi della cinematica CoreXY:
1. Non trasportiamo motori con noi: sono montati rigidamente sul telaio. Da qui l'opportunità di ottenere accelerazioni irraggiungibili con la cinematica standard (quando devi portare con te il motore dell'asse X).
2. Il bilancio dei momenti sulla carrozza. Nessuna forza torsionale tendente a rompere la perpendicolarità degli assi X e Y.
Ecco, forse, tutti i vantaggi Ma già sono sufficienti per abbandonare la cinematica standard. Soprattutto perché le cinematiche CoreXY sono ora molto ben supportate nel popolare firmware Marlin. Proprio dalla primavera all'estate, gli sviluppatori stavano completando attivamente questa particolare cinematica.
Vediamo cosa succede.
Aggiornamento dal 9.12.2015
Bene, il lavoro sul corpo è quasi finito. Il taglio di prova sulla mia macchina CNC ha rivelato alcuni errori di progettazione, che correggo immediatamente nel file di progetto. Non ho mai fatto un progetto prima. Una stampante 3D fai-da-te è il mio primo progetto in cui ho applicato un approccio ingegneristico serio: prima pensa, poi fallo. Di solito faccio il contrario :)
Tuttavia, quello che sto ottenendo in questo momento mi piace. Si scopre che una stampante 3D in compensato adeguatamente progettata può essere abbastanza resistente. Sto anche iniziando a ricevere rispetto per un materiale come il compensato. Dovrò provare a farne qualcosa.
Ora tornando alla mia stampante 3D in compensato fatta in casa, voglio notare l'incredibile compattezza del mio design. Secondo l'area di base, si è rivelato esattamente come il mio desktop stampante laser! Per la casa, questo è tutto.
Tuttavia, non ho dimenticato le opportunità di crescita. Se guardi da vicino la foto della stampante 3D, puoi vedere che la parte superiore è rimovibile. È sufficiente svitare alcune viti e riorganizzare la parte di stampa su una scatola più alta e si possono stampare vasi alti. Maggiori dettagli sul design della mia stampante 3D in compensato possono essere trovati nell'articolo su.
Non resta che stringere la cinghia di distribuzione e installare la trasmissione a vite sull'asse Z. Eh si! Un altro estrusore
Aggiornamento dal 15/12/2015
Evviva! Ho realizzato una stampante 3D con le mie mani! Ora passiamo a .
- Guide (alberi lucidati Ф12 mm) 1,5 m = 1 080 RUB
- Cuscinetti lineari LM12UU - 6 pezzi x 150 rubli = 900 rubli
- Motori passo-passo Nema 17 - 4 pezzi x 750 rubli = 3 000 rubli
- Cintura GT2 300 cm a 300 rub/m = 900 rubli
- Pulegge 20 denti 3 pezzi per set = 840 rubli
- Controller (Arduino Mega 2560 r3 + Rampe 1.4 con driver stepper) = 2000 rubli
- Vetro con kapton 200 x 200 mm = 230 rubli
- Riscaldatore da tavolo 220 V 200 x 200 mm = 1000 rubli
- HotEnd E3D v5 con ugello da 0,3 mm, raccordo e tubo in PTFE = 2 200 sfregamenti
- Bloccare Alimentazione ATX 350 W= 650 rubli
- Foglio di compensato 8 mm = 300 rubli
- Viti Ф3 x 25, dadi, rondelle = 400 rubli
Totale: 13 500 rubli
Tutti i dettagli vengono acquistati in negozi specializzati a Mosca. Coloro a cui piace ordinare tutto in Cina potrebbero probabilmente risparmiare ancora di più.
Mi vengono periodicamente poste domande su "lamponi", "arance" e dove si trova in generale e perché. E qui comincio a capire che prima di scrivere istruzioni di installazione "strette", sarebbe bello parlare brevemente di come funziona generalmente questa cucina, dal basso verso l'alto e da sinistra a destra. Meglio tardi che mai, quindi la tua attenzione è invitata a una sorta di programma educativo su arduin, rampe e altre parole spaventose.
Il fatto che ora abbiamo l'opportunità di acquistare o costruire la nostra stampante 3D FDM a un prezzo ragionevole è dovuto al movimento RepRap. Non parlerò ora della sua storia e ideologia: ciò che è importante per noi ora è che è stato nell'ambito di RepRap che si è formato un certo "set da gentiluomini" di hardware e software.
Per non ripetermi, dirò una volta: nell'ambito di questo materiale, considero solo le stampanti 3D FDM "normali", non prestando attenzione ai mostri di proprietà industriale, questo è un universo completamente separato con le sue leggi. elettrodomestici con hardware e software "propri" rimarranno fuori dallo scopo di questo articolo. Inoltre, per "stampante 3D" intendo in tutto o in parte dispositivo aperto, le cui "orecchie" sporgono dal RepRap.
Parte prima: 8 bit sono sufficienti per tutti.
Parliamo dei microcontrollori a otto bit di Atmel con architettura AVR, in relazione alla stampa 3D. Storicamente, il "cervello" della maggior parte delle stampanti è un microcontrollore Atmel a otto bit con architettura AVR, in particolare l'ATmega 2560. E un altro progetto monumentale ^ il suo nome: Arduino è la causa di questo. Il suo componente software in questo caso nessun interesse: il codice Arduino è più facile da capire per i principianti (rispetto al solito C / C ++), ma funziona lentamente e consuma risorse gratuitamente.
Pertanto, quando gli arduinisti si imbattono in una mancanza di prestazioni, rinunciano all'idea o si trasformano lentamente in embedder (sviluppatori di dispositivi microcontroller "classici"). Allo stesso tempo, a proposito, non è assolutamente necessario lasciare l'hardware Arduino: esso (sotto forma di cloni cinesi) è economico e conveniente, inizia semplicemente a essere considerato non come un Arduino, ma come un microcontrollore con la tubazione minima necessaria.
Di fatto, Arduino IDE Viene utilizzato come set di facile installazione di un compilatore e un programmatore, il "linguaggio" Arduino nel firmware e non ha odore.
Ma divago un po'. Il compito del microcontrollore è di emettere azioni di controllo (eseguire il cosiddetto "calcio") secondo le istruzioni ricevute e le letture dei sensori. Molto punto importante: questi microcontrollori a bassa potenza hanno tutte le caratteristiche tipiche di un computer - in un piccolo chip c'è un processore, RAM, memoria di sola lettura (FLASH ed EEPROM). Ma se sul PC è in esecuzione un sistema operativo (e già "risolve" l'interazione tra hardware e numerosi programmi), allora sul "mega" abbiamo esattamente un programma che funziona direttamente con l'hardware. Lo è fondamentalmente.
Spesso puoi sentire la domanda sul perché non realizzano controller per stampanti 3D basati su un microcomputer come lo stesso Raspberry Pi. Sembrerebbe che la potenza di calcolo sia un carro, puoi subito realizzare un'interfaccia web e un sacco di comode chicche... Ma! È qui che entriamo nel temuto regno dei sistemi in tempo reale.
Wikipedia fornisce la seguente definizione: "Un sistema che deve rispondere a eventi in un ambiente esterno al sistema o agire sull'ambiente entro i limiti di tempo richiesti". Se è tutto a portata di mano: quando il programma lavora direttamente sull'hardware, il programmatore ha il pieno controllo del processo e può essere sicuro che le azioni si svolgeranno nella giusta sequenza, e che alla decima ripetizione qualcun altro non si incastrerà tra loro. E quando abbiamo a che fare con il sistema operativo, allora decide quando eseguire il programma utente e quando essere distratto lavorando con scheda di rete o schermo. Naturalmente, puoi influenzare il funzionamento del sistema operativo. Ma il lavoro prevedibile con la precisione richiesta può essere ottenuto non in Windows, e non in Debian Linux (che i micro-PC funzionano principalmente su variazioni), ma nel cosiddetto RTOS (sistema operativo in tempo reale, RTOS), originariamente sviluppato ( o modificati) per questi compiti. L'uso di RTOS in RepRap oggi è un terribile esotico. Ma se guardi agli sviluppatori di macchine CNC, c'è già un fenomeno normale.
Ad esempio, la scheda non è su un AVR, ma su un NXP LPC1768 a 32 bit. Si chiama Smoothieboard. Reliquie - molto, funzioni - anche.
E il fatto è che in questa fase dello sviluppo di RepRap, "8 bit saranno sufficienti per tutti". Sì, 8 bit, 16 MHz, 256 kilobyte di memoria flash e 8 kilobyte di RAM. Se non tutto, molto. E per chi non basta (questo accade, ad esempio, quando si lavora con un microstep di 1/32 e con visualizzazione grafica, così come con le stampanti delta, che hanno una matematica di movimento relativamente complessa), come soluzione vengono offerti microcontrollori più avanzati. Architettura diversa, più memoria, più potenza di calcolo. E il software funziona ancora principalmente "su hardware", anche se qualche flirt con RTOS si profila all'orizzonte.
Marlin e Mega: frequenza del segnale STEP
Prima di passare alla seconda parte e iniziare a parlare di elettronica RepRap. Voglio provare ad affrontare un punto controverso: potenziali problemi con il microstepping 1/32. Se in teoria stima, quindi in base a capacità tecniche la piattaforma delle sue prestazioni non dovrebbe essere sufficiente per muoversi a una velocità superiore a 125 mm / s.
Per testare questa proposta, ho costruito " banco di prova", ha collegato un analizzatore logico e ha iniziato a sperimentare. Il "supporto" è un classico sandwich "Mega + RAMPS" con un alimentatore da cinque volt convertito, è installato un driver DRV8825 (1/32). Non ha senso citando il motore e la corrente - i risultati sono completamente identici a "pieno" connesso, se c'è un driver e nessun motore, se mancano sia il driver che il motore.
L'analizzatore è un clone cinese di Saleae Logic, collegato al pin STEP del driver. Il firmware Marlin 1.0.2 è configurato come segue: velocità massima 1000 mm/s per asse, CoreXY, 160 passi per mm (questo è per un motore a passo 1,8, puleggia a 20 denti, cinghia GT2 e schiacciamento 1/32).
Tecnica sperimentale
Impostiamo una piccola accelerazione (100 mm/s) e iniziamo a muoverci lungo l'asse X di 1000 mm con diverse velocità target. Ad esempio, codice G G1 X1000 F20000. 20000 è la velocità in mm/min, 333,3(3) mm/s. E guardiamo cosa abbiamo con gli impulsi STEP.
Risultati generali
Cioè, partendo da una frequenza di interruzione di 10 kHz, otteniamo una frequenza effettiva fino a 40 kHz. Applicando un po' di aritmetica a questo, otteniamo questo:
fino a 62,5 mm/s - un passo per interruzione;
fino a 125 mm/s - due passi per interruzione;
fino a 250 mm/s - quattro passi per interruzione.
Questa è teoria. E in pratica? E se imposti più di 250 mm/s? Bene, ok, do G1 X1000 F20000 (333,3(3) mm/s) e analizzo il risultato. La frequenza degli impulsi misurata in questo caso è di quasi 40 kHz (250 mm/s). Logicamente.
A velocità superiori a 10000 mm/min (166,6(6) mm/s) ottengo costantemente cali di clock. Su entrambi i motori in modo sincrono (ricorda, CoreXY). Durano 33 ms, sono circa 0,1 s prima dell'inizio della diminuzione di velocità. A volte c'è lo stesso calo all'inizio del movimento - 0,1 dopo il completamento dell'aumento di velocità. In generale, si sospetta che scompaia costantemente a velocità fino a 125 mm / s, ovvero quando non vengono applicati 4 passaggi per interruzione, ma questo è solo un sospetto.
Come interpretare questo risultato - non lo so. Non si correla con influenze esterne - con la comunicazione porta seriale non corrisponde, il firmware è assemblato senza supporto per eventuali display e schede SD.
Pensieri
1. Se non provi a barare con Marlin, la velocità massima (1,8", 1/32, 20 denti, GT2) è 250 mm/s.
2. A velocità superiori a 125 mm / s (ipoteticamente) si verifica un problema tecnico con un guasto dell'orologio. Dove e come si manifesterà nel lavoro reale - non posso prevedere.
3. In condizioni più difficili (quando il processore calcola intensamente qualcosa), non sarà sicuramente migliore, ma piuttosto peggiore. Quanto è una domanda per uno studio molto più monumentale, perché sarà necessario confrontare i movimenti pianificati dal programma con gli impulsi effettivamente emessi (e catturati) - Non ho abbastanza polvere da sparo per questo.
Parte 2. Quartetto di passi.
Nella seconda parte parleremo su come il microcontrollore descritto in precedenza controlla i motori passo-passo.
Spostalo!
Nelle stampanti "rettangolari", è necessario fornire il movimento lungo tre assi. Supponiamo di spostare la testina di stampa in X e Z e il tavolo con il modello in Y. Questo è, ad esempio, il familiare Prusa i3, amato dai venditori cinesi e dai nostri clienti. O Mendel. Puoi muovere solo la testa in X e il tavolo in Y e Z. Questo è, ad esempio, Felix. Sono entrato quasi immediatamente nella stampa 3D (con MC5, che ha un tavolo XY e una testa Z), quindi sono diventato un fan dello spostamento della testa in X e Y e del tavolo in Z. Questa è la cinematica di Ultimaker , H-Bot, CoreXY.
In breve, ci sono molte opzioni. Assumiamo per semplicità di avere tre motori, ognuno dei quali è responsabile del movimento di qualcosa lungo uno degli assi nello spazio, secondo il sistema di coordinate cartesiane. In "pryusha", due motori sono responsabili del movimento verticale, questo non cambia l'essenza del fenomeno. Quindi, tre motori. Perché c'è un quartetto nel titolo? Perché devi ancora fornire plastica.
In gamba
I motori passo-passo sono tradizionalmente utilizzati. La loro caratteristica è un design complicato degli avvolgimenti dello statore, nel rotore viene utilizzato un magnete permanente (cioè non ci sono contatti relativi al rotore - nulla viene cancellato e non fa scintille). Un motore passo-passo, come suggerisce il nome, si muove in modo discreto. Il campione più comune all'interno di RepRap ha una dimensione NEMA17 (infatti il sedile è regolato - quattro fori di montaggio e una sporgenza con un albero, più due dimensioni, la lunghezza può variare), è dotato di due avvolgimenti (4 fili) e il suo giro completo consiste di 200 passi (1,8 gradi per passo).
Nel caso più semplice, la rotazione di un motore passo-passo avviene azionando successivamente gli avvolgimenti. Per attivazione si intende l'applicazione di una tensione di alimentazione di polarità diretta o inversa all'avvolgimento. In questo caso, il circuito di controllo (driver) non deve solo poter commutare "più" e "meno", ma anche limitare la corrente assorbita dagli avvolgimenti. Modalità commutata piena correnteè chiamato full-step e presenta uno svantaggio significativo: su basse velocità il motore gira terribilmente, a quelli leggermente più alti inizia a tremare. In generale, niente di buono. Per aumentare la scorrevolezza del movimento (la precisione non aumenta, la discrezione passi completi non scompare da nessuna parte!) Viene utilizzata una modalità di controllo microstepping. Sta nel fatto che la limitazione della corrente fornita agli avvolgimenti varia in modo sinusoidale. Cioè, un passo reale rappresenta un certo numero di stati intermedi: i micropassi.
Per implementare il controllo del motore micropasso, microcircuiti specializzati. All'interno di RepRap ce ne sono due: A4988 e DRV8825 (i moduli basati su questi microcircuiti sono generalmente chiamati allo stesso modo). Inoltre, i geniali TMC2100 stanno iniziando a insinuarsi qui. I driver per motori passo-passo sono tradizionalmente realizzati sotto forma di moduli con gambe, ma sono anche saldati alla scheda. La seconda opzione è meno conveniente a prima vista (non c'è modo di cambiare il tipo di driver e, se fallisce, si verificano emorroidi improvvise), ma ci sono anche dei vantaggi: di solito è implementata su schede avanzate controllo del programma corrente del motore e su schede multistrato con cablaggio normale, i driver saldati vengono raffreddati attraverso la "pancia" del chip sullo strato di rimozione del calore della scheda.
Ma, ancora, parlando dell'opzione più comune: un chip driver sul proprio circuito stampato con gambe. Ha tre segnali in ingresso: STEP, DIR, ENABLE. Altri tre pin sono responsabili della configurazione di microstepping. Applichiamo o non applichiamo loro un'unità logica impostando o rimuovendo i ponticelli (ponticelli). La logica del microstep è nascosta all'interno del chip, non abbiamo bisogno di entrarci. Si può ricordare solo una cosa: ENABLE consente al driver di lavorare, DIR determina il senso di rotazione e l'impulso applicato a STEP indica al driver che è necessario eseguire un micropasso (secondo la configurazione specificata dai jumper).
La principale differenza tra DRV8825 e A4988 è il supporto per la divisione del passo 1/32. Ci sono altre sottigliezze, ma questo è sufficiente per cominciare. Sì, i moduli con questi chip vengono inseriti nei pad della scheda di controllo in diversi modi. Bene, è successo in termini di layout ottimale delle schede dei moduli. UN utenti inesperti laccio
In generale, maggiore è il valore di frantumazione, più i motori funzionano in modo fluido e silenzioso. Ma allo stesso tempo, il carico sul "calcio del piede" aumenta - dopotutto, devi emettere STEP più spesso. Personalmente non conosco problemi quando si lavora a 1/16, ma quando si desidera passare completamente a 1/32, potrebbe già esserci una mancanza di prestazioni "mega". Il TMC2100 spicca qui. Questi sono driver che ricevono un segnale STEP con una frequenza come per 1/16, e loro stessi “pensano” fino a 1/256. Di conseguenza, abbiamo un liscio funzionamento silenzioso ma non senza inconvenienti. Innanzitutto, i moduli del TMC2100 sono costosi. In secondo luogo, personalmente (su un CoreXY autoprodotto chiamato Kubocore) ho problemi con questi driver sotto forma di passaggi saltati (rispettivamente, errore di posizionamento) ad accelerazioni superiori a 2000 - questo non è il caso di DRV8825.
Riassumendo in tre parole: ogni pilota ha bisogno di due gambe del microcontrollore per impostare la direzione ed emettere un impulso microstep. L'input di autorizzazione del conducente è generalmente comune a tutti gli assi: nel Repetier-Host è presente un solo pulsante di spegnimento del motore. Il microstepping è buono in termini di scorrevolezza del movimento e lotta contro risonanze e vibrazioni. La limitazione della corrente massima del motore deve essere regolata tramite le resistenze trimmer sui moduli driver. Se la corrente viene superata, otterremo un riscaldamento eccessivo dei driver e dei motori, se la corrente è insufficiente, si verificheranno dei salti.
Spotykach
RepRap non fornisce feedback sulla posizione. Cioè, il programma del controller di controllo non sa dove si trovano attualmente le parti mobili della stampante. Strano, ovviamente. Ma con la meccanica diretta e le impostazioni normali, funziona. Prima di stampare, la stampante sposta tutto ciò che è possibile nella posizione iniziale e da essa viene già respinta in tutti i movimenti. Quindi, il fenomeno opposto di saltare i passaggi. Il controller dà impulsi al conducente, il conducente prova a girare il rotore. Ma con un carico eccessivo (o una corrente insufficiente), si verifica un "rimbalzo": il rotore inizia a girare e poi ritorna posizione iniziale. Se ciò accade sull'asse X o Y, otteniamo uno spostamento del livello. Sull'asse Z: la stampante inizia a "spalmare" il livello successivo nel precedente, anche se niente di buono. Non è raro che si verifichi un salto sull'estrusore (a causa di ugello ostruito, sovralimentazione, temperatura insufficiente, troppo vicino al letto all'inizio della stampa), quindi abbiamo strati parzialmente o completamente non stampati.
Con come si manifesta il salto dei passaggi, tutto è relativamente chiaro. Perché sta succedendo? Ecco i motivi principali:
1. Troppo carico. Ad esempio, una cintura tesa. O guide oblique. O cuscinetti morti.
2. Inerzia. Per accelerare o decelerare rapidamente un oggetto pesante, è necessario dedicare uno sforzo maggiore rispetto a una variazione graduale della velocità. Pertanto, la combinazione di elevate accelerazioni con un carrello (o tavolo) pesante può causare salti durante una partenza brusca.
3. Impostazione errata corrente del conducente.
L'ultimo punto è generalmente un argomento per un articolo separato. In breve, ogni motore passo-passo ha un parametro come la corrente nominale. È nell'intervallo di 1,2 - 1,8 A per i motori comuni, quindi, con un tale limite di corrente, tutto dovrebbe funzionare bene per te. In caso contrario, i motori sono sovraccarichi. Se non ci sono passaggi da saltare con un limite inferiore, generalmente va bene. Quando la corrente diminuisce rispetto al valore nominale, il riscaldamento dei driver diminuisce (e possono surriscaldarsi) e dei motori (più di 80 gradi non sono consigliati), inoltre, il volume del "canto" degli stepper diminuisce.
Parte 3. Febbre.
Nella prima parte del ciclo, ho parlato di piccoli microcontrollori Atmel a 8 bit deboli dell'architettura AVR, in particolare della Mega 2560, che "governa" la maggior parte delle stampanti 3D amatoriali. La seconda parte è dedicata al controllo dei motori passo-passo. Ora - sui dispositivi di riscaldamento.
L'essenza di FDM (modellazione a deposizione fusa, marchio Stratasys, a tutti di solito non interessa, ma le persone prudenti hanno inventato FFF (fabbricazione di filamenti fusi) nella fusione strato per strato del filamento. La fusione avviene come segue: il filamento deve fondere in una determinata zona dell'estremità calda e il fuso, spinto dalla parte solida dell'asta, viene spremuto attraverso l'ugello. Quando la testina di stampa si muove, il filamento viene contemporaneamente estruso e levigato allo strato precedente dall'estremità dell'ugello.
Sembrerebbe che tutto sia semplice. Raffreddare parte superiore tubi di barriera termica, e quello inferiore è riscaldato e tutto va bene. Ma c'è una sfumatura. È necessario mantenere la temperatura dell'hotend con una discreta precisione in modo che cammini solo entro piccoli limiti. Altrimenti, otteniamo un effetto sgradevole: alcuni strati vengono stampati a una temperatura più bassa (il filamento è più viscoso), altri a una temperatura più alta (più liquido) e il risultato sembra un'oscillazione Z. E ora, abbiamo a tutta altezza sorge il problema di stabilizzare la temperatura del riscaldatore, che ha un'inerzia molto piccola - a causa della bassa capacità termica, qualsiasi "starnuto" esterno (tiraggio, ventola del ventilatore, non si sa mai cos'altro) o un errore di controllo porta istantaneamente a un notevole variazione di temperatura.
Qui invadiamo le sale della disciplina detta TAU (teoria controllo automatico). Non esattamente la mia specialità (specialista IT, ma un dipartimento di laurea in sistemi di controllo automatizzato), ma abbiamo tenuto un corso del genere, con un insegnante che mostrava diapositive su un proiettore e periodicamente ne dava di matto con commenti: "Oh, ho affidato questi studenti con lezioni in modulo elettronico traduci, hanno bloccato questi stipiti qui, beh, niente, lo capirai. Ok, ricordi lirici a parte, diamo il benvenuto al controller PID.
Non puoi scrivere sul controllo PID senza questa formula. Nel quadro di questo articolo, è solo per la bellezza.
Consiglio vivamente di leggere l'articolo, è scritto abbastanza chiaramente sul controllo PID. Se lo semplifichiamo completamente, l'immagine appare così: abbiamo un valore di temperatura target. E con una certa frequenza, otteniamo il valore della temperatura attuale e dobbiamo emettere un'azione di controllo per ridurre l'errore: la differenza tra il valore corrente e quello target. L'azione di controllo in questo caso è un segnale PWM al gate transistor ad effetto di campo riscaldatore (mosfet). Da 0 a 255 "pappagalli", dove 255 è la potenza massima. Per coloro che non sanno cosa sia PWM - la descrizione più semplice del fenomeno.
Così. Ogni "tatto" di lavoro con il riscaldatore, dobbiamo prendere una decisione sull'emissione da 0 a 255. Sì, possiamo semplicemente accendere o spegnere il riscaldatore senza preoccuparci del PWM. Diciamo che la temperatura è superiore a 210 gradi: non accenderla. Sotto 200 - abilita. Solo nel caso del riscaldatore hotend, una tale diffusione non ci si addice, dovremo aumentare la frequenza dei "cicli" di lavoro e si tratta di interruzioni aggiuntive, anche il funzionamento dell'ADC non è gratuito e noi hanno risorse di calcolo estremamente limitate. In generale, è necessario gestire in modo più accurato. Quindi controllo PID. P - proporzionale, I - integrale, D - differenziale. La componente proporzionale è responsabile della risposta "diretta" alla deviazione, la componente integrale - per l'errore accumulato, la componente differenziale - in risposta all'elaborazione del tasso di variazione dell'errore.
Per dirla ancora più semplice, il controller PID emette un'azione di controllo in base alla deviazione corrente, tenendo conto della "storia" e della velocità di variazione della deviazione. Raramente sento parlare della calibrazione del controller PID Marlin, ma esiste una tale funzione, di conseguenza otteniamo tre coefficienti (proporzionale, integrale, differenziale) che ci consentono di controllare con la massima precisione il nostro riscaldatore e non sferico nel vuoto. Chi lo desidera può leggere il codice M303.
Grafico della temperatura dell'hot end (Repetier-Host, Marlin)
Per illustrare l'inerzia estremamente bassa dell'hot end, ho appena soffiato su di esso.
Ok, si tratta dell'hotend. Tutti ce l'hanno quando si tratta di FDM / FFF. Ma ad alcuni piace il caldo, quindi c'è un grande e terribile, mosfet e rampe in fiamme, un tavolo riscaldante. Da un punto di vista elettronico, tutto è più complicato che con un hot end: la potenza è relativamente grande. Ma dal punto di vista del controllo automatico, è più semplice: il sistema è più inerte e l'ampiezza di deviazione consentita è maggiore. Pertanto, al fine di risparmiare risorse di calcolo, la tabella è solitamente controllata secondo il principio del bang-bang ("puff-puff"), ho descritto questo approccio sopra. Anche se la temperatura non ha raggiunto il massimo, riscaldiamo del 100%. Quindi lasciarlo raffreddare a un minimo accettabile e riscaldarlo di nuovo. Noto anche che quando si collega una tavola calda tramite un relè elettromeccanico (e questo viene spesso fatto per "scaricare" il mosfet), solo il bang-bang è un'opzione valida, non è necessario PWM il relè.
Sensori
Infine - su termistori e termocoppie. Il termistore cambia la sua resistenza con la temperatura, è caratterizzato da una resistenza nominale a 25 gradi e da un coefficiente di temperatura. Il dispositivo infatti è non lineare e nello stesso "marlin" sono presenti tabelle per convertire in temperatura i dati ricevuti dal termistore. La termocoppia è un raro visitatore di RepRap, ma si imbatte. Il principio di funzionamento è diverso, la termocoppia lo è Sorgente EMF. Bene, cioè produce una certa tensione, il cui valore dipende dalla temperatura. Non si collega direttamente a RAMPS e schede simili, ma esistono adattatori attivi. È interessante notare che nel "marlin" sono fornite anche tabelle per termometri a resistenza in metallo (platino). Non è una cosa così rara nell'automazione industriale, ma se si trova "dal vivo" in RepRap - non lo so.
Parte 4. Unità.
Una stampante 3D funzionante sul principio FDM/FFF è composta, infatti, da tre parti: meccanica (spostare qualcosa nello spazio), dispositivi di riscaldamento ed elettronica che controlla il tutto.
In termini generali, ho già detto come funziona ciascuna di queste parti e ora proverò a speculare sull'argomento "come è assemblato in un unico dispositivo". Importante: descriverò molto dal punto di vista di un artigiano casalingo che non è dotato di macchine per la lavorazione del legno o dei metalli e opera con martello, trapano e seghetto. Eppure, per non spruzzare, fondamentalmente sul "tipico" RepRap - un estrusore, area di stampa di circa 200x200 mm.
Meno variabile
L'originale E3D V6 e il suo prezzo molto scortese.
Inizierò con i riscaldatori, non ci sono molte opzioni popolari qui. Oggi, l'hotend E3D è il più comune tra i fai-da-te.
Più precisamente, il suo cloni cinesi qualità molto fluttuante. Non parlerò della sofferenza lucidando una barriera interamente metallica o usando un tubo Bowden "fino all'ugello": questa è una disciplina separata. Per piccola esperienza personale - una buona barriera metallica funziona alla grande con ABS e PLA, senza una sola rottura. Una cattiva barriera di metallo funziona bene con l'ABS e in modo disgustoso (fino a "non c'è modo" - con PLA), e in questo caso è più facile mettere una barriera termica altrettanto cattiva, ma con un inserto in teflon.
In generale, gli E3D sono molto convenienti - puoi sperimentare sia le barriere termiche che i riscaldatori - sono disponibili sia "piccoli" che Volcano (per ugelli spessi e stampa brutale veloce). Anche la divisione condizionale, tra l'altro. Ora uso Volcano con un ugello 0,4. E alcuni inventano un manicotto distanziatore e lavorano tranquillamente con ugelli corti di un normale E3D.
Programma minimo: acquista un tipico kit cinese "E3D v6 + riscaldatore + set di ugelli + dispositivo di raffreddamento". Bene, ti consiglio subito un pacchetto di diverse barriere termiche, così quando si tratta di questo, non devi aspettare il pacchetto successivo.
Il secondo riscaldatore non è un secondo hot end (anche se non è neanche male, ma non ci tufferemo), ma un tavolo. Puoi classificarti tra i cavalieri della tavola fredda e non sollevare affatto la questione del riscaldamento più basso - sì, quindi la scelta del filamento si restringe, devi pensare un po' a fissare saldamente il modello sul tavolo, ma poi tu non saprà mai dei terminali carbonizzati della RAMPS, dei rapporti profondi con i fili sottili e del difetto dell'impronta del piede di elefante. Ok, lascia che il riscaldatore sia ancora attivo. Due opzioni popolari sono la fibra di vetro e l'alluminio.
Il primo è semplice, economico, ma curvo e "liquido", richiede il normale fissaggio a una struttura rigida e persino il vetro sopra. Secondo
Essenzialmente lo stesso scheda a circuito stampato, solo come substrato - alluminio. Buona rigidità propria, riscaldamento uniforme, ma più costoso.
Uno svantaggio non ovvio di un tavolo in alluminio è quando un cinese attacca male fili sottili ad esso. È facile sostituire i fili su un tavolo di textolite, avendo abilità di saldatura di base. Ma saldare 2,5 quadrati ai binari di una tavola di alluminio è un compito di livello avanzato, data l'eccellente conduttività termica di questo metallo. Ho usato un saldatore potente (che ha un manico di legno e una punta delle dita) e ho dovuto chiamare una stazione di saldatura ad aria calda per aiutarlo.
Il più interessante
Stampante 3D con cinematica "braccio robotico".
La parte più deliziosa è la scelta della cinematica. Nel primo paragrafo ho menzionato vagamente la meccanica come mezzo per "spostare qualcosa nello spazio". Ora, solo su cosa e dove trasferirsi. In generale, dobbiamo ottenere tre gradi di libertà. E puoi spostare la testina di stampa e il tavolo con la parte, quindi tutta la varietà. Ci sono progetti radicali con tavola fissa (stampanti delta), ci sono tentativi di utilizzare gli schemi delle fresatrici (tavola XY e testa Z), ci sono perversioni in genere (stampanti polari o meccanica SCARA mutuata dalla robotica). Puoi parlare a lungo di tutto questo caos. Quindi, mi limiterò a due schemi.
"Pryusha"
Portale XZ e tabella Y. Politicamente corretto chiamerò questo schema "meritato". Tutto è più o meno chiaro, realizzato cento volte, finito, modificato, messo su binari, ridimensionato nelle dimensioni.
L'idea generale è la seguente: c'è la lettera "P", lungo le gambe della quale scorre una traversa, azionata da due motori sincronizzati che utilizzano una trasmissione "vite-dado" (una modifica rara - con cinghie). Un motore è appeso alla traversa, che trascina il carrello a destra ea sinistra per la cintura. Il terzo grado di libertà è un tavolo che si muove avanti e indietro. Ci sono vantaggi del design, ad esempio, conoscenza su e giù o estrema semplicità nella realizzazione artigianale di materiali improvvisati. Sono noti anche gli svantaggi: il problema della sincronizzazione dei motori Z, la dipendenza della qualità di stampa da un massimo di due borchie, che dovrebbero essere più o meno uguali, è difficile accelerare per alte velocità(perché si sta muovendo un tavolo inerte relativamente pesante).
Z-tavolo
Durante la stampa, la coordinata Z cambia la più lenta e solo in una direzione. Quindi sposteremo il tavolo verticalmente. Ora dobbiamo capire come spostare la testina di stampa su un piano. C'è una soluzione al problema "nella fronte" - in effetti. prendiamo il portale "pryusha", lo mettiamo su un lato, sostituiamo i prigionieri con una cintura (e rimuoviamo il motore extra, sostituendolo con un ingranaggio), giriamo l'hot end di 90 gradi, voilà, otteniamo qualcosa come un MakerBot Replicator (non di ultima generazione).
In quale altro modo migliorare questo schema? È necessario raggiungere una massa minima di parti mobili. Se abbandoniamo l'estrusore diretto e alimentiamo il filamento attraverso il tubo, c'è ancora un motore X che deve essere fatto rotolare lungo le guide per niente. Ed è qui che entra in gioco il vero ingegno ingegneristico. In olandese, sembra un mucchio di alberi e cinghie in una scatola chiamata Ultimaker. Il design è stato portato al punto in cui molti considerano Ultimaker la migliore stampante 3D desktop.
Ma ci sono soluzioni ingegneristiche più semplici. Ad esempio, H-Bot. Due motori fissi, un nastro lungo, una manciata di rulli. E questo caso permette di muovere il carrello nel piano XY ruotando i motori in uno o dentro lati diversi. Carino. In pratica, impone maggiori requisiti di rigidità della struttura, il che complica alquanto la fabbricazione di fiammiferi e ghiande, soprattutto quando si utilizzano cuscinetti in legno.
Classico CoreXY con cinturini incrociati.
Di più schema complesso, con due cinghie e un gruppo di rulli più grande - CoreXY. Penso L'opzione migliore per l'implementazione, quando hai già raccolto il tuo "prushu" cinese, ma il prurito creativo non si è placato. Può essere realizzato in compensato, profili in alluminio, sgabelli e altri mobili non necessari. In linea di principio, il risultato è simile all'H-Bot, ma meno incline a incepparsi e torcere il telaio in un corno di ariete.
Elettronica
Se hai bisogno di risparmiare denaro, Mega + RAMPS nella versione cinese è semplicemente fuori concorso. Se non ci sono conoscenze speciali in elettronica ed elettronica e i nervi non sono superflui, allora è meglio guardare a schede più costose, ma ben fatte di Makerbase o Geeetech.
Le principali piaghe del sandwich sotto forma di transistor di uscita "sbagliati" e l'alimentazione dell'intera fattoria collettiva a cinque volt attraverso uno stabilizzatore su Scheda Arduino guarito lì. Se parliamo di opzioni completamente alternative, allora sto aspettando l'opportunità di acquistare una scheda LPC1768, ad esempio, la stessa MKS SBase, e divertirmi con ARM a 32 bit e firmware Smoothieware. E in parallelo, sto studiando lentamente il firmware Teacup in relazione ad Arduino Nano e Nanoheart.
Fai da te
Bene, diciamo che decidi di accecare la tua bici. Non ci vedo niente di sbagliato in questo.
In generale bisogna partire dalle possibilità economiche e da quanto si può trovare in un garage o in una cantina. E anche dalla presenza o meno di accesso alle macchine e dal raggio di curvatura delle lancette. In parole povere, c'è l'opportunità di spendere 5 mila rubli - beh, ce la facciamo con il minimo indispensabile. Per una dozzina, puoi già vagare un po', e avvicinandoti al budget a 20mila praticamente ti scioglie le mani. Naturalmente, l'opportunità di acquistare un costruttore cinese di pryusha rende la vita molto più semplice: puoi sia comprendere le basi della stampa 3D sia ottenere uno strumento eccellente per lo sviluppo di una pistola semovente.
Inoltre, la maggior parte dei dettagli (motori, elettronica, parte della meccanica) migreranno facilmente al progetto successivo. In breve, compriamo spazzatura acrilica, finiamo di segare in uno stato sano di mente, stampiamo parti per la stampante successiva, utilizziamo quella precedente per i pezzi di ricambio, insapona, risciacqui, ripeti.
Inizia a costruire Kubocore 2.
Probabilmente è tutto. Forse si è rivelato un piccolo galoppo. Ma è difficile cogliere l'immensità nel quadro di un materiale di rassegna generale in un modo diverso. Benchè, link utili per riflessione, ho lanciato, il cercatore lo troverà in qualsiasi modo. Domande e aggiunte sono tradizionalmente benvenute. Ebbene sì, nel prossimo futuro ci sarà una continuazione - già circa soluzioni specifiche e rastrelli come parte della progettazione e costruzione di Kubocore 2.
