Еще один принтер. Часть 1. Начало проектирования.

serq
Идет загрузка
Загрузка
11.05.2020
3501
42
Песочница

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

5

Всем привет!

Начинаю освещать процесс сборки 3Д принтера собственной разработки. Дошел до реализации этой идеи спустя долгое время. С 3Д печатью познакомился 4 года назад, когда после долгого выбора купил себе кит-набор для сборки Prusa i3 steel. Собрал его за неделю, потом еще год настраивал и допиливал, в итоге получил более-менее работающий аппарат. Вытянул из конструкции прюши максимум и захотелось чего-то лучшего. Читал обзоры новых коммерческих принтеров, частных проектов, знакомился с новинками в электронике для печати и т.д. И вот, в период самоизоляции, решил начать собирать свой принтер.

Основные идеи проекта:

  • Кинематика Ультимейкера
  • Рабочая область 200х200х200 мм
  • Рельсовые направляющие
  • Прямой привод от ШД к валам
  • Корпус из конструкционного профиля
  • Плата управления 32 битная
  • Термокамера с подогревом и регулированием температуры
  • Сам принтер должен иметь закрытый корпус от попадания пыли
  • Механика и электроника должны быть выведены из горячей зоны, где это возможно, отсюда и из предыдущих пунктов следует, что у корпуса должно быть два контура
  • Одно сопло, директ-экструдер, на первое время так
  • Возможность переделки под двойной боуден
  • На проект денег не жалко, делаю для себя
  • Есть доступ к различным станкам, при необходимости обработку деталей и материалов можно заказать на стороне

В качестве основы принтера будет использоваться конструкционный профиль, это удобство, точность, легкость сборки и настройки, прочность, в общем всё то, чего не хватает прюше :) Для реализации термокамеры решил использовать двойной профиль, с двумя пазами на каждой стороне. На внешнем пазе будет крепиться механика, во внутренний паз будет вставлено стекло. Таким образом хочу вынести бОльшую часть механики за рамки термокамеры. Профиль 40х40 с двумя пазами шириной 6 мм не подошел по причине отсутствия для него пластиковой вставки под стекло, поэтому выбран профиль 60х60 с двумя пазами 8 мм. Также он лучше подходит по своим размерами под каретку рельса 12 мм и ремня шириной 10 мм, при размещении ремня внутри профиля. Двойной профиль дает еще одно важное преимущество: при стыковке профиля с помощью внутренних торцевых соединителей (когда в торец профиля вкручивается втулка и в эту втулку вкручивается винт, шляпка которого вставляется в паз прижимаемой детали) можно использовать четыре точки крепления, что позволит с высокой точностью выставить 90 градусов, используя подкладки в местах стыковки профилей. Также четыре точки крепления профилей между собой дают намного большую жесткость конструкции.

После прорисовки основных частей конструкции получилось что-то такое:

Когда начал рисовать модель, выяснилось, что расположить в пространстве крутящиеся валы и линейные направляющие двух осей не так просто :) Свободного места не так много, если не вылезать за пределы профиля. Изначально, у себя в голове, рисовалась схемка с разноуровневым расположением осей, но этого оказалось мало. Для того, чтобы всё вместилось, как планировал, одну ось пришлось "перевернуть".

Вид осей Х и Y:

На схемах нет креплений валов и двигателей, я их еще не нарисовал, но всё придумал, будут позже :)

В качестве подвижных частей осей Х и Y выбран алюминиевый профиль 10х10 мм. Рельсы и каретки на них располагаются вертикально. Рабочая область от угла каретки до противоположного угла получилась 270х270 мм, при длине горизонтальных элементов рамы 300 мм. Экструдер с хорошим обдувом займет до 70х50 мм и останется рабочая область 200х220 мм.

Теперь нужно проработать ось Z, с которой у меня остались некоторые вопросы:

  • Так ли необходима ШВП, или трапеция будет работать не хуже?
  • Одна/две/три винтовых передачи, что лучше в данном случае?
  • Две или три линейных направляющих?
  • ШД точно один, я вдоволь наелся настройкой Z c двумя ШД.

Пока что склоняюсь к варианту одна трапеция + две линейных направляющих, консольный стол.

Вопросы электроники на данном этапе рассматривать не хочу, надо сначала определиться с механикой и заказать компоненты, после чего будет время на всё остальное.

Приму любую критику, вопросы, советы и рекомендации. Пока еще не поздно что-либо изменить в конструкции :) Если кому-то понравился проект, присоединяйтесь, буду рад.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

5
Комментарии к статье

Комментарии

11.05.2020 в 23:48
1

Забавно. То сначала начали освещать процесс сборки, а в конце выясняется, что вы толком и не определились как все будет выглядеть.

Видишь сборку? - Нет - И я не вижу. (С)

12.05.2020 в 02:33
0

В заголовке же написано - проектирование.

Если Вы не знаете что такое сборка в проекте зачем что-то писать...

12.05.2020 в 00:29

Комментарий удалён

12.05.2020 в 01:01
0

Да уж. Огромный аппарат получится раз 60 ый профиль. Не проще посмотреть ZaV (композит) или UNi (метал)? Отлаженные отличные конструкции хочешь CoreXY, хочешь родственный HBot. Собираются быстро и не напряжно, печатают на уровне родного ультимейкера. Что характерно недороги. Например корпус ZAV 200х300 обойдется что то около 10к, остальные железки примерно как в вашем проекте. Не, я конечно понимаю, что муки творчества...

12.05.2020 в 10:26
0

Кинематика ультимейкера выбрана окончательно, собрать её в этих корпусах вместе с термокамерой будет очень сложно.

13.05.2020 в 23:08
0

А смысл делать ультимейкер на рельсах? =) Она же будет тяжелее и оригинала на валах, и уж тем более H-бота и CoreXY...

12.05.2020 в 03:12
0

Если уж так изголяться то консольный стол не канает - 4 рельсы на Z и 4 ремня, синхронизированных на валах - чтобы вдвое больше чем у Юры Фрибота было :))) Соответственно валы с 1 мотора 2мя колечками :)

12.05.2020 в 10:44
0

От консоли все отговаривают, с ней всё ясно. Ставить ремни на ось Z - странное решение. Не попадалась такая реализация на фото готовых принтеров, хотя я специально не искал. Их же будет жутко неудобно настраивать?

12.05.2020 в 12:28
1

Поройте "Z-belt" и "FriBot".  Настраивать нетрудно- фиксацией шпулек на распредвалу. А вот электроника нужна дополнительная - при отпускании мотора он релюхой перенагружается на резистор около сопротивления его обмотки - ЭДС-тормоз от падения стола под собственным весом при команде выключения моторов.

12.05.2020 в 18:03
2

Ничего странного нет все чётко.

12.05.2020 в 12:20
0

Кстати интересная идея, разве что придётся еще и редукторы добавлять (ну или как в статье dc488 делать на противовесах), зато с перекосами точно никаких вопросов - каждый ремень расположен максимально близко к рельсе, нет гайки - нет люфта. Регулировать через ослабление шкива наверное не очень удобно, этот вопрос придётся обдумать.

12.05.2020 в 14:07
0

Гарантированное отсутствие воблинга - это очень заманчиво.

12.05.2020 в 22:39
0

На гайке только один вектор приложения силы - вниз. Откуда там люфт?

12.05.2020 в 23:07
0

Подъем головы по Z (z-hop, z-lift) в природе не существует, получается?

12.05.2020 в 05:44
0

c профилем перебор, для таких размеров просто 30го профиля хватит

13.05.2020 в 16:54
0

шпиндель ставить и люминь фрезеровать :)))

12.05.2020 в 06:51
0

с таким серьёзным подходом область печати надо делать большую, типа 350*350*350

12.05.2020 в 10:30
0

За 4 года ни разу не пришлось печатать деталь длиннее 120 мм, поэтому для себя решил оптимальным размер области 200х200 мм. В крайнем случае, всегда можно склеить модель из частей, часто приходится этим заниматься, поскольку моя прюша плохо печатает мосты и все модели с нависающими элементами бью на части и потом клею.

12.05.2020 в 07:20
0

Убираем лишние (все) валы, три рельсы и получаем кинематику Н бот

Ну и профиль на мой взгляд толстоват (даже очень) для рабочего поля 200*200. 

12.05.2020 в 09:28
2

Вопросы электроники на данном этапе рассматривать не хочу, надо сначала определиться с механикой и заказать компоненты, после чего будет время на всё остальное.

Я тоже проектирую нечто подобное и, из-за нехватки свободного времени, уже очень давно. Опыт показал, что не стоит ничего покупать до тех пор, пока проект не будет почти готов полностью. Я уже так пролетел, покупал по мере проектирования комплектующие и материалы, но время шло, электроника совершенствовалась, да и проект по ходу менялся  и накопилась куча хлама из которого можно 5 принтеров собрать, "а воз и ныне там".

По проекту советую следить за массой подвижных частей и величиной прогиба. Профиль 10х10х1,5 слабоват на балку. В этом можно убедиться на калькуляторе онлайн ( https://prostobuild.ru/onlainraschet/143-raschet-balki-na-progib.html ). Раз уж такая рама, то это явно заявка на прецизионность, но тогда прогиб балки должен быть для вас важен.

12.05.2020 в 10:39
0

Спасибо за замечание по поводу балки, обдумаю. Вот по поводу совершенствования электроники - это вы попали в яблочко, поэтому и не хочу сейчас её обсуждать, если сборка механики затянется, электронику придется всю менять. А вот механика как была пять лет назад, так и осталась, всё те же китайские рельсы, всё те же ремни. Единственное, что рискует быть замененным - шаговые двигатели, но по оси Х и Y их легко поменять на другие, изменив крепление, от которого конструкция рамы не меняется, а по оси Z требования к приводу намного ниже и ШД точно обеспечит их.

12.05.2020 в 11:15
0

 А вот механика как была пять лет назад, так и осталась, всё те же китайские рельсы, всё те же ремни.

Механика-то та, да опыт применения механики в 3D принтеростроительстве меняет форму и принципы конструкций. Именно 5 лет назад речь шла только о валах, а рельсы применять массово стали недавно. Ремни 5 лет назад часто рекомендовали на стальном корде, я повелся, а практика показал, что металлокорд ломается на маленьких радиусах изгиба. А сейчас даже регресс наметился - каретки на резиновых роликах по профилю! :)

Я вот свой проект делал весь на валах, но месяца два назад решил рискнуть и переделал на рельсы. А риск реальный. Рельсы закусывает, клинят и оквадрачиваются шарики. Поэтому начитавшись этих страстей заказа оригинальный Хивин. Дорого ... зато работать будут точно.

12.05.2020 в 13:06
0

А что сейчас плохого и устаревшего даже в самых старых 8-ми битных платах? Типа Марлин первый плохо работает и производительности не хватает? На одноэкструдерный CoreXY производительности там с запасом, если не пытаться вместо TMC с их StealthChop запихнуть какие-нибудь LV с делением 1/256. А уж если бы в лет несколько назад купили Due+Shield, то эта электроника и не думает устаревать.


А вот по механике как раз есть вроде бы мелкие, но, на самом деле, вполне ощутимые подвижки. Особенно в деле собственно применения этой механики. Просто посмотрите самосборные принтеры 7 лет назад, 4 года назад и актуальные конструкции 19-20 года. Разница подходов к расположению многих элементов - разительная. И результаты в качестве печати/скорости - тоже бывают крайне большие.

12.05.2020 в 09:39
0

Консоль в вашем случае не торт. Или рельсы +ремни, или 3 швп + 3 рельсы. 

12.05.2020 в 12:03
0

С таким запасом прочности возможна конверсия принтера в ЧПУ или гравер.

Универсальный станок получается в таком случае

12.05.2020 в 12:58
2

Annex-Engineering - Masherbrum-K1.

https://github.com/Annex-Engineering/Masherbrum-K1

Там таких же монструозных проектов ещё несколько штук. Хотите на ШВП, хотите на ремнях.

Судя по дискорду кто-то что-то даже строит. Печатает хорошо. Другое дело, что принтеры раза в 3 дешевле печатают ничуть не хуже.


13.05.2020 в 00:38
0

Красивые модели у них, приятно смотреть, прорисованы даже шлицы на винтах :) Фанаты своего дела, но 8-9 двигателей на один принтер - это явно перебор

12.05.2020 в 13:09
0

И да - ещё есть классика РуТьюба - лёха-технарь и его клепкобот

https://www.youtube.com/watch?v=eHngAjlZAjg&t=1049s

Только что не Ультимейкер кинематика, а так проект тоже монструозный. И работает хорошо, судя по его другим видосам.

12.05.2020 в 16:12
1

Че зря изобретать велосипед ?  Все уже давным давно изобрели до вас.  Если у вас зуд и жжение изобретательства. В зайдите на алиэкспресс и посмотрите что китайцы продают и из чего это сделано.

И главное все прекрасно работает !   Что то нового вряд ли изобретете. Лучше купите готовый набор (раму или принтер целиком) и модернизируйте его. 

P.S. Профиль 60*60 это перебор и показывает ваш не профессионализм в проектировании. Вы бы еще раму из чугуния сварили бы. Что бы краном поднимать. Зато надежно на 500% 

Самый оптимальный профиль 20*20 и 20*40. Можно косынок или уголков добавить. И все стоит и работает на скоростях 200 мм/с.  

12.05.2020 в 20:52
0

Имхо вариантов три. Если есть инструмент и куча места под маневры и если его нету. Если есть, то почему бы и нет. 

У меня с этим, например, напряженно. Тоже проектировал и так и этак, но вот не нравится! Или одно боком выходит или другое. С профилями  вопросов много, их еще надо правильно порезать и приготовить. Да и неоптимально порой на них другие компоненты размещаются. Габариты растут как на дрожжах. Да и доступ к резке лазерной или еще какой порой весьма желателен. 

В итоге вышел вариант второй, жду стальной корпус на заказ. Под свои хотелки. Core xy. Без гемора со слесарными точными работами. Все сделано за нас. Останется набить готовый корпус своими хотелками.

Третий вариант купить готовый. Так себе вариант если чесно. 

Имхо в кинематике предложенной автором смысла нет.  Тяжесть рельс сожрет все плюсы этой кинематики.  Много рельс, если китай то с таким их количеством слишком велик шанс на брак и как итог секс на долгий срок. Если брать фирменные, то проще собрать core xy,  а на деньги от съэкономленных рельс взять нормальный корпус. 

12.05.2020 в 18:02
0

хм...

Норм, не слушайте некоторых индивидуумов мол купить и делать себе мозги (доработать). Это как раз в них выдаёт то что они не могут.

60*60 Можно, будет как чугуний почти, не проблема с остеклением в 40*40 просто с двух сторон остекления резинка для стеклопакетов, это с ходу!) Но нужно учитывать что за рельсы, не обратил внимания, если мелкие и уже есть то возможно войдут, если не купленны и склоняетесь к 60му профилю то берите сразу 15HGH и 23 моторы, вот не пожалеете проблем с синхронизацией 2 Z нет если от 2х драйверов.

12.05.2020 в 21:03
0

Купить то конечно можно.... Но что то я не вижу нормальных вариантов. Либо крайне дорого. Не пикассо же брать объевшегося геркулеса верхом на летающем медведе.

Имхо только самосбор на проверенной кинематике на нормальных комплектующих.

12.05.2020 в 22:10
0

хм...

Что вы имеете ввиду, по фразой "Купить то конечно можно..."?)

12.05.2020 в 22:32
0

Ну то, что можно и купить. Вот только потом что с этим творением сумрачного гения делать, вопрос большой).

12.05.2020 в 22:45
0

хм...

На самом деле это было в контексте - не слушать выше меня индивидуума (которому вы ответили)... 

Делать то как хотелось бы с учётом своего видения, но поправкой на приводную часть.)

13.05.2020 в 00:19
0

Выбор профиля 60х60 обусловлен многими моментами, по количеству комментариев на этот счет вижу, что недостаточно описал выбор. В следующей части попробую более подробно изложить своё представление. Сначала хотел взять 40х40 и даже нарисовал основу, после чего понял, что в 40 мм не получится впихнуть всё, что нужно: валы, рельсы, стекло термокамеры.

12.05.2020 в 18:29
0

Привет всем. А Вы считали сколько будет весить балка  с 2  рельсами и 6  каретками 

все преимущество Ультика улетучивается 

12.05.2020 в 18:37
0

Опа схема прям как у меня на принтере ))) Да норм тема, только затрахаетесь это всё выравнивать - параллельность рельс, кривизну валов итд. Долго у себя выводил.

13.05.2020 в 00:11
0

Что поделаешь, придется. Я с этим знаком, есть штангель, концевые меры, индикатор... всё это в руки и вперед :)

13.05.2020 в 00:09
0

Спасибо, весьма интересно. Респект товарищу за свою собственную кинематику, это действительно круто. Но я всё равно останусь верен кинематике ультимейкера, в следующей части попробую объяснить почему. Автор видео и варить умеет, и чпу точит, и платы сам травит, не часто такое встретишь. Но один момент задел за живое, зачем он ШД закрепил на бронзовых стойках длиной около 40-50 мм, или он так реализовал демпфер? Вроде всё так довольно грамотно собрано... это меня удивило.

13.05.2020 в 07:01
0

зачем он ШД закрепил на бронзовых стойках длиной около 40-50 мм, или он так реализовал демпфер?

Эти вопросы вы можете задать автору под видео.

Респект товарищу за свою собственную кинематику, это действительно круто. Но я всё равно останусь верен кинематике ультимейкера

Ultimaker - одна из наиболее распространенных вариаций Cartesian, автор и говорит, что это картезиан с полиспастом.

Я вам привел пример для подумать, а выводы делайте сами.

14.05.2020 в 19:50
0

Что-то похожее я у же делал, мне понравилось. Посмотри может что интересное найдёшь для себя.

Катушки с филаментом убрал внутрь корпуса.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Как сделать поворотный стол для фото видео съемки своими руками

Точность и применение 3D сканеров Shining 3D • EinScan HX и EinScan Pro 2x Plus

Хан Соло

Дайджест от IMPRINTA №12

Тесты печати на 3D принтерах Artillery, Anycubic, QIDI

Роль 3D-печати в инновационных разработках: печать WAX3D и PA-6 на Volgobot A4 PRO