Изготовление 3д принтера своими руками. Уделяем внимание экструдеру. Откуда все взято

3D печать и 3D принтеры уже давно вошли в обиход, из года в год цена на сами принтеры, комплектующие и расходные материалы падает все ниже и ниже. Читая многочисленные форумы, где владельцы именитых брендовых принтеров стоимостью от 50 000 до 250 000р., жалуются на те же проблемы, что и на дешевых само сборных, я задумался. Если разницы нет, зачем платить больше? Я уже опробовал на практике 2 готовых набора 3D-принтеров из Китая и качеством остался весьма доволен. Остается один интересный момент, что же выходит дешевле? Собрать самому из комплектующих или купить один из наборов?

На фото мой принтер из предыдущего обзора - , переодетый в стальную раму. В принципе я только заменил раму и всё, но принтер стал выглядеть намного лучше. Печатать он особо лучше не стал, до этого и так было все в порядке, но на определенные мысли меня это натолкнуло. Почему обязательно нужно брать наборы с брендом, будто китайский или европейский и переплачивать им, пускай и немного в случае с Китаем, но все же. А если взять комплектующие без рамы, а раму купить уже тут в России? Не выйдет ли это дешевле?
Я начал искать самый дешевый на всеми известном сайте и нашел подходящий за 8 700р. примерно. Цена уже с доставкой.

Давайте рассмотрим этот набор подробнее.

Основа любого 3D-принтера это мозги. Мозги тут стандартные - Arduina Mega 2560 и шилд для нее – Ramps 1.4.
В принципе это стандарт и большинство принтеров собраны на этой схеме. Более дорогие платы, например MKS Gen или Base так же в своей основе имеют ту же Arduin"у.
Главное тут посмотреть Ramps на наличие не пропаянных мест или наоборот лишних наплывов, из-за этого чаще всего у людей бывают проблемы.

Далее. Я вижу в данном наборе присутствует четырехстрочный экран LCD2004 с карт-ридером. Это очень удобное дополнение, я уже год не пользуюсь связкой 3D-принтер + компьютер. Закидываю G-код для печати на карту памяти и принтер печатает автономно.

Красная платка это переходник для Ramps с выводами под этот экран, она есть в комплекте, как и провода для экрана.

Драйвера, провода, концевые выключатели. Это все есть. Драйвера обычные – DRV8825, концевые выключатели на платах, провода без оплетки. Дешево и сердито, но эффективно. К драйверам так же положили радиаторы. Моторы тут так же стандартные для большинства 3D-принтеров, это шаговые моторы NEMA17.

Так же в наборе есть нагревательный элемент для стола – плата МК2А на текстолитовой основе. Для меня это более удачный нагреватель чем версия МК3, который интегрирован на алюминиевую пластину. Дело в том, что я печатаю на стекле и дополнительная прослойка между стеклом и нагревателем мне ни к чему. МК2 быстрее будет нагреваться.


И венцом данного набора является печатающая голова в виде клона E3D версии 5. Голова идет в собранном виде с нагревательным элементом и терморезистором. Недостает только проталкивающего механизма для пластика - экструдера. А так как моторов тут 5, значит нужна только небольшая часть экструдера. Под этот элемент необходим экструдер типа боуден, это значит пластик будет подаваться по ПТФЕ трубке к нагретому соплу. ПТФЕ трубки я на картинке не вижу, хотя продавец пишет что она в комплекте, возможно он имеет в виду маленькую тефлоновую трубку внутри термобарьера.

Теперь чего недостает в наборе.

Ну основной недостающий элемент – это рама. Я покупал 2 типа стальных рам от Nioz и Soberistanok. Nioz собирается легче и не требует никаких печатных элементов, но в комплекте нет болтов. Соберистанок кладет в комплекте болты, но сама рама использует несколько напечатанных элементов, не имея принтера, которых не так просто достать. Обе рамы вырезаны в Челябинске и при цене примерно 3000-3500р. без покраски и весе 3-5 кг. доставляются транспортной компанией. За доставку из Челябинска в Москву за раму я отдал чуть менее 600р.

Тут уже присутствует крепление мотора к раме и используется хорошая каленая стальная шестерня с мелкими зубьями.

Ремень GT-2 можно взять у того же продавца: - 200р., тем более он уже с 2-мя шпулями.

Теперь рассмотрим набор для сборки, например самый дешевый – .
По ссылке производитель указан как Infitary, но это точно клон достаточно популярного Annet A6, возможно с некоторыми доработками.

Давайте сравним его с набором представленным выше. Тут уже есть трапециевидные винты и даже с алюминиевыми демпферами. Установлен более дорогой экструдер типа Direct и уже с обдувом, что положительно сказывается при печати пластиками типа PLA или HIPS.
Нагревательный стол более дорогой – МК3, хотя МК2 для меня более привлекательный. Плата управления не бутерброд из Mega + Ramps а что-то посолиднее, в описании нет названия платы, но на вид там все в порядке, напоминает что-то из линейки MKS.

Присутствует так же экран 2004 с картридером и дополнительно имеется подставка для катушки с пластиком.

Цена за такой примерно 14200р.

То-есть получается разница в примерно 4000р. Что как раз соответствует стальной раме. А принтеры со стальной рамой продают уже за 25 000р., например, в том же Челябинске.

В принципе я подозревал, что взять набор 3D-принтера от Китайцев выходит примерно так же как собирать самому по частям, только в наборе уже все налажено и подходит друг к другу а в самосборном принтере придётся еще и разобраться что куда подключить и повозиться с прошивкой.

Еще один вариант получить недорогой 3D-принтер остается – покупка на авито и пр. через объявления, но тут нужно чаще мониторить доски объявлений в поисках хороших предложений, да и то, в итоге можно получить проблемный экземпляр.

О конструкторе Хватоход. Сейчас идет подготовка к обучению людей разного возраста конструированию и электронике, в нашем коворкинг-центре. Для этого так же необходимо подобрать оборудование.

Согласно поставленной руководством задаче, оборудование для конструирования должно отвечать следующим требованиям:

Стоимость не более 30 тысяч рублей
- открытая архитектура (программная и аппаратная)
- простота в обслуживании и доступность деталей
- безопасность эксплуатации
- возможность изготовления на нем сложных изделий
- быстрая окупаемость

Ранее у меня был опыт работы в сфере 3D-печати более 1,5 лет. Поэтому выбор был сделан в пользу 3D-принтера.

Для занятий конструированием и электроникой был выбран набор для самостоятельной сборки DIY(Do It Yorself), 3D-принтер MC5 от МастерКит, созданный на базе одного из российских производителей 3D-принтеров:

Набор для сборки, создан для того чтобы его продать собрать и обучать. Он будет использоваться для создания деталей самого себя (RepRap концепция), вспомогательного оборудования и обучения электроники.

Весь процесс достаточно тривиален, если вес отвертки в руке вас не пугает. Имеется вполне понятная, русскоязычнаяинструкция . Перед началом процесса сборки, детали из фанеры лучше пометить карандашом для удобства восприятия:

При сборке узла печатающей головки в присоединении экструдера J-Head к корпусу, встретился спорный момент. В инструкции необходимо подложить шайбу М8, перепробовал разные варианты, но головка J-Head таки болталась:

Печатающая головка J-Head:

Временное решение было найдено при помощи кольца от лазерной указки, которую подложил вместо указанной шайбы:

Так же, мне не удалось обнаружить указанных отверстий в деталях для фиксации гайки на шпильке вертикальной оси Z и для проводов от печатающей головки:

Но процесс не остановить. При помощи лазера дрели и сверл на 3 мм и 8 мм, легко проделаны отсутствующие 3 отверстия:

Обратите внимание на драйвер двигателя экструдера. У меня все 4 драйвера были А4988 (MP4988), поэтому они должны быть ориентированы подстроечным резистором в одном направлении, как показано на схеме. Резисторы крутить не надо.

Вид собранного 3D принтера:

Провода прятать и крепить сразу - не советую. Потерпите немного.

Плата управления использует открытую аппаратную и программную архитектуру: Mastertronics (именно она была в комплекте) это гибрид Arduino MEGA 2560 и шилда для 3D-принтеров Ramps 1.4:

Поэтому смело качаем open source бесплатный софт: Repetier-host (для связи ПК с платой управления 3D-принтером) иArduino IDE (Для допиливания кода прошивки микроконтроллера). О тонкостях настройки этого программного обеспечения будет рассказано во второй части:

После настройки софта можно будет печатать:

Специально для хабра Мастер Кит предоставил промо-код HABR, который дает скидку 7% на любой заказ на сайте

(адаптер в комплекте).

ЗАКАЗ

Приобретать платы в оригинале мне показалось слишком дорого. Съэкономить на пайке много по подсчетам также не получится. Соответственно заказ сделал на e-bay. При этом прекрасно осознавал, что платы могут оказаться весьма посредственного качества. Рискнул! Три недели ожидания, и платы у меня в руках.

ТЕСТИРОВАНИЕ

Первым делом, по привычке, платы подверглись тщательному визуальному осмотру. Первая попалась в руки Arduino MEGA 2560 R3 ATmega2560. Она оказалась весьма приемлемого качества.
За ней — RAMPS 1.4. И тут огромное разочарование — сильно окислившиеся (даже проржавевшие) контакты силового разъема.

При высоких токах оставлять такое безобразие мне показалось неправильным!!! Пришлось аккуратно выпаять разъем. На фото он синего цвета. И запаять найденный в закромах подобный (на фото зеленый). Совет для тех, кому попадется эта засада — перед тем как выпаивать корпус разъема лучше «раскусить» бокорезами . Контактный площадки платы, да и проводники, выполнены достаточно хорошо. Плата успешно пережила «ремонт». Перед отмывкой еще раз просмотрел пайки. В результате обнаружил, что вокруг штыревых контактов большое количество шариков припоя. Замочил плату в спирте на 20 минут и хорошо промыл…


Затем попытался соединить силовую плату с контроллером. Вышло! Но с большим трудом. Во-первых ответные разъемы плохо совпадают:(. Во-вторых корпус разъема питания контроллера уперся в «ногу» разъема питания силовой платы (на фото справа) — пришлось скусить «ногу» бокорезами !


После установки силовой платы приступил к монтажу плат драйверов шаговых двигателей. Габаритные размеры этих плат оказались слишком большими и платы мешали друг другу!!! Пришлось поработать надфилем. Пока обтачивал контура, отвалились радиаторы:)… Либо мне так не везет, либо не понятно на что эти радиаторы установили! Пришлось приклеить их на место теплопроводящим клеем .


После «приятных мучений» с силовой платой в руках оказалась интерфейсная плата. А вот здесь обнаружился брак, который после включения питания мог привести к краху! Индикатор напаяли без установки стоек и посредством короткого разъема. В результате чего корпус ЖКИ панели замкнул контакты входящего разъема!!!


По хорошему, неплохо бы перепаять индикатор. Но из-за отсутствия времени на поиски высокого разъема PLS решил временно установить сложенный лист бумаги (на фото).
После того как подправил все косяки, подключился к USB порту — вспышки с хлопками не случилось! Значит пришло время заливать прошивку.
Остановился я на проекте Marlin . К моему восторгу исходники прекрасно закомментированы… Настройка индивидуальной прошивки осуществляется через включение/выключение нужных описаний в исходном коде. Настраиваем, компилируем, прошиваем, включаем.


Программа пошла. Но из-за отсутсвия датчика температуры остановилась на ошибке (снизу дисплея). Нашел подходящий термодатчик, установил. Контроллер полностью заработал — «Mendel is ready». Настало время подключить приводы и протестировать соединение с компьтером. Как подобрать шаговые приводы можно посмотреть . В моем проекте использованы, показанные на фото ниже.

Убедившись в рабтоспособности электронных узлов платы концентрируемся на сборке корпуса принтера…

РАЗМЕЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОНИКИ

Корпус собран! Начнем раскидывать электронику… Если с корпусом все было достаточно прозрачно, то с размещением электронных узлов пришлось основательно поразмыслить. Просмотрев большое количество инструкций по сборке подобных принтеров, мне бросилось в глаза отсутствие информации в них о том каким образом размещать электронику и, что не менее важно, как тянуть провода. Бросать на самотек и вешать провода без разбору мне не захотелось. Свободное «болтание» проводов может привести к самым непредсказуемым последствиям.

БЛОК ПИТАНИЯ И ПЛАТЫ УПРАВЛЕНИЯ

Блок питания, как и в основной массе подобных устройст, расположил на правой боковой стойке каркаса. Отверстия для крепления сделал по-месту, обмеряя расположение крепежных отверстий БП. Здесь хочу отметить, что мне попался достаточно удачный БП. Мощность 250Вт в относительно маленьком корпусе.


Сборку из плат разместил на левой боковой стойке. На всех платах крепежные отверстия настолько тесно расположены, что проводники находятся даже под головкой винта. По этой причине пришлось нарезать стойки и шайбы для крепления плат из силиконового шланга. Для ускорения процесса использовал обычный разводной ключ. Зажимал шланг в нем, вытягивал на необходимую длину и резал концелярским ножом.


Для разметки пришлось разобрать сборку. Далее по плате ARDUINO разметил и просверлил крепежные отверстия. Затем установил плату ARDUINO на винты в центре платы (досупа в сборке к ним не будет).

После этого установил плату RAMPS и закрепил оставшиеся винты через силиконовые стойки и шайбы.


Для того, чтобы безопасно протянуть провода питания (12В) от БП, провод от мотора осей Y, Z и концевика оси Y к сборке плат, предварительно разместил на резьбовых шпильках обычные строительные кабельные каналы.

ДАТЧИКИ ПОЛОЖЕНИЯ НУЛЯ

Настало время устанавливать «нулевые» концевики. При выборе варианта крепления платы концевиков я остановился на детале . Конструкция мне показалась весьма удобной и проверять на моделях не стал. А на самом деле вышло, что подходит она исключительно для оси Z. Установил на ось Z. В качестве датчика концевика оси использовал полоску из нержавейки, приклееную клеевым пистолетом как показано на фото.

Далее пришлось долго поломать голову над тем как установить концевики на оси Y и X. C осью Y оказалось проще — удалось приспособить держатель, который установил на ось Z. Закрепил его стяжками к резьбовой шпильке. В качестве датчика также поставил полосу из тонкой нержавейки. В таком варианте регулировать положение срабатывания концевика не представляется возможным (определяется длиной самого датчика).


А вот с установкой концевика X пришлось повозиться! Для начала сделал из текстолита переходник.
Затем сделал крепежные отверстия М3 в ДЕРЖАТЕЛЕ ПРИВОДА, установил концевик и отрегулировал его положение. Датчик снова сделал из полоски нержавейки, которую прикрутил снизу ДЕРЖАТЕЛЯ ЭКСТРУДЕРА (допустимо приклеить клеевым пистолетом).

НАГРЕВАТЕЛЬ СТОЛА

Перед установкой платы нагревателя (далее просто нагреватель) я долго прикидывал как пустить кабельный канал. Изучив конструкцию аналогичных принтеров понял, что «жгут» проводов от стола везде выполнен достаточно неудачно по причине касания деталей каркаса. В своем варианте этот момент я исключил (будет видно на фотографиях ниже).
Первым делом усадил термоусадку на оба конца подготовленного кабельного канала. На мой взгляд термоусадка придает жесткость кабельному каналу. Один конец закрепил на держателе стола с помощью стяжек как показано на фото.


После получения платы нагревателя я не стал детально ее осматривать. А вот перед монтажем решил осмотреть с пристрастием качество монтажа проводов. Итогом осмотра стало решение перепаять провода — провода были с явными разрывами жил и плохо залужены… В ситуации, когда предполагается движение стола и как следствие возможные изгибы у места пайки, необходимо качественное соединение!

Отпаял провода, отрезал поврежденные хвосты и, хорошо прогрев, залудил. Прогреть необходимо для того, чтобы провод залудился не только на зачищенном участке, но и под оплеткой. Подпаял провода на место и хорошо смыл остатки флюса спиртом.
Далее перешел к монтажу датчика температуры стола. На данном этапе важно аккуратно подпаять провода (в моем случае это МГТФ) и отформовать выводы, не повредив корпуса. Датчик устанавливается в отверстии в центре нагревателя и крепится полосками каптонового скотча. На этом этапе необходимо проконтроллировать, чтобы датчик не выступал за уровень платы нагревателя и выводы были надежно закреплены скотчем без замыканий.

Затем пропустил провода от датчика температуры в установленный кабельный канал и установил плату нагревателя на место. Провода нагревателя оказалось удобнее завести в кабельный канал сбоку как показано на фото.


Настало время собирать в «кучу» провода, идущие от экструдера. Этот узел не вызвал особых сложностей. Единственное, что я изначально не протянул провода для вентилятора! Но с моим экструдером понадобятся аж два вентилятора. Об этом я расскажу в статье «РАБОТА НАД ОШИБКАМИ». Закрепить кабельный канал возможно очень удобно как показано на фотографиях. При креплении по предложенной схеме не потребуется сверлить дополнительных отверстий…

Кабельные каналы закрепил на левой стойке. На этом этапе потребуется повозиться с дрелью. Как все закреплено можно увидеть на фотографиях ниже.

На последней фотографии хорошо видно как расположен кабельный канал стола. Как я и говорил раньше, удалось разместить его таким образом, чтобы он не касался деталей принтера при движении стола. То же самое можно сказать и про оставшиеся кабельные каналы.

Все провода на месте — можно начинать их соединять с платой. Потребовалось немного терпения и внимания для того, чтобы все соединялось именно как указано на схеме выше! Единственный момент, который не совпадает со схемой — это использование оптических датчиков положения. Нужно учесть еще одну линию — питание датчика (на плате предусмотрен контакт на том же разъеме).
Все провода на месте — можно переходить к принтера.

НАБОР ДЛЯ СБОРКИ

Полный набор электроники доступен в интернет-магазине по ссылке http://www.zdvstore.ru/prusa-electronic/ .
В набор включена плата контроллера, содержащая прошивку в которой учтены все особенности, описанные в моих статьях. Установив этот набор электроники, Вы сразу запустите принтер…

КАЧЕСТВО ЗАПЧАСТЕЙ С ALIEXPRESS (ДОПОЛНЕНИЕ ОТ 01-04-2016)

После посещения моего интернет-магазина мне часто задают вопрос о «завышенной» стоимости электроники на его прилавке! Я готов ответить на этот вопрос.

При покупке электроники на первый свой принтер мне достались вполне себе неплохие экземпляры (за исключением силовой платы RAMPs:). Вторичная покупка небольшой партии комплектующих привела меня в ужас!!!

И вот уже больше года я пытался найти хорошего поставщика электроники в Китае. За адекватные деньги надлежащий товар мне так и не удалось отыскать.

Скажу честно, что только Arduino MEGA 2560 R3 ATmega2560 и нагреватель стола MK2B DUAL POWER приходят в надлежащем виде за редким исключением. С остальными платами ну просто БЕДА! Особенно это касается плат RAMPs v1.4 и драйверов шаговых двигателей DRV8825. В независимости от продавца поступают приблизительно такие изделия:

Самый распространенный косяк — это неотмытая плата с огромным количеством припоя, размазанного по паяльной маске;(. Следующая беда в том, что в последнее время стали ставить на платы разъемы с контактами стального цвета. Эти контакты не «хотят» даже лудиться! Не говорю о нормальной пайке контактов. Особенно это относится к драйверам шаговых двигателей. Дальше идут всяческие «приколы», начиная с перевернутых разъемов (на фото выше:), заканчивая неправильно запаянными потенциометрами на платах индикатора.

Одним словом, мне приходится достаточно долго вычищать припой, пропаивать разъемы, исправлять косяки и отмывать платы!

Надеюсь, что на вопрос я дал исчерпывающий ответ:)!?

ВЫПУСК ПЛАТ RAMPs (ДОПОЛНЕНИЕ ОТ 01-04-2016)

Поскольку времени на восстановление плат уходит безумно много, я принял решение изготавливать часть электроники в России. На первую пору (пока отыщу поставщиков) сами печатные платы будут из Китая, но с мая 2016 уже отечественные.

Первыми пойдут силовые платы RAMPs v1.4 в двух модификациях. Различие в установленных на входе питания предохранителях. На одной плате предусмотрены самовосстанавливающиеся, на другой — плавкие автомобильные.

Помимо этого уже закупил партию транзисторов с сопротивлением открытого канала в 5 раз меньше, чем у установленных на оригинальных платах, и мощностью рассеивания 300 Вт.

Также для тех, кто любит возиться с паяльником в мае 2016 будут доступны наборы для сборки силовых плат обоих модификаций:).

Следите за анонсами на сайте и интернет-магазине!!!

Очевидно, что чем выше кол-во в изготавливаемой партии, тем ниже себестоимость и, соответственно, конечная стоимость. По этой причине буду рад принять заказы на изготовление силовых плат RAMPs v1.4 от тех, кто реализует запчасти для 3D принтеров — звоните, пишите…

КАК УМИРАЕТ RAMPs С ALIEXPRESS (ДОПОЛНЕНИЕ ОТ 27-04-2016)

В начале статьи описано как я перепаивал бракованные силовые разъемы на плате RAMPs. Напомню, это были разъемы для подключения нагревательных элементов хотэдов и стола. Входной разъем питания мне показался вполне себе приличным:).

Прошло чуть больше года… И… В самый «подходящий» момент, во время печати срочного заказа, срабатывает температурная защита прошивки! Принтер останавливается на середине детали…

Детальный осмотр показал прогоревший разъем входного питания.

Несмотря на то, что на плате стоит 9-ти амперный предохраниель (должен быть 11-ти амперный), выгорел котакт разъема. Пришлось убить время на перепайку. На место выгоревшего разъема установил подобный от DEGSON и снова в «бой».

Данная статья взята с зарубежного сайта и переведена мною лично. Предоставил эту статью .

Этот проект описывает конструкцию 3D принтера очень низкой бюджетной стоимости, который в основном построен из переработанных электронных компонентов.

Результатом является небольшой формат принтера менее чем за 100 $.

Прежде всего, мы узнаем, как работает общая система ЧПУ (по сборке и калибровке, подшипники, направляющие), а затем научим машину отвечать на инструкции G-кода. После этого, мы добавляем небольшой пластиковый экструдер и даем команды на пластиковую экструзию калибровки, настройки питания драйвера и других операций, которые дадут жизнь принтеру. После данной инструкции вы получите небольшой 3D принтер, который построен с приблизительно 80% переработанных компонентов, что дает его большой потенциал и помогает значительно снизить стоимость.

С одной стороны, вы получаете представление о машиностроении и цифровом изготовлении, а с другой стороны, вы получаете небольшой 3D принтер, построенный из повторно используемых электронных компонентов. Это должно помочь вам стать более опытным в решении проблем, связанных с утилизацией электронных отходов.

Шаг 1: X, Y и Z.

Необходимые компоненты:

• 2 стандартных CD / DVD дисковода от старого компьютера.
• 1 Floppy дисковод.

Мы можем получить эти компоненты даром, обратившись в сервисный центр ремонта. Мы хотим убедиться, что двигатели, которые мы используем от дисководов флоппи, являются шаговыми двигателями, а не двигатели постоянного тока.

Шаг 2: Подготовка моторчика

Компоненты:

3 шаговых двигателя от CD / DVD дисков.

1 NEMA 17 шаговый двигатель, что мы должны купить. Мы используем этот тип двигателя для пластикового экструдера, где нужны большие усилия, необходимые для работы с пластиковой нитью.

CNC электроника: ПЛАТФОРМЫ или RepRap Gen 6/7. Важно, мы можем использовать Sprinter / Marlin Open Firmware. В данном примере мы используем RepRap Gen6 электронику, но вы можете выбрать в зависимости от цены и доступности.

PC питания.

Кабели, розетка, термоусадочные трубки.

Первое, что мы хотим сделать, это как только у нас есть упомянутые шаговые двигатели, мы сможем припаять к ним провода. В этом случае у нас имеется 4 кабеля, для которых мы должны поддерживать соответствующую последовательность цветов (описано в паспорте).

Спецификация для шаговых двигателей CD / DVD: Скачать . .

Спецификация для NEMA 17 шагового двигателя: Скачать . .

Шаг 3: Подготовка источника питания

Следующий шаг заключается в подготовке питания для того, чтобы использовать его для нашего проекта. Прежде всего, мы соединяем два провода друг с другом (как указано на рисунке), чтобы было прямое питания с выключателем на подставку. После этого мы выбираем один желтый (12V) и один черный провод (GND) для питания контроллера.

Шаг 4: Проверка двигателей и программа Arduino IDE

Теперь мы собираемся проверить двигатели. Для этого нам нужно скачать Arduino IDE (физическая вычислительная среда), можно найти по адресу: http://arduino.cc/en/Main/Software .

Нам нужно, загрузить и установить версию Arduino 23.

После этого мы должны скачать прошивку. Мы выбрали Марлин (Marlin), который уже настроен и может быть загружен Marlin: Скачать . .

После того, как мы установили Arduino, мы подключим наш компьютер с ЧПУ контроллера Рампы / Sanguino / Gen6-7 с помощью кабеля USB, мы выберем соответствующий последовательный порт под Arduino инструментов IDE / последовательный порт, и мы будем выбирать тип контроллера под инструменты платы (Рампы (Arduino Mega 2560), Sanguinololu / Gen6 (Sanguino W / ATmega644P - Sanguino должен быть установлен внутри Arduino)).

Основное объяснение параметра, все параметры конфигурации находятся в configuration.h файла:

В среде Arduino мы откроем прошивку, у нас уже есть загруженный файл / Sketchbook / Marlin и мы увидим параметры конфигурации, перед тем, как загрузим прошивку на наш контроллер.

1) #define MOTHERBOARD 3, в соответствии с реальным оборудованием, мы используем (Рампы 1,3 или 1,4 = 33, Gen6 = 5, ...).

2) Термистор 7, RepRappro использует Honeywell 100k.

3) PID - это значение делает наш лазер более стабильным с точки зрения температуры.

4) Шаг на единицу, это очень важный момент для того, чтобы настроить любой контроллер (шаг 9)

Шаг 5: Принтер. Управление компьютером.

Управление принтером через компьютер.

Программное обеспечение: существуют различные, свободно доступные программы, которые позволяют нам взаимодействовать и управлять принтером (Pronterface, Repetier, ...) мы используем Repetier хост, который вы можете скачать с http://www.repetier.com/. Это простая установка и объединяет слои. Слайсер является частью программного обеспечения, которое генерирует последовательность разделов объекта, который мы хотим напечатать, связывает эти разделы со слоями и генерирует G-код для машины. Срезы можно настроить с помощью параметров, таких как: высота слоя, скорость печати, заполнения, и другие, которые имеют важное значение для качества печати.

Обычные конфигурации слайсера можно найти в следующих ссылках:

• Skeinforge конфигурация: http://fabmetheus.crsndoo.com/wiki/index.php/Skeinforge
• Конфигурация Slic3r: http://manual.slic3r.org/

В нашем случае мы имеем профиль configuret Skeinforge для принтера, которые можно интегрировать в принимающую пишущую головку программного обеспечения.

Шаг 6: Регулирование тока и интенсивность

Теперь мы готовы протестировать двигатели принтера. Подключите компьютер и контроллер машины с помощью кабеля USB (двигатели должны быть подключены к соответствующим гнездам). Запустите Repetier хостинг и активируйте связь между программным обеспечением и контроллером, выбрав соответствующий последовательный порт. Если соединение прошло успешно, вы сможете контролировать подключенные двигатели с использованием ручного управления справа.

Для того, чтобы избежать перегрева двигателей во время регулярного использования, мы будем регулировать силу тока, чтобы каждый двигатель мог получить равномерную нагрузку.

Для этого мы будем подключать только один двигатель. Мы будем повторять эту операцию для каждой оси. Для этого нам понадобится мультиметр, прикрепленный последовательно между источником питания и контроллером. Мультиметр должен быть установлен в режиме усилителя (текущего) - смотри рисунок.

Затем мы подключим контроллер к компьютеру снова, включите его и измерьте ток при помощи мультиметра. Когда мы вручную активировали двигатель через интерфейс Repetier, ток должен возрасти на определенное количество миллиампер (которые являются текущими для активации шагового двигателя). Для каждой оси ток немного отличается, в зависимости от шага двигателя. Вам придется настроить небольшой потенциометр на управление шагового интервала и установить текущее ограничение для каждой оси в соответствии со следующими контрольными значениями:

Плата проводит ток около 80 мА

Мы подадим ток на 200 мА для Х и Y-оси степперы.

400 мА для Z-оси, это требуется из-за большей мощности, чтобы поднять пишущую головку.

400 мА для питания двигателя экструдера, поскольку он является мощным потребителем тока.

Шаг 7: Создание машины структуры

В следующей ссылке вы найдете необходимые шаблоны для лазеров которые вырезают детали. Мы использовали толщиной 5 мм акриловые пластины, но можно использовать и другие материалы, как дерево, в зависимости от наличия и цены.

Лазерная настройка и примеры для программы Auto Cad: Скачать . .

Конструкция рамы дает возможность построить машину без клея: все части собраны с помощью механических соединений и винтов. Перед лазером вырезают части рамы, убедитесь, что двигатель хорошо закреплен в CD / DVD дисководе. Вам придется измерять и изменять отверстия в шаблоне САПР.

Шаг 8: Калибровка X, Y и оси Z

Хотя скачанная прошивка Marlin уже имеет стандартную калибровку для разрешения оси, вам придется пройти через этот шаг, если вы хотите точно настроить свой принтер. Здесь вам расскажут про микропрограммы которые позволяют задать шаг лазера вплоть до миллиметра, ваша машина на самом деле нуждается в этих точных настройках. Это значение зависит от шагов вашего двигателя и по размеру резьбы движущихся стержней ваших осей. Делая это, мы убедимся, что движение машины на самом деле соответствует расстояниям в G-кода.

Эти знания позволят вам построить CNC-машину самостоятельно в независимости от составных типов и размеров.

В этом случае, X, Y и Z имеют одинаковые резьбовые шпильки так калибровочные значения будут одинаковыми для них (некоторые могут отличаться, если вы используете разные компоненты для разных осей).

• Радиуса шкива.
• Шага на оборот нашего шагового двигателя.

Микро-шаговые параметры (в нашем случае 1/16, что означает, что за один такт сигнала, только 1/16 шага выполняется, давая более высокую точность в систему).

Мы устанавливаем это значение в прошивке (stepspermillimeter ).

Для оси Z:

Используя интерфейс Controller (Repetier) мы настраиваем ось Z, что позволяет двигаться на определенное расстояние и измерять реальное смещение.

В качестве примера, мы подадим команду, чтобы он двигался на 10 мм и измерим смещение 37.4 мм.

Существует N количество шагов, определенных в stepspermillimeter в прошивке (X = 80, Y = 80, Z = 2560, EXTR = 777,6).

N = N * 10 / 37,4

Новое значение должно быть 682,67.

Мы повторяем это в течение 3 или 4 раз, перекомпилируя и перезагружая прошивки для контроллера, мы получаем более высокую точность.

В этом проекте мы не использовали конечные установки для того, чтобы сделать более точным машину, но они могут быть легко включены в прошивку и она будет готова для нас.

Мы готовы к первому испытанию, мы можем использовать перо, чтобы проверить, что расстояния на чертеже верны.

Мы будем собирать прямой привод, как показано на рисунке, прикрепив шаговый двигатель к главной раме.

Для калибровки, поток пластика должен соответствовать кусочку пластиковой нити и расстоянию (например 100 мм), положить кусочек ленты. Затем перейдите к Repetier Software и нажмите выдавливать 100 мм, реальное расстояние и повторить Шаг 9 (операцию).

Шаг 10: Печатаем первый объект

Теперь аппарат должен быть готов для первого теста. Наш экструдер использует пластиковую нить диаметром 1.75 мм, которую легче выдавливать и более она более гибкая, чем стандартная диаметром 3 мм. Мы будем использовать PLA пластик, который является био-пластиком и имеет некоторое преимущество по сравнению с ABS: он плавится при более низкой температуре, что делает печать более легкой.

Теперь, в Repetier, мы активируем нарезки профилей, которые доступны для резки Skeinforge. Скачать .

Мы печатаем на принтере небольшой куб калибровки (10x10x10 мм), он будет печатать очень быстро, и мы сможем обнаружить проблемы конфигурации и моторный шаг потери, путем проверки фактического размера печатного куба.

Так, для начала печати, открыть модель STL и нарезать его, используя стандартный профиль (или тот, который вы скачали) с резки Skeinforge: мы увидим представление нарезанного объекта и соответствующий G-код. Мы подогреваем экструдер, и когда он нагреется до температуры плавления пластика (190-210C в зависимости от пластической марки) выдавим немного материала (пресс выдавливания), чтобы увидеть, что все работает должным образом.

Мы устанавливаем начало координат относительно экструзионной головки (х = 0, у = 0, z = 0) в качестве разделителя используем бумагу, головка должна быть как можно ближе к бумаге, но не касалась ее. Это будет исходное положение для экструзионной головки. Оттуда мы можем начать печать.

Выход первых аппаратов для 3D-печати вызвал немало восторженных откликов. Поистине, это одна из наиболее ярких разработок сегмента IT в начале 21 века. На данный момент трехмерные принтеры достаточно прочно вошли в специализированные области приборостроения, промышленности и других сфер. Компании, которым нужен высокоэффективный аппаратный производитель небольших деталей, охотно покупают 3D-принтер. Цена, составляющая порядка 100 тыс. руб., их не останавливает, поскольку технологичное устройство себя окупает.

Что касается домашнего пользования, подобные вложения редко оправданы, так как смысл в приобретении такой техники есть. Сама потребность в наличии такого прибора объясняется, как правило, любопытством и желанием поэкспериментировать. Хотя, конечно, есть немало примеров, когда 3D-принтеры активно используются в быту. Так или иначе, методики самостоятельного изготовления инновационного устройства за последние годы обрели массу последователей. Подогревается же этот интерес к «трехмерному производству» успехами домашних мастеров.

Из чего создается принтер?

Как обычно бывает в самодельном творчестве, поле для реализации задумки безгранично. Каждый мастер вырабатывает свои рецепты и технологии, позволяющие воплотить идею в жизнь. И все же 3D-принтер своими руками изготовить без специальных методичек и знаний невозможно. Изначально примером для первых энтузиастов были продукты Z Corporation и 3D-Systems. Наиболее же весомый вклад в индустрию самодельных устройств внесла компания RepRap, занимающаяся разработкой комплектов для принтеров с трехмерной печатью.

Собственно, перед каждым, кто решит сделать подобный продукт, стоит дилемма: воспользоваться комплектом, требующим лишь сборки, или же приобретать комплектующие по-отдельности. Ответ на этот вопрос каждый решает сам, но 3D-принтер своими руками можно сделать только при наличии соответствующих знаний и технических навыков, которые обязательно потребуются в процессе изготовления.

Механические компоненты

Независимо от того, приобретен ли готовый пакет, или решено закупать составные части самостоятельно (желательно в Китае), ни одна сборка 3D-принтера не обходится без следующих элементов:

• крепежные детали, при помощи которых формируется каркас прибора;
• металлические направляющие для подвижных компонентов;
• шестерни, на основе которых будет обеспечена трансляция от электроприводов к движимым узлам;
• площадка, которая выступит специальным полем для изготовления объектов;
• нагревательное устройство и термопара, с помощью которой будет контролироваться температура.

Сборка основной конструкции

Процесс сборки зависит от набора составляющих. При грамотном подходе его можно реализовать на глаз - но в этом случае надо четко придерживаться конфигурации расположения электропривода, направляющих и головки экструдера по осям. Без специального комплекта 3D-принтер своими руками можно скомпоновать из фанерных листов, подходящих шурупов и зажимов.

Мотор фиксируется каждой оси и будет выступать в качестве источника питания для поясной системы, которая отвечает за передвижение по направляющим. Также на одной из осей следует предусмотреть приводное устройство, за счет которого будет выполняться передвижение платформы. Другая ось, зафиксированная на верхушке 3D-принтера, обеспечит движение экструдера.

Электротехнические устройства

Тем, кто решился на самостоятельные поиски составных элементов, механическую часть вполне можно реализовать из подручных материалов. Но для того чтобы изготовить 3D-принтер своими руками, также понадобится электроника, без покупки которой обойтись не удастся. Для реализации этой части необходим следующий комплект:

• выключатели, которые будут отвечать за ограничение печати на «рабочей» области по главным осям;
• шаговые электромоторы;
• плата с микроконтроллером - данный компонент является одним из важнейших: он обеспечивает печать на 3D-принтере и управляет позициями каретки.

Кроме этого, потребуется экструдер с термодатчиком. Именно он выступит преобразователем материала из твердого состояния в мягкий расплав.

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.

Работа аппаратной начинки

Обработанный слайсером код передается в оперативную память устройства, после чего микроконтроллер начинает свою работу. В процессе исполнения алгоритма электроника может корректироваться в зависимости от состояния термодатчиков. Кроме этого, система управляет параметрами, в соответствии с которыми двигается экструдер для 3D-принтера и отслеживаются характеристики температуры. От корректности дозирования и выдавливания расходного материала будет зависеть качество полученного трехмерного объекта.

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.

Программное обеспечение

Основная задача программы для 3D-принтера заключается в переводе трехмерной виртуальной модели в понятный контроллеру алгоритм. Далее, в соответствии с параметрами этого кода, путем нарезки будет осуществлено изготовление объекта именно в том виде, в котором была сохранена модель на компьютере. В этом плане важно отметить, что не всякий файл подойдет для принтера - на сегодняшний день чаще используется формат STL. Сделать конвертацию труда не составит, но для последующей обработки кода и предоставления его микроконтроллеру необходимо соответствующее ПО.

В фирменных устройствах компании специально разрабатывают софт, предназначенный для конкретных моделей. По сути, это несложные программы для 3D-принтера, которые также называются слайсерами. С подобными функциями справляются и приложения типа Skineforge, Slic3r и Kisslacer. Для плодотворной работы также потребуется 3D-редактор, который будет сохранять заготовки в файле STL. Стоит отметить, что при использовании крупных моделей принтер может некорректно выполнить нарезку из-за недостаточной площади платформы. Решение таких проблем заключается в элементарном разделении виртуального объекта на несколько частей.