Как сделать 3Д-принтер своими руками: подробная инструкция

История 3D-печати

3D-печать имеет долгую историю, когда у нее были разные названия, такие как стереолитография, 3D-стекинг, 3D-печать. Фамилия прижилась и стала самой распространенной. В конце 1980-х и начале 1990-х годов увеличилось производство добавок, используемых для быстрого прототипирования, известных как RP.

Печать на основе этого расходного материала занимает от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от выбранного проекта. Модели RP создаются с использованием автоматизированного проектирования, известного как CAD.

Перед созданием 3D-принтера выбираются софт-машины, которые могут самостоятельно решить, как создать макет. Таким образом, процедура печати строительных материалов слоями стала называться трехмерной печатью.

Первая 3D-печать была произведена в Массачусетском технологическом институте. В начале 1990-х MIT начал практику, которая была сертифицирована как 3DP, после чего собственно и началась история 3D-печати. В феврале 2011 года Массачусетский технологический институт выдал лицензии 6 компаниям и предложил 3DP для их продуктов.

Философия RepRap

Так что же такое Реп-Рап? Это не модельный ряд какой-либо компании или семейства устройств, таких как GALAXY. Это целая философия, в основе которой лежит концепция машины, способной воспроизводить себя.

Сразу оговоримся, что RepRap — проект не коммерческий, а скорее научный. Основоположником считается британский ученый Адриан Бойер, который в 2005 году предложил концепцию 3D-принтера, способного печатать дубликаты собственных деталей, изготавливая таким образом их точную копию.

По задумке автора (это требование впоследствии было поддержано международной командой разработчиков), вся документация по производству, сборке и эксплуатации самовоспроизводящихся принтеров должна быть доступна любому пользователю.

Кстати, это классическое требование для всех отраслей науки: каждое открытие, которое может принести пользу человечеству, должно быть обнародовано, результаты каждого научного исследования должны быть опубликованы.

Идеи Бауэра нельзя отрицать в оригинальности. Исследователь сравнивает развитие технологий 3D-печати с симбиозом растений и насекомых в живой природе. Здесь 3D-принтеры выступают в роли растений, а сообщество энтузиастов — в роли насекомых.

Принтеры распространяются и совершенствуются благодаря усилиям сообщества, и люди осваивают все более совершенные методы быстрого прототипирования, попутно улучшая качество своей жизни.

На данном этапе развития проект RepRap еще не достиг заявленных целей. Нынешние принтеры RepRap могут воспроизводить только 30% своих деталей — в основном пластик.

Однако, по словам разработчиков, полноценный рендеринг — дело времени.

Пока сложно оценить реальные перспективы этого амбициозного проекта. Основатели убеждены, что самовоспроизводящиеся 3D-принтеры совершат целую промышленную революцию, сравнимую по значимости с бумом цифровых технологий, изменивших нашу жизнь до неузнаваемости.

Скептики, с другой стороны, считают, что RepRap — это просто еще одна ветвь цифровой субкультуры, которая никогда не сможет серьезно конкурировать с традиционными методами производства. Кто из них прав — покажет время.

Принтеры RepRap

На сегодняшний день в мире существуют тысячи принтеров RepRap, а также десятки вариантов и модификаций. Точное количество единиц неизвестно и вряд ли может быть подсчитано. Причина в нестандартном способе их распределения и, как следствие, отсутствии статистики.

По аналогии с царством растений RepRap принтеры имеют довольно сложную классификацию, разделенную на виды, группы и классы. Однако большинство из них являются модификациями трех основных моделей: Дарвина (Darwin), Менделя (Mendel) и Хаксли (Huxley). Названные в честь известных биологов, они представляют собой три поколения устройств RepRap.

Наиболее популярным на данный момент является принтер RepRap II Mendel. Это устройство использует технологию экструзии термопластов и работает в основном с пластиками ABS и PLA.

Принтеры RepRap изначально задумывались как компактные устройства, подходящие для транспортировки. Классический RepRap Mendel имеет размеры 500 мм x 400 мм x 360 мм и весит 7 кг. Кстати, это существенное улучшение по сравнению с предыдущим поколением — RepRap Darwin, который был вдвое тяжелее, а размеры составляли: 600 х 520 х 650 мм.

Минусом этой оптимизации стало уменьшение области печати. RepRap Mendel имеет размеры 200 х 200 х 140 мм. Однако для большинства задач, которые могут возникнуть у моделистов, это оптимальные параметры.

Что касается скорости печати, то у всех устройств семейства RepRap она весьма скромная: в среднем 15 см3/час. Но стоит ли требовать особой маневренности от 3D-принтера, базовая цена которого составляет 520 долларов?

Не стоит ожидать чудес по таким параметрам, как точность печати и толщина печатного слоя. Ошибка по умолчанию для принтеров RepRap составляет 0,1 мм. Толщина печатного слоя 300 микрон.

Если перевести технические характеристики на человеческий язык, то окажется, что принтеры RepRap печатают очень медленно и неточно. Однако многое зависит от качества сборки и комплектующих. Умело собранный принтер, да еще оснащенный усовершенствованными экструдерами (печатающими головками), позволяет добиться очень приличного качества печати

Что касается принтера третьего поколения — RepRap Huxley, то он был собран на базе модификации Mendel Mini и получил несколько важных улучшений, например, систему фиксации уровня печати по оси Z.

Надо сказать, что каждый из этих принтеров имеет десятки различных модификаций, представляющих собой совершенно самостоятельные проекты. Самые известные из них RepRap Mendel Max, Prusa, Prusa i3, Morgan, Wallace, GolemD. Также стоит упомянуть разработку отечественных энтузиастов под названием СибРап. Не так давно руководитель этого проекта Андрей Нуждов выложил всю документацию онлайн в свободный доступ.

Так что семейство RepRep очень многочисленное, и каждый месяц оно пополняется новыми моделями. Однако у этого варианта есть очевидный недостаток: начинающему «рэперу» очень сложно определиться с выбором. Эти принтеры стоят примерно одинаково и имеют схожие характеристики. Различия видны только опытным пользователям.

Самым простым решением в этой ситуации будет выбор классики. Mendel и Haxley — проверенные машины, и у их владельцев никогда не возникает проблем с документацией и советами на форумах.

Где достать RepRap принтер

Итак, по замыслу основателя, RepRap — некоммерческий проект. Но превратить это в полностью альтруистическое мероприятие — задача, мягко говоря, сложная. Собственно, из высокого спроса на принтеры RepRap среди населения логично вытекает интерес к этому проекту со стороны продавцов и производителей.

Да и обычные пользователи быстро поняли коммерческий потенциал этой затеи. Ведь принтеры RepRap могут стать хорошим источником дохода, если запустить их производство в эксплуатацию.

Сейчас на рынке можно найти множество компаний и частных лиц, которые продают принтеры RepRap и предлагают услуги по сборке. Этот вариант подойдет для тех, кто не хочет тратить время на чтение большого количества документации, изучение всех нюансов и поиск деталей. При этом цена принтера немного увеличивается, но все равно остается достаточно низкой.

Среди прочего есть несколько компаний, которые производят собственные принтеры на базе RepRap. Например, китайская компания RepRapPro имеет в своем арсенале несколько дешевых 3d принтеров, являющихся фирменными модификациями тех же RepRap Mendel и RepRap Huxley.

Все также стоит разумных денег и поставляется в разобранном виде. Более аутентичный способ получить принтер RepRap — это купить детали на специализированных интернет-форумах. В Рунете самыми популярными из них на данный момент являются:

• русскоязычный раздел основного форума проекта RepRap
• специализированный форум по бюджетным прототипам систем
• а также раздел посвященный 3д принтерам на популярном Робофоруме

На этих ресурсах можно не только купить все необходимые комплектующие и материалы для принтеров RepRap, но и найти энтузиастов, которые предлагают услуги по сборке и настройке. И здесь вам конечно же всегда помогут бесплатные советы. Сообщество «реперов» молодо и очень дружелюбно к неофитам.

Что выбрать: RepRap kit или готовый 3D-принтер

3D-принтер можно использовать в любом доме, поэтому маркетологи популяризируют технологию среди рядовых потребителей, выпуская доступные 3D-принтеры для бытовых нужд. Хорошее оборудование стоит дорого, но дешевые модели с приемлемым качеством печати можно найти за 25-30 тысяч рублей.

распечатывать чужие данные скоро становится скучно, а создавать свои собственные сложно, если у вас нет навыков работы с нужным программным обеспечением и оборудованием. Но покупать готовый принтер не обязательно — можно немного усложнить себе задачу и собрать 3D-принтер RepRap своими руками, но после этого вы точно станете почти 3D-профи!

RepRap и моделизм

Но прежде чем присоединиться к дружному сообществу любителей самовоспроизводящихся машин, стоит решить для себя, насколько принтеры RepRap подходят для моделирования.

К сожалению, однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Все зависит от конкретных задач и направлений моделирования. У одних принтеры RepRap оказываются гениальной находкой, открывающей невиданные доселе горизонты, у других совершенно бесполезны, в силу некоторых своих особенностей.

Например, изготовление деталей для настольных моделей на принтере RepRap имеет ряд преимуществ и недостатков. К достоинствам можно отнести строгое соблюдение масштаба, уже заданного на уровне компьютерной модели. Кроме того, принтеры RepRap хорошо справляются с большими деталями и каркасами, не имеющими высокой детализации.

Главный недостаток бюджетных RepRap-принтеров, как несложно догадаться, — низкая точность печати и неровная поверхность печатаемых прототипов. В большинстве случаев отпечатанная деталь потребует дальнейшей обработки.

Что касается модельных фигур, RepRap явно выигрывает у традиционных технологий.

Непосредственный процесс печати со стандартным размером модели занимает не более получаса. Вся сложность здесь заключается в создании виртуального прототипа. Еще одним преимуществом этого метода являются неограниченные возможности масштабирования. В любом трехмерном редакторе это делается за пару минут.

Отдельно стоит отметить производство печатных деталей и пластиковых компонентов для радиоуправляемых моделей.

Возможно, это один из лучших способов использования принтеров RepRap. Но здесь необходимо учитывать физические свойства донорского материала. Например, PLA-пластик не стоит использовать при печати лопастей вертолета или мультикоптера — он слишком хрупок и быстро разрушается под воздействием окружающей среды.

Резюмируя, можно сказать, что в большинстве областей моделирования использование принтеров RepRap весьма оправдано и имеет хорошие перспективы. Однако технология еще несовершенна — большинству печатных деталей и моделей потребуется дополнительная обработка. Не ждите заводского качества и высокой детализации.

Что такое DIY kit RepRap Prusa

В продаже имеются специальные наборы для самостоятельного изготовления принтера. Существует несколько моделей для ручной сборки, наиболее популярной из которых является Prusa. Его относительно легко собрать и настроить, он начинает корректно печатать практически сразу после первой калибровки. На сборку принтера RepRap Prusa i3 или i2 у новичка уходит около пары дней.

В интернет-магазинах можно купить комплекс с подобной кинематикой примерно за 12-18 тысяч рублей. Пруса — это не конкретная модель, а только принцип движения механизма: стол движется по оси X, хотэнд — по Y и Z. Ось Z отвечает за толщину слоя.

В этой модели отсутствует подвижный стол, на котором крепится печатная деталь. Скорость принтера составляет ок. 60-80 мм/с. Разгон почти наверняка приведет к пропуску шагов, а так как деталь движется в процессе печати, на большой скорости, резким движением, то может просто соскочить со стола.

Самое сложное — собрать принтер Дельта своими руками. Хороший принтер с дельта-кинематикой стоит дороже обычных. Уникальность заключается в том, как движется сопло, управляемое одновременно тремя осями. Стол остается неподвижным, поэтому отрыв детали от стола при печати исключен (кроме случаев расслоения).

Тонкая регулировка и безлюфтовый механизм обеспечивают качественную печать даже на высоких скоростях — до 200-300 мм/с, при условии, что пластиковый стержень успевает расплавиться на хот-энде. Разумеется, для этого нужно сначала собрать и прошить оборудование, а затем, в силу особенностей кинематики и геометрии, выполнить предельно точную дельта-калибровку 3D-принтера и стола.

Также следует отметить, что все сборные комплекты включают в себя плату с уже настроенной конфигурацией для предлагаемой модели. Это одновременно и преимущество готовых наборов, и их недостаток: часто невозможно изменить предустановленную прошивку в мозгах принтера.

Еще более сложное решение — самостоятельно собрать набор «Сделай сам» RepRap Prusa i3 и подобные наборы, а затем запрограммировать оборудование. Покупка компонентов по отдельности, как правило, дешевле, чем покупка полного набора.

Самое главное – тщательно продумать конструкцию и составить подробный список деталей, в который обязательно должны входить шаговые двигатели, ремни, ролики, валы, подшипники, экструдер RepRap, хотэнд, плата управления, нагревательный стол и материал каркаса. Вы должны использовать полученные в школе знания по математике и геометрии, отточить умение пользоваться линейкой, рулеткой и уровнем. Точность принтера будет зависеть от ваших расчетов и усилий, которые вы приложите для его сборки.

А когда вы закончите работу с железом, начнется более сложный процесс – настройка принтера RepRap, который мы обязательно рассмотрим позже. Для этого нужно выбрать прошивку, загрузить ее в плату управления и самостоятельно настроить каждый параметр, ориентируясь на габариты устройства, длину осей и мощность шаговых двигателей. Полная настройка может занять несколько недель, при этом теряется много пластика. Если такие трудности вас не пугают, мы рады приветствовать вас в мире творцов и любителей 3D!

Материалы для 3D-печати

Процесс выбора печатного материала для 3D-печати начался уже с момента создания принтера. Сегодня промышленность предлагает достаточно большой выбор товаров народного потребления. Перед созданием 3D-принтера нужно уметь правильно выбирать тип материалов для печати:

1. Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) — популярный материал для ранних 3D-моделей. Он очень прочный, слегка гибкий и легко поддается экструзии, что делает его идеальным для этого типа печати. Недостатком ABS является то, что он требует более высокой температуры, чем, например, материал PLA. Температура 210-250 0С обычно используется для печати материалов ABS.
2. Полимагнитная кислота (PLA) — еще один распространенный материал среди энтузиастов 3D-печати. Это биоразлагаемый термопластик, получаемый из возобновляемых ресурсов. В результате материалы PLA более экологичны, чем другие пластики.Еще одной особенностью PLA является его биосовместимость с человеческим организмом, что необходимо учитывать перед изготовлением 3D-принтера для домашнего использования. Структура PLA сложнее, чем ABS, и материал плавится при 180-220 0С, что намного ниже, чем у ABS.
3. Волокна ПВА (поливинилового спирта) удобны для печати и используются для поддержки объекта в процессе печати для моделей с выступами, которые обычно не могут быть напечатаны. Этот тип нити является отличным материалом для 3D-принтера с двойным экструдером.В его основе поливиниловый спирт, поэтому он обладает хорошими свойствами, важнейшими из которых являются нетоксичность и биоразлагаемость после растворения в воде. Именно этот материал создает перспективу бизнеса на 3D-принтере.

Пользователю не нужно 3D-печатать пластиком. Теоретически можно печатать объекты любым расплавленным материалом, который достаточно быстро затвердевает. В июле 2011 года исследователи из Эксетерского университета в Англии представили прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты с помощью растопленного шоколада.

Инструменты и конструктивные особенности качественной сборки 3-D принтера

Чтобы сделать 3D-принтер, вам не нужно быть инженером-механиком или иметь глубокие познания в электротехнике. Скажем так, если вы можете накрутить гайку на болт, вы можете сделать этот 3D-принтер.

Вам не нужно тратить большие суммы на покупку необходимых деталей, узлов и инструментов. 3D-принтер RepRap разработан с использованием недорогих компонентов и недорогих инструментов.

Для разработки механической составляющей нужны следующие инструменты и необходимость выдерживать некоторые функции отдельных частей и узлов конструкции.

Механика

1. Ключи.

Как правило, используются болты-гайки М8, М4 и М3, поэтому нужны ключи под соответствующие шестигранные головки или отвертки, если головка шлицевая под отвертку.

2. Компас Штангеля.

Вы не сможете собрать и заставить работать свой собственный 3D-принтер RepRap без штангенциркуля. Вам понадобится штангенциркуль для калибровки рамы и линейных осей. Конечно, с цифровой штангой работать проще, но и без цифровой индикации она вполне годится.

При работе с цифровым штангенциркулем следует помнить о двух вещах:

• После работы желательно вынуть аккумулятор. Эти устройства не полностью выключены.
• Перед проведением измерений всегда обнуляйте показания на шкале веса. Сброс необходим даже в том случае, если индикатор уже показывает значение 00.0. Без обнуления (калибровки) штанги показания могут быть неточными.

3. Уровень.

Уровень нужен при сборке рамы, осей и общей калибровке 3D-принтера. Рекомендуется использовать уровень небольшого размера

4. Вертикальный уровень.

Простое приспособление — груз на веревке с заостренным концом. Необходимо будет откалибровать установленные направляющие оси Z. В качестве груза можно использовать обычную гайку, но конечно удобнее работать с острым концом.

5. Корпус для установки линейных подшипников на оси Z.

В зависимости от типа подшипников, которые вы используете, вам потребуются разные инструменты. По сути, есть два варианта:

• Отдельные подшипники в корпусах из PLA или печатных корпусах для бронзовых втулок.
• Корпус подшипника может быть частью оригинальной печатной детали.

6. Плоская канавка на валах двигателя.

Если валы вашего шагового двигателя уже имеют шлицы, все в порядке. Если дорожек нет, точность вашего 3D-принтера может значительно снизиться из-за ослабления крепления и проскальзывания.

Электроника

Необходимы инструменты для пайки компонентов на платы (если вы купили не распаянную плату) и для пайки концевых выключателей, двигателей.

1. Пайка.

Чтобы припаять шилд к Arduino, или если вы покупаете уже припаянный шилд, то контакты концевых выключателей и т.д., вам потребуются перечисленные ниже инструменты.

Паяльник. Во-первых, у него должна быть небольшая удобная поза, а во-вторых, неплохо было бы купить ему штатив.

Припой (жесть для пайки).

«Третья рука» не является обязательным аксессуаром, но, поверьте, значительно облегчит процесс пайки.

2. Сделайте глоток, чтобы раскрыть контакты.

Очень часто контакты на проводах зачищают ножом. Этот метод требует определенных навыков и времени. Так что рекомендуем купить универсальный инструмент для зачистки контактов на проводах. Ваши провода будут красивыми, и вы не повредите их на сто процентов.

3. Сангвинололу своими руками – пайка своими руками или нет?

Платы Sanguinololu по существу состоят из одного компонента SMD. Этот компонент также называется чипом FTDI по названию компании, которая его производит. Этот чип представляет собой мост USB-последовательный порт.

Если вы используете чип ATMega, который есть на всех платах RepRap для Arduino, вы сможете передавать данные на ПК только через последовательный интерфейс. Чип FTDI позволяет передавать данные между ATMega и компьютером через USB.

Микросхема FTDI очень маленькая и ее очень сложно припаять вручную. Если у вас нет большого опыта пайки, мы настоятельно рекомендуем вам обратиться к вашему поставщику для покупки платы с уже установленным чипом FTDI.

Формат файлов для печати

Печать на обычном принтере возможна, если он понимает формат документа. Эта возможность аналогична для 3D-моделей, поэтому, делая 3D-принтер своими руками, сначала выберите формат для печати будущих моделей. Файл STL является одним из самых популярных форматов файлов для 3D-принтеров.

Он поддерживается различными устройствами, и в репозиториях 3D-моделей можно найти множество файлов, основанных на этом формате.

STL означает STereoLithography или стандартный язык тесселяции. Первоначально это был один из основных форматов программного обеспечения САПР, созданного 3D-системами. Этот формат теперь используется во многих пакетах программного обеспечения для 3D-печати, он прост и удобен для печати, что является одной из причин, по которой он стал популярным.

OBJ (объектные файлы) — еще один популярный формат файла принтера для пользователей 3D-принтеров DIY. Первоначально он использовался в наборе анимаций Advanced Visualizer, разработанном Wavefront Technologies. Файл OBJ представляет собой трехмерную геометрию и содержит несколько различных атрибутов:

• нормали вершин;
• геометрические углы;
• многоугольные грани;
• текстурные координаты.

Файлы объектов печати могут быть в формате ASCII (.obj) или двоичном (.mod) формате).

Основные узлы 3D принтера

Основание (рама) 3D принтера

Рама обеспечивает жесткость 3D-принтеру. К раме будут добавлены три оси. Каркас состоит из трубок, которые соединены между собой дополнительными печатными деталями.

Основная функция модели RepRap заключается в том, что это принтер, который может печатать свои собственные узлы.

Принтеры RepRap спроектированы таким образом, что могут печатать собственные рисунки. Когда у вас есть работающий 3D-принтер, вы можете печатать детали для нового принтера или дополнительные компоненты, чтобы обновить свой дизайн. Кстати, запчасти от принтера RepRap регулярно продаются на ebay.

Сбоку рамки (вверху справа и вверху слева, и ближе к нам на картинке) вы увидите печатные детали. Они используются для управления осями координат Y и Z.

Ось Y и опоры

Ось Y имеет одну степень свободы: она перемещается от передней к задней части рамы и наоборот. Координата Y контролируется ремнем, надетым на шкив шагового двигателя, который вы также можете видеть на картинке. На подвижном столе имеется четыре опоры, по две на каждую направляющую.

Как и в большинстве станков с ЧПУ, в 3D-принтере движение по управляющим осям происходит с помощью подшипников скольжения или, реже, с помощью линейных подшипников.

Подшипники скольжения по сути являются подшипниками скольжения и представляют собой обычные втулки нужного диаметра. Наиболее важной характеристикой является то, что они должны легко скользить по направляющей. Такие опоры часто используются для вращения вокруг оси, но в нашем случае их задача — скользить по оси направляющей.

Линейные подшипники имеют внутри маленькие шарики и позволяют свободно двигаться в одном направлении. Как правило, как подшипники качения, так и подшипники скольжения (втулки) могут быть напечатаны на 3D-принтере или изготовлены из металла.

Как правило, металлические подшипники скольжения изготавливают из медных сплавов, так как эти сплавы имеют низкий коэффициент трения и являются самосмазывающимися. В 3D-принтере RepRap обычно используется металлическая заготовка LM8UU.

На заметку! Самодельные 3D-принтеры могут отличаться от модели, представленной в этой статье.

Например, если вы хотите распечатать на принтере втулки подшипников — вперед! Все будет работать!

Подшипники (бронзовые втулки), установленные в напечатанных на принтере деталях корпуса:

Подшипник скольжения, напечатанный на 3D-принтере:

Ось Z и ось Y

3D-принтер RepRap с установленными осями X, Y и Z:

Ось Z перемещает ось X вверх и вниз относительно базовой рамы. Ось X перемещает экструдер влево и вправо относительно базовой рамы.

Ось Z и ось X собраны с использованием двух печатных деталей для удержания пропеллера (слева на фото выше) и двигателя (справа на фото выше). Винтовой кронштейн состоит из двух вертикальных секций: прямоугольного паза и шестигранного паза.

Два подшипника установлены в прямоугольном профиле. Эта дорожка по существу служит ориентиром для вертикальной оси. В шестиграннике установлены два болта М8 и пружины. Резьбовой вал устанавливается на прежнее место. Кроме того, резьбовой вал соединяется с шаговым двигателем в верхней части рамы. В результате шаговый двигатель будет передавать вращение резьбовому валу, обеспечивая его вращение вокруг собственной оси, за счет чего каретка будет двигаться вверх-вниз.

Составной узел для перемещения рабочего органа 3D-принтера по вертикальной оси координат Z

Кронштейн для двигателя состоит из аналогичных профилей и устанавливается практически так же. Вы, наверное, заметили, что ось Z управляется двумя шаговыми двигателями. Этот вариант намного лучше, чем использование ремня и привода.

Во-первых, мы получаем более высокую точность. Во-вторых, ремень стоит недешево, да и сама конструкция при его использовании обрастет дополнительными узлами и деталями. При этом оси Y и X управляются одним мотором и ремнем. Здесь использование двух двигателей особого смысла не имеет.

Экструдер

Обычно 3D-принтеры RepRap имеют экструдер с отдельным приводом и шестерней. Экструдер состоит из двух частей: верхней части, где температура низкая. Он выходит из пластика. И нижняя часть с высокой температурой. В этой части пластик расплавляется и подается для прямой печати детали. На английском языке эти части имеют соответствующие названия: экструдер Wade (холодная часть) и hot-end (горячий наконечник).

Экструдер состоит из большой шестерни, движение которой передается от маленького колеса от шагового двигателя. Благодаря вращению большой шестерни пластик подается на наконечник, где расплавляется и подается для печати.

Наконечник обычно изготавливается из медных сплавов. С внутренней стороны по его вертикальной оси просверливается отверстие. Материал для печати выпускается двух типоразмеров: стержень диаметром 3 мм и 1,75 мм. Так что отверстие в наконечнике не должно превышать размер материала, который вы используете для печати! Обычно отверстие делают диаметром менее 1 мм (чаще всего — 0,5 мм).

Для нагрева наконечника используются два метода: с помощью резистора или никель-хромовой проволоки. Вариант с никель-хромовой проволокой конструктивно проще – требует меньше дополнительных деталей в конструкции.

Механизм подачи материала должен содержать три дополнительных важных компонента: термистор для измерения температуры, дополнительный барьер для разделения нагретой и холодной частей и сопло, через которое подается материал для печати изделия.

Термистор подключен к вашей плате управления (в данном случае Arduino) — так же, как резистор или никель-хромовый провод — и дает вам возможность контролировать температуру нагрева. Температуру необходимо регулировать, без термистора не получится достичь нужной температуры и поддерживать ее.

Дополнительный барьер не должен допускать нагрева охлаждаемой части экструдера. Охлаждаемая деталь изготавливается на 3D-принтере и поэтому также может плавиться спокойно, если не контролировать температуру.

Для этой сборки обычно используется PEEK. PEEK устойчив к высоким температурам и имеет очень низкую теплопроводность. Есть у него и недостатки: сложно найти деталь, подходящую к нашему экструдеру, дорого. Кроме того, внутри должна быть установлена ​​труба из ПТФЭ для теплопередачи. Трубы из ПТФЭ также не так просто найти.

Есть интересная альтернатива: использовать бамбук вместо PEEK и PFTE. Бамбук обладает теми же свойствами, что и PEEK: он устойчив к высоким температурам и мало проводит тепло. Это дешевле и проще найти.

Сопло является наиболее важной частью экструдера. Это конец нагретой части экструдера, через который расплавленный пластик подается непосредственно для изготовления детали. Сопло должно иметь точную резьбу и центральное отверстие диаметром менее 1 мм (обычно 0,5 мм).

Нагретая часть экструдера. Подходит для использования с никель-хромовой проволокой или нагревательными элементами

Ось X

Собранный экструдер, включая все перечисленные выше компоненты, устанавливается на каретку с осью X.

Каретка по оси X может быть установлена ​​на втулках (подшипниках скольжения) или на линейных подшипниках. Движение каретки передается от шагового двигателя со шкивом через зубчатый ремень.

Составной экструдер, установленный на каретке оси X (обратите внимание на ремень на заднем плане)

Стол для печати

Подробности напечатаны на столе. Три оси координат обеспечивают перемещение экструдера над столом на участке 200 мм по оси X, 200 мм по Y, 100 мм по вертикальной оси координат Z.

Стол состоит из двух частей: нижней части, которая крепится на направляющих оси Х, и второй части, которая устанавливается над первой. Деталь печатается непосредственно на поверхности другой детали.

Верхняя, вторая часть стола должна быть ровной. Для этого желательно обеспечить регулировку болтами.

Нижняя часть стола установлена ​​на скользящих опорах и может перемещаться по оси X.

Популярной модификацией 3D-принтера является использование стола с подогревом. Это значительно снижает «складывание» (деформацию) полиграфической продукции, особенно на нижних слоях. Такая деформация возникает из-за неравномерного охлаждения внутренней и внешней частей полиграфического изделия. Материал снаружи будет остывать и «усаживаться» быстрее, чем материал внутри.

Из-за этого охлажденный материал порвется или согнется, а горячий – нет. Это неравномерное изменение свойств материала приводит к скручиванию прямых углов и может вызвать изменения во внутренней структуре печатного продукта. Особенно высок риск разрыва слоя материала, подаваемого под давлением на нижние слои, так как стол будет охлаждать эти слои гораздо быстрее, чем верхние слои.

Решением этой проблемы является использование стола с подогревом. В результате внутренняя часть детали будет иметь температуру, близкую к внешней. Как правило, печатный стол нагревается до 100 градусов Цельсия.

Стол нагревается на протяжении всего процесса печати. Обычно сверху на нагреваемый стол кладут стеклянную пластину. Печь с подогревом можно сделать самому, а можно купить уже готовую. Конечно, купить проще, но сделать самому намного дешевле. При настройке платы с подогревом проверьте температуру транзистора на плате Arduino. Если он слишком большой, стоит подумать о дополнительном охлаждении (например, кулере).

Важно!

Если вы устанавливаете радиатор для охлаждения электронных компонентов, всегда используйте термопасту. С термопастой охлаждение будет происходить равномерно. Без термопасты компоненты не смогут передать большую часть тепла радиатору (поскольку воздух — очень плохой проводник тепла).

Не пытайтесь использовать клей вместо термопасты!

Читайте также: Как раздать интернет с андроида: подключение, настройка и решение проблем

Шаговые двигатели

В 3D-принтере RepRap Prusa Mendel используется пять шаговых двигателей:

• Один для управления осью Y
• Один для управления осью X
• Два для управления осью Z
• Один для управления экструдером

Как правило, все шаговые двигатели одинаковы. Но это необязательно. Двигатели для управления движением по оси Z должны быть такими же. В 3D-принтере RepRap Prusa Mendel используются биполярные шаговые двигатели NEMA17.

ВАЖНЫЙ!

Не все двигатели NEMA17 одинаковы!

Наиболее важным параметром двигателя для нас является крутящий момент. В этом случае крутящий момент двигателя часто ограничивается водителем.

Шаговые двигатели очень часто используются в робототехнике и мехатронике. Двигатель состоит из двух наборов катушек, расположенных по кругу вокруг центрального вала с усеченными зубьями. Вал представляет собой постоянный магнит.

Каждая пара катушек является частью фазы. Катушки, принадлежащие одной фазе, генерируют магнитное поле с наличием северного и южного полюсов. Двигатели, используемые в 3D-принтере RepRap Prusa Mendel, имеют две фазы.

Электроника RepRap управляет шаговыми двигателями с помощью так называемых микрошагов. В этом режиме ток, подаваемый на фазу, изменяется, в результате чего вал шагового двигателя качается на небольшой угол (делает небольшой шаг).

Контроллеры шаговых двигателей

управление биполярным шаговым двигателем затруднено, особенно в микрошаговом режиме. Униполярные степперы проще в управлении, но при тех же массогабаритных характеристиках они выдают меньший момент на выходе.

Для реализации управления шаговыми двигателями разработаны специальные контроллеры (драйверы шаговых двигателей). С этими драйверами достаточно отправить один управляющий сигнал на один микрошаг. Это значительно упрощает управление шаговым двигателем.

RepRap чаще всего использует драйверы шаговых двигателей Pololu. Они производятся на небольшой доске с минимально необходимой обвязкой. Драйвер состоит из очень мелких компонентов, поэтому он собирается на производстве.

В 2010 году у Pololu были проблемы с объемами производства — драйвера закупались так часто, что компания просто не успевала их производить. Так в связи с этим и появилась версия этого драйвера с открытым исходным кодом под названием StepStick.

Предупреждение! О доске StepStick!

Иногда у пользователей драйверов StepStick случалось короткое замыкание! Это может привести к выходу из строя не только самого драйвера, но и выхода из строя платы RAMPS и самого Arduino. Поэтому перед установкой и использованием StepStick проверьте мультиметром наличие короткого замыкания в цепи.

Шаговые двигатели потребляют электрический ток, когда ротор вращается и даже когда он останавливается во время работы. Именно по этой причине каждый контроллер двигателя имеет потенциометр, который регулирует ток, подаваемый на двигатель.

Чтобы не подавать чрезмерный ток на ваши шаговые двигатели, рекомендуется привести каждый потенциометр в «нулевое» положение, повернув каждый против часовой стрелки, а затем немного «открыть» его, повернув его на ок. 1/4 разрешенного движения по часовой стрелке. Если вы обнаружите, что ваши двигатели не развивают достаточный крутящий момент, еще немного «откройте» потенциометр и т д

Концевые выключатели

Перед печатью рабочий орган 3D-принтера необходимо привести в исходное «нулевое» положение. Это положение по сути является «нулем» принятой нами системы координат, в которой работает 3D-принтер.

Для этого установите три концевых выключателя. На каждой оси координат установлены концевые выключатели, в местах, за которые наш рабочий орган двигаться не будет. То есть у нас не может быть отрицательных координат.

• Для оси X это положение, соответствующее крайнему левому положению на печатном столе;
• Для сыра Y — заднее положение;
• Для оси Z это положение, в котором конец экструдера касается стола для печати. Перед началом печати экструдер немного приподнимется над столом.

Можно использовать механические или оптические концевые выключатели. Обычно устанавливаются механические концевые выключатели, так как они дешевле, проще в установке и работают так же, как оптические бесконтактные выключатели.

Концевые выключатели имеют ограниченное количество циклов включения/выключения. В большинстве случаев они обеспечивают работу на 10 000 циклов, чего вам хватит на несколько лет. Теоретически считается, что оптические бесконтактные датчики более надежны, чем механические. С практической точки зрения это предмет многих дискуссий.

Датчики положения особенно необходимы для оси Z. Исходное положение экструдера по отношению к давлению очень важно. Например, вы можете использовать датчики Холла, которые обнаруживают наличие магнитного поля.

Магнит устанавливается в нижней части натяжного ролика Х-конца или двигателя Х-конца. Небольшой потенциометр даст вам возможность точно настроить расстояние между концом экструдера и слоем печати. Эти варианты намного удобнее, чем перемещение механического или оптического концевого выключателя вверх и вниз.

Нет необходимости устанавливать концевые выключатели с обеих сторон вала. Максимальное расстояние перемещения по осям координат настраивается на уровне программирования микроконтроллера Arduino.

Электроника

Процесс печати контролируется электронным способом. Для принтеров RepRap (это проект с открытым исходным кодом) чаще всего используются:

• RAMPER, самодельный шилд для Arduino MEGA
• Sanguinololu, универсальная плата DIY со встроенным микропроцессором

Доски RepRap выполняют несколько функций:

• Обрабатывает инструкции G-кода.
• Управление четырьмя контроллерами шаговых двигателей (в 3D-принтере RepRap Prusa Mendel оба шаговых двигателя оси Z подключены к одному драйверу двигателя).
• Контролирует температуру экструдера и следит за состоянием термистора на нем.
• Управляет концевыми выключателями (концевые выключатели используются для «ухода в ноль» рабочего органа с экструдером).
• Контролирует температуру нагреваемого стола и следит за состоянием термистора на нем.

Контроллер подключается к персональному компьютеру с помощью преобразователя USB-to-serial. Arduino с установленной платой RAMPS имеет встроенный преобразователь. На плате Sanguinololu также есть преобразователь.

Платы RAMPS появились на рынке до Sanguinololu, постоянно обновлялись и продолжают обновляться. RAMPS выполнен в формате шилда для Arduino MEGA 1280 или 2560 (или их клона). Плата RAMPS имеет следующие дополнительные функции:

• Дополнительный канал термистора (всего три);
• Опционально установлен кард-ридер SD.

Плата Sanguinololu — относительно новое решение для управления 3D-принтерами. Дополнительный канал для термистора не предусмотрен. SD-карту подключить можно, но это сложнее, чем на RAMPS. Основное преимущество заключается в том, что для работы Sanguinololu не требуется плата Arduino Mega, так как вся необходимая начинка на ней уже предусмотрена.

В результате эта плата стоит меньше, чем комплект Arduino Mega — RAMPS. Полный комплект с клоном Arduino Mega, четырьмя драйверами Pololu, RAMPS обойдется вам примерно в 100 долларов. Полный комплект Sanguinololu DIY стоит около 80 долларов.

(Обратите внимание, что цены не совсем реалистичны. Например, в настоящее время Китай предлагает комплект для самостоятельной сборки RAMPS примерно за 25 долларов. Я просто хочу указать на разницу в цене).

Обратите внимание, что при сборке Sanguinololu вам необходимо установить очень маленький чип (преобразователь USB в последовательный порт). Перед покупкой желательно убедиться, что микропроцессор ATMega прошит загрузчиком Sanguinololu. В противном случае придется прошивать микропроцессор самостоятельно, а это не так просто.

Если вы хотите пойти по пути наименьшего сопротивления, мы рекомендуем использовать карту RAMPS. Хотя лотки Sanguinololu значительно меньше и дешевле. В общем, решать вам.

Как собрать и сделать 3D принтер своими руками

Существует множество разновидностей самодельных 3D-принтеров. Одни формируют фигурки из гипса, другие печатают детали с помощью головы послойно. Есть варианты, формирующие объекты с помощью лазера или на полимере. Такие модели сложны в сборке и дороги. Да и изделия, изготовленные по этим технологиям, хрупки, чтобы их можно было использовать в качестве запчасти к какому-либо устройству.

Чтобы собрать 3D-принтер своими руками, вам понадобится набор следующих инструментов и навыков:

• паяльник;
• набор отверток;
• шестиугольники;
• руководство по сборке;
• знание электроники и техники.

Соблюдая простые правила, человек, обладающий вышеперечисленными инструментами и знаниями, сможет собрать устройство в короткие сроки.

Приобретение необходимых деталей и инструментов

В процессе сборки 3D-принтера вам понадобятся необходимые комплектующие:

1. Рама является основной частью устройства. От его тяжести, качества и стабильности зависит дальнейшая работа устройства. Постоянная борьба с некачественными отпечатками, а также повышенные скорости работы отойдут на второй план. Идеальным выбором будет стальная рама российского производства, которая стоит около 5000 рублей. В эту цену входят необходимые крепления.
2. Направляющий вал. Он продается отдельно. Для сборки 3D принтера своими руками подойдет 1 комплект валов, который состоит из 6 деталей и стоит от 3000 руб. Процесс требует полированных моделей. От этого напрямую зависит качество печатных деталей.
3. Шпильки М5. Для сборки нужно 2 штуки, цена одной 200 руб. Их можно приобрести в любом хозяйственном магазине. Они должны быть абсолютно ровными. Для проверки можно положить деталь на стеклянную поверхность и покатать. Гладкий продукт гарантирует беспрепятственное качение.
4. Комплект подшипников, муфт и ремней. Это обязательные детали для сборки 3D принтера своими руками. Стоимость набора от 800 руб.
5. Механический ограничитель. Важная деталь, без которой процесс эксплуатации не реализуется. Стоимость 1 шт — от 25 руб. В процессе потребуется 3 корпуса. Опытные мастера приобретают четвертый вариант – про запас.
6. Показать. Для сборки 3D-принтера требуется экран с картридером. Это необязательный элемент. Это необходимо только при печати с компьютера.

В этом видео представлен обзор компонентов самодельного 3D-принтера:

Сборка механической части

Самостоятельная сборка – кропотливый процесс. Чтобы это произошло, недостаточно просто захотеть. Профессиональной команде требуется до 2 лет, чтобы собрать 3D-принтер. Для того, чтобы все действительно работало, необходимо быть предельно внимательным и соблюдать правила при сборке.

Собрать 3D-принтер своими руками несложно, если все детали куплены и установлены правильно. Это касается деталей с электронным наведением.

В процессе потребуется следующее:

• RAMPS 1.4 — это основная плата для 3D-принтера, работающая на расширении Arduino. Именно для этого рабочие модели, система и драйверы связаны между собой.
• Arduino Mega 2560 R3 — микроконтроллер, отвечающий за интегральные схемы и модули. Устройство легко подключить. Работает без нареканий при правильной установке системы.
• Драйверы А4988 — электронные компоненты, популярные драйверы шаговых двигателей, работают от напряжения от 1 до 35 Вт.

Эти три детали обойдутся покупателю от 1100 рублей. Важно помнить, что платы не подвержены горению, и покупать дополнительные запчасти не стоит.

В этом видео показана механическая часть самодельного 3D-принтера:

Сборка радиоэлектронной части

Для подключения электроники вам понадобится стандартная схема, она будет приложена к руководству по программному обеспечению — Arduino IDE. Затем выполняются настройки в зависимости от характеристик устройства.

Одной из особенностей сборки 3D-принтера своими руками является то, что в этом виде электроники должен работать «мозг». Одной из таких деталей является Arduino 2560 R3.

Прошивка будет залита в этот пункт. Легко сгореть из-за неправильной полярности подключения, конца соединения или установки шагового двигателя. По этой причине важно, чтобы монтаж проводил человек с опытом в этой области.

Загрузка и установка программного обеспечения

Установка программного обеспечения так же важна, как и предыдущие процессы. Водители ступеней отвечают за работу двигателей. У них есть конструктивный резистор, который выставляется на нужный ток и его не нужно наматывать.

В качестве запасной платы лучше использовать Arduino MEGA R3. Понижающий регулятор необходим для защиты напряжения на плате. Например, снижение происходит с 12 до 5 Вт. Электроника, используемая при сборке 3D-принтера своими руками, очень капризна и часто выходит из строя.

Достаточно сложный механизм принтера нуждается в программном обеспечении. Необходимо провести подготовительную работу. Для этого вам понадобится официальная прошивка от 3D-diy. Программа загружена Arduino IDE 1.0.6. На дисплее отображается кнопка Auto Home, которую необходимо нажать после этого.

Программное обеспечение Cura используется для гибких и точных настроек печати. Он позволяет регулировать уровень заливки объекта и другие параметры печати:

• диаметр сопла;
• температура плавления пластика;
• толщина слоя.

Все эти настройки влияют на качество и результаты печати. Проект Marlin лежит в основе прошивки и находится в открытом доступе для пользователей. Прошивка общая и подходит для разных устройств, да и настройки производятся по разному. Корректировки производятся в зависимости от возможностей трехмерного принтера.

Тестирование и настройка трехмерного принтера

Важно убедиться, что концевые выключатели подключены правильно, а полярность шаговых двигателей соблюдена. Если каретка движется в направлении, противоположном желаемому, необходимо повернуть терминал на 180 градусов. Если после всех правильно выполненных процедур остался неприятный свист, дело может быть в ступенях. Для этого подтяните подстроечные резисторы.

Первая тестовая печать займет не менее 50 минут. Дальше будет диагностика проблем с тестовым разделом в сравнении с другими результатами идентичных моделей. Таким образом можно будет определить, с чем связана проблема печати. Это связано, например, с неправильной конфигурацией компьютера или техническими характеристиками.

Печать

Первый оттиск считается самым важным, так как от его исполнения зависит качество соединения, сборки и соединения коннекторов своими руками. Первые модели рекомендуется печатать из PLA-пластика. Также можно использовать любой гибкий стержень.

Это самая простая модель для сборки, обслуживания и ремонта. Имеет высокое качество по сравнению с другими продуктами. Благодаря распространенности данного материала, вы можете найти огромное количество информации, отвечающей на ваши вопросы.

В печатную машину можно установить 2 экструдера одновременно или один с двумя головками. После выполнения процесса калибровки необходимо распечатать образец размером 1х1х1 см. Если слои сильно сместились, возникает проблема перегрева моторов. Для решения используются моторы A4988 с микрошагом 1/16, сила тока регулируется до наименьшего положения. Для достижения лучшего качества выполняют прошивку принтера.

В этом видео показан первый запуск самодельного 3D-принтера:

Как собрать 3d-принтер на Arduino

Большая часть 3D-производителей знакомится с технологией печати благодаря сборке самодельных устройств. Это могут быть как наборы-наборы, так и принтеры, собранные ими с нуля по различным схемам. Если вы решите пойти по этому пути, мы рекомендуем вам прочитать это руководство. Он поможет собрать принтер в правильном порядке и предотвратит большое количество ошибок.

Подготовка к сборке принтера по схеме с нуля

Начнем с выбора проекта. И тут сразу возникает вопрос: какой бюджет мы вкладываем в создание принтера? Сегодня на рынке есть много готовых решений, которые не стоят больших денег. Так есть ли смысл вкладываться в сборку крафтовой версии? Однозначно — оно того стоит. А плюсов несколько:

1. Вы можете создать большую область печати, чем стандартный 3D-принтер из магазина.
2. Самодельный принтер легко модернизировать и починить. Большинство деталей можно легко изготовить на самом принтере.
3. Когда вы соберете принтер своими руками, вы поймете всю механику устройства, научитесь решать простые ошибки и устранять ошибки печати.

Цена полного комплекта для сборки все равно будет ниже цены готового агрегата с аналогичными характеристиками из магазина. Вернемся к точному выбору проекта.

Для сборки вам понадобятся инструменты, а именно: крестовая отвертка, мультиметр, наждачная бумага, клей, пассатижи, паяльник, силиконовое масло, изолента, канцелярский нож, пластиковые струбцины и пара устойчивых рук.

Интересно! Многие современные бренды начали свой путь в 3D-печати с создания моделей в кустарных условиях.

Глобально существует две схемы сборки принтера с нуля в домашних условиях:

1. Установить комплект. Или принтер запасных частей. По сути, это готовая модель, но разобранная до болта. Такие варианты немного дешевле моделей под ключ. Но на самом деле это кем-то придуманное устройство, в которое трудно внести какие-либо изменения.
2. Сборка с нуля по схеме с использованием платы управления на Arduino. Этот вариант больше подходит. Плата управления Arduino позволяет вносить изменения в механику без специальных знаний в области электроники. Для него сделано множество дополнительных контроллеров, хабов и карт.

Сборка на Arduino обойдется дешевле любого комплекта. Общая стоимость принтера может вырасти до 20 000 рублей с учетом металлического каркаса. Некоторые дополнительные детали можно распечатать на самом принтере, когда он будет готов к первому запуску. Аналогичные готовые или комплектные решения обойдутся в 30 000-40 000 рублей.

Информация! В интернете есть множество вариантов сборки принтера на основе старых или «мертвых» печатающих устройств. Мы настоятельно не рекомендуем приобретать такие устройства для восстановления. Легче сделать устройство с нуля, чем реанимировать полумертвый принтер.

За основу для установки можно взять бесплатную компоновку из сети. Например, одна из самых популярных сборок основана на механике модели Prusa i3 или Prusa i2 (RepRap Mendel). Основание принтера может быть изготовлено из плиты МДФ или оргстекла. Со временем его лучше заменить на металлическую основу. Это немного удорожит конструкцию, но сделает ее более прочной и надежной.

Следующий важный момент — порядок компонентов. В рамках нашего проекта рассмотрим покупку деталей для монтажа принтера по схеме Prusa i3. Это надежная альтернатива, проверенная тысячами пользователей по всему миру.

Что купить:

• рулевые валы в комплекте 6 штук;
• стойки типа М5 – две штуки (можно купить и в обычном строительном магазине);
• комплект электроники: Arduino Mega 2560 R3 — 1 шт, RAMPS 1.4 — 2 шт (остальные про запас), шаговые двигатели — 6 шт;
• понижающий регулятор напряжения;
• комплект шаговых двигателей, нужно 4 штуки, а продают 5 в наборе;
• комплекты муфт, ремней и подшипников;
• блок на 12 В — 1 шт;
• механический ограничитель – 3 шт;
• экран со встроенным устройством чтения SD-карт — 1 шт;
• стол с подогревом — 1 шт;
• кнопка и клемма — 1 шт;
• вентилятор (охладитель) для обдува заготовки – 1 шт;
• экструдер — 1 шт;
• вентилятор для охлаждения драйверов — 1 шт;
• дополнительные насадки в комплекте;
• дрель для чистки форсунки;
• набор для регулировки стола – лучше взять пару штук;
• пружины в комплекте к столу – 5 штук, из них понадобится 4;
• прямоугольный кусок гладкого стекла, который будет лежать на столе – 1 шт;
• один комплект проводов для подключения шаговых двигателей.

Все эти запчасти продаются на китайской торговой площадке AliExpress. Окончательная стоимость может варьироваться от магазина к магазину. Берите запчасти только у проверенных поставщиков с высоким рейтингом пользователей.

Как собрать простой 3D-принтер на Arduino самостоятельно: пошаговая инструкция от А до Я

Теперь рассмотрим весь процесс сборки принтера — от момента установки рамки до первого пробного запуска. В этом разделе мы разберем механику и кинематику устройства, пошаговые этапы сборки и мелкие нюансы.

Важно! Готовую металлическую раму для Prusa i3 можно приобрести онлайн. Мы рекомендуем этот вариант.

Создание оси Y

В нашем случае сборка принтера начинается с установки рамы. Это опорная часть для оси Y. Весь процесс сборки можно разделить на несколько этапов:

1. Монтаж П-образной рамы. Прикрепляем к ней заднюю стенку с креплениями для двигателя и вскрываем две боковые юбки. Затем ставим передние распорки.
2. Крепим переднюю стенку с натяжителем ремня. Последний состоит из подшипника и нескольких пластин. Прикрепляем переднюю стенку к основному каркасу.
3. Ставим крепления для моторов оси Z. Они крепятся на боковые стойки рамы.
4. Монтируем торцевые опоры для верхней части каркаса. В официальной инструкции указано, что в них необходимо вставлять подшипники типа 625z. Не нужно их ставить. Затем установите ходовые винты, как они есть. Это поможет избавить принтер от эффекта качания.
5. Собираем каретку по оси Y. Для того, чтобы каретные винты регулировались, нужно сначала отрегулировать сами оси и только потом закручивать винты.
6. Сборка валов и кареток. Действуем по алгоритму: сначала вставляем оси в заднюю стенку, после чего устанавливаем на них каретку, и только потом продеваем оси в переднюю стенку. Фиксируем оси прижимными пластинами.

База для оси Y готова. Рама собрана на 90 %.

Ось X и ось Y

Теперь нужно собрать ось X, которая будет работать вместе с подвижной нижней платформой (осью Y). Здесь также будет несколько этапов строительства:

1. Монтируем правую и левую каретки на оси X. Фиксируем подшипники пластиковой лентой.
2. Собираем каретку для экструдера. Важная деталь: в экструдере подшипники обращены внутрь.
3. Устанавливаем валы для оси X. Сначала в каретку (левую или правую), затем продеваем каретку экструдера и закрепляем оси в каретке возврата.
4. Устанавливаем валы для оси Z и надеваем на них составную ось X. Проверяем ход, если все в порядке, протягиваем прижимные винты.

Кинематика устройства построена. Теперь можно переходить к установке и подключению наиболее важных электромеханических деталей.

Обратите внимание на следующее! Работайте без спешки! Если упустить момент, придется разбирать принтер почти до болтиков.

Подключение основных элементов

Основными частями принтера являются механические и электрические. Разберем установку этих элементов в правильном порядке:

1. Монтируем мотор оси Х. На него сначала устанавливаем шестерню.
2. Выставляем моторы оси Z в левый и правый крепления.
3. Надеваем муфты на валы моторов. Фиксируем их прижимными винтами снизу.
4. Вставляем направляющие винты через торцевой опорный подшипник. Они фиксируют правую и левую каретки.
5. Ставим моторы на ось X. Протягиваем их саморезами.
6. Устанавливаем ремни на двигатели. Не забудьте ослабить натяжители.
7. Выставляем концевые выключатели по осям X, Y и Z. Здесь важно не ошибиться, иначе при печати можно получить зеркальную модель.
8. Установить «мозги» системы. Монтируем плату Arduino на раму принтера.
9. Установите блок питания. Разъем питания прикреплен к специальной пластине. Подключается к проводам от блока питания. Они припаяны к разъему. На клеммы набрасываются провода, которые будут использоваться для питания основной микросхемы контроллера и других элементов системы.
10. Монтируем ЖК-экран и экструдер. Способы их изменения ниже в статье.

Основные элементы собраны и соединены. Осталось установить нагревательный стол.

Стол для печати

Рабочая поверхность крепится к каретке оси Y винтами. При монтаже используются специальные пружины, чтобы поверхность имела правильную геометрию. Силовые кабели и выводы термисторов завернуты в оплетку. Их аккуратно оформляют под дно стола и соединяют по инструкции.

Отладка

Первичное устранение неполадок включает в себя:

1. Проверьте жесткость конструкции, при необходимости подтяните болты.
2. Проверяет натяжение ремня. Они не должны тонуть, при этом платформа и экструдер должны двигаться без особых усилий.
3. Калибровка нагревательного стола с помощью подпружиненных натяжных болтов.
4. Проверяется наличие всех проводов для замены.

Затем можно переходить к самой важной и сложной части — соединению электронной и электрической частей принтера.

Как подключить электронику на «Ардуино»?

При работе с Arduino необходимо соблюдать правильный алгоритм переключения. В противном случае можно сжечь только часть.

Связь:

1. Ставим перемычки под каждым драйвером шагового двигателя на плате RAMPS. Вам нужно 3 перемычки для каждого драйвера.
2. Установите драйверы шагового двигателя на разъемы X, Y, Z, E1. Приклеиваем на них радиаторы.
3. Монтируем плату RAMPS поверх Arduino.

Важно! Если вы хотите сделать более надежную и долговечную систему, стоит немного обновить плату Arduino. А именно, отсоединение его от питания, которое идет с RAMPS. Для этого отрежьте диод на плате RAMPS и припаяйте стабилизатор напряжения к входу питания. Его нужно заранее выставить на 5 В, попутно освободив стандартную розетку. Сам контроллер можно разместить на задней панели Arduino.

Особое внимание уделяется кабелям для двигателей по оси Z. К ним можно подключить:

• параллельно, но каждый штекер идет в свою розетку (стандартная схема включения RAMPS);
• последовательно с одной вилкой.

Замена электрических элементов для RAMPS:

• подключите термистор хотэнда к разъему T0;
• на контакт D10 – обогрев подогревом;
• к разъему D8 — настольный обогрев;
• на контакт D9 — сносит рабочую зону.

Ставим вентилятор на обдув драйверов и рабочей зоны заготовки. Принтер готов, осталось только скачать прошивку и сделать первые настройки.

Установка программного обеспечения

Программное обеспечение включает в себя два важных пункта — установка прошивки на сам принтер, а также установка слайсера на ПК. Рассмотрим оба пункта по порядку:

1. Загрузите прошивку из официальных источников Arduino. Например, здесь можно взять драйверы. Установите прошивку через интерфейс инструмента Arduino 1.0.6 IDE. На экране принтера выберите Auto Home, чтобы проверить калибровку концевых выключателей и полярность шагов. Если оси работают в противоположном направлении, поверните клемму двигателя на 180 градусов.
2. Ставим слайсер на ПК. Это программа для обработки и подготовки к печати трехмерной модели. Здесь же можно задать некоторые параметры печати для самого принтера, немного настроить свойства. Мы рекомендуем использовать бесплатное программное обеспечение. Например, слайсер Cura. Его можно скачать с официального сайта разработчика.

Это основные шаги по установке программного обеспечения. Настройки точки пользователь будет задавать сам по мере обучения.

Подготовка к эксплуатации: настройка и калибровка

На финише стоит еще раз все проверить, помимо первой калибровки и настройки:

1. Проверьте ход всех вагонов. Смажьте валы силиконовым маслом.
2. Проверьте проводку, чтобы убедиться, что ничего не закорочено и не закорочено.
3. Откалибруйте платформу печати с помощью чистого листа формата А4. Ослабьте регулировочные винты, поместите лист бумаги между соплом экструдера и самой поверхностью. Установите правильную геометрию стола и высоту сопла, затяните винты.
4. Попробуйте выкинуть тестовый куб, чтобы вышли все неточности и опечатки.
5. Загрузите или создайте модель, которую хотите напечатать. Загрузите его в режущую машину. Установите нужные параметры и загрузите проект на SD-карту.
6. Вставьте нить в экструдер. Пластиковая катушка должна свободно катиться по корпусу принтера.
7. Вставьте флешку в принтер, попробуйте извлечь распечатку.

Однако это далеко не все, что необходимо учитывать при установке принтера. Пользователи часто допускают ряд банальных ошибок, которых можно избежать еще до установки.

Ошибки и способы их избежать

Наиболее распространенные ошибки и способы их решения:

1. Вырежьте каркас подручными средствами. Например, распиливание кусков оргстекла обычной ножовкой или электролобзиком. Скорее всего вы нарушите геометрию деталей. Пострадает как прочность всей конструкции, так и точность печати. Сейчас не выглядит дешево. Оставьте работу по резке деталей лазерной мастерской.
2. Каркас из тонкого материала. Если вы все-таки решили удешевить проект, используя вместо металла оргстекло, плиты МДФ или фанеру, следует брать материал толщиной не менее 6 мм. В противном случае рама может просто треснуть или развалиться.
3. Покупайте дешевые комплектующие. Лучше переплатить и купить запчасти у надежного продавца, чем заказывать некачественную продукцию, но по несколько более низкой цене. Ищите компромисс между дешевизной и высоким качеством.
4. Отказ системы охлаждения. Это может привести к потере качества из-за невозможности установить нужную температуру. Вторая, более серьезная проблема – выход из строя «мозгов» устройства. А именно драйверы двигателей или карты RAMPS. Не экономьте на безопасности.
5. Набор высоких показателей скорости, потеря качества. Тот факт, что принтер может печатать со скоростью 150 мм/с, не означает, что он может обрабатывать 5+. Увеличение скорости приводит к падению качества. Могут появиться ошибки печати. Ищите золотую середину или не беритесь за «горящие» проекты.

Это наиболее распространенные ошибки, которые совершают пользователи при сборке и работе на только что собранном 3D-принтере.

Интересно! Для снижения шума и вибрации используйте резиновые демпферные ножки от стиральной машины. Купить их можно в любом хозяйственном магазине. Это не приведет к значительному увеличению затрат на сборку, но повлияет на качество печати.

Собрать 3D-принтер по схеме несложно. Главное никуда не торопиться и делать все поэтапно. Также стоит заранее просчитать все расходы на бумаге и иметь в виду основные ошибки, которые могут возникнуть в процессе сборки.

Полезные советы

Для правильной установки важно следовать инструкции по применению и советам опытных мастеров, которые были выявлены методом проб и ошибок:

• В сборке 3D-принтера своими руками не используются подшипники типа 625z, отвечающие за крепление торцевых опор.
• Ходовые винты помогут избавиться от вибраций при высокой скорости работы рабочей головки.
• При сборке каретки используется черная стальная распорка, но она не входит в комплект рамы. Заменены пластиковые вкладыши, подходящие для этих целей.
• Установка креплений концевых выключателей должна производиться у передней стены. В случае ошибки модели будут напечатаны в зеркальном отображении. Новая прошивка не решит проблему. Единственный выход — припаять клемму.
• При соединении частей RAMPS и Arduino нельзя забывать о бесперебойной работе принтера. Для этого отключите ардуино от блока питания с платы RAMPS. Диод, отвечающий за эту функцию, выпаивается или обрезается. Регулятор припаян к вводу питания и настроен на 5 Вт.

В последнее время мало кто задумывался о том, чтобы собрать 3D-принтер своими руками. На данный момент эта тема очень популярна. Специалисты научились изготавливать детали для устройства самостоятельно. Преимуществом самодельных моделей по сравнению с заводскими является цена и лучшее качество. Наибольшую разницу можно увидеть на китайских устройствах.