Собираем 3D-принтер своими руками. Пошаговая. - 3DToday

Собираем 3D-принтер своими руками. Пошаговая. - 3DToday

31.05.2017 Данила Елисеев 1

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Публикуем статью о самостоятельной сборке 3D-принтера из журнала «Юный техник и изобретатель». Автор — Данила Елисеев, учащийся 9 класса гимназии № 6 г. Минска, абсолютный победитель V конкурса научно-технического творчества учащихся Союзного государства «Таланты XXI века». 

Будучи на минском Робофесте, мы познакомились с Константином Столярчуком — редактором издания «Юный техник и изобретатель». На страницах журнала вы найдете статьи о научно-техническом творчестве, интересных проектах и мероприятиях, чертежи и инструкции по сборке моделей. Журнал не имеет электронной версии, но на него можно подписаться (информация в конце статьи).

Сборка 3D-принтера своими руками

3D-печать — это построение реального объекта по созданному на компьютере образцу 3D-модели. В дальнейшем она сохраняется в формате Gcode-файла, после чего 3D-принтер, на который выводится файл для печати, формирует реальное изделие. Такой принтер работает по принципу послойного создания твёрдого изделия — оно как бы выращивается из определённого материала.

Увлекаясь созданием самодельных электронных устройств, я решил собрать собственный 3D-принтер, по основным характеристикам не уступающий серийным. Чтобы он был удобным для начинки электроникой, выбрал конструкцию Graber I3 и уложился в бюджет 0.

 Детали и чертежи

Данила Елисеев, учащийся 9 класса гимназии № 6 г. Минска, призёр конкурса «ТехноИнтеллект-2017»

Данила Елисеев, учащийся 9 класса гимназии № 6 г. Минска.

Для изготовления корпуса из фанеры я использовал чертежи с сайта RepRap.org/wiki/. Детали собирал по инструкции для принтера Graber I3. На торговой платформе Aliexpress приобрёл совместимые друг с другом элементы: термисторы, концевые переключатели, платы управления, шаговые двигатели и контроллеры для них, валы, подшипники, дисплей. Использовал схему подключения электроники, которая есть в свободном доступе в Интернете.

Самыми сложными и трудоёмкими этапами работы оказались настройка электроники и калибровка шаговых двигателей. Также потребовался обдув сопла — он предотвращает растекание расплавленного пластика, позволяя повысить качество и скорость печати.

Для автономной работы 3D-принтера, вывода и настройки печати служит специальный экран, в котором есть вход для SD-карты. Это позволяет следить за процессом, настраивать подачу материала, скорость печати, мощность обдува и т. д.

Корпус и электроника

Сначала я сделал прошивку для принтера, а затем в соответствии с чертежом установил электронные узлы в корпус. Для изготовления экструдера также воспользовался готовыми чертежами. Потом занялся настройкой прошивки, термисторами и микропереключателями («концевиками»).

Конструкция корпуса 3D-принтера

Конструкция корпуса

Теперь предстояло настроить электронную систему. Что в неё вошло?

В основе — плата Arduino mega 2560, имеющая самое большое количество контактов ввода-вывода. Ramps 1.4 — плата, часто называемая «шилд», создана для удобного подключения всех элементов (поверх платы Arduino). Также понадобились: 4-5 драйверов шаговых двигателей; печатающая голова E3D V6 для пластика диаметром 1,75 мм и диаметром сопла 0,4 мм; шаговые двигатели Nema17 17HS4401; стандартный жидкокристаллический экран LCD 2004. Кроме того, использованы термисторы, концевые переключатели, нагревательный стол.

Механическая часть

Для неё я применил известную кинематику Mendel. Принтер построен так, что экструдер — механизм подачи материала — двигается по оси Х (вправо-влево) и по оси Z (вверх-вниз). Стол же двигается по оси Y (вперёд-назад). Всё просто, но у конструкции много крепежей, гаек, винтиков, которые крайне важно одновременно держать настроенными на правильную геометрию. Если не использовать различные фиксаторы резьбы, то качество печати будет «уплывать».

Я использовал шпильки для оси Z и ремни для осей X и Y, а также комплект валов разной длины. Хорошие шпильки обеспечивают до 70 % качества такого 3D-принтера.

Технология НРМ (FFF)

Эта технология позволяет создавать не только модели, но и высококачественные детали из термопластиков — сложные многоуровневые формы, полости и отверстия, которые трудно получить обычными методами. Она выгодно отличается чистотой, простотой в использовании и пригодна для применения в офисах.

Для печати используют два различных материала. Из основного будет состоять готовая деталь, а вспомогательный нужен для поддержки. Нити обоих подаются в печатающую головку. Она передвигается в зависимости от изменения координат X и Y и наплавляет материал, пока основание не переместится вниз и не начнётся следующий слой. Когда принтер завершит работу, остаётся отделить вспомогательный материал механически или растворить его моющим средством. После этого изделие готово к использованию.

FFF-технология

FFF-технология

Программы

Для настройки и прошивки микроконтроллера применена стандартная среда Arduino IDE. Она позволяет программировать, в частности, на языке С++ и адаптирована для работы с микроконтроллерами.

Для калибровки использована среда Pronterface. Она даёт возможность преобразовать 3D-модель из формата .stl в формат .gcode, провести полное тестирование всех систем, настроить датчики и в режиме реального времени проконтролировать процесс печати.

Для более гибкой и точной настройки печати применена Cura Software. С помощью этой программы я смог настраивать степень заполнения объекта, а также способ печати и параметры: диаметр сопла, температуру плавления пластика, толщину начального и конечного его слоёв. Все они влияют на продолжительность печати и качество изделия.

В основу прошивки положен проект Marlin (находится в открытом доступе). Это наиболее распространённая прошивка, но для разных принтеров она настраивается по-разному. С учётом особенностей конструкции данного  принтера были внесены коррективы.

На финише

Как измерить шаг винта? Необходимо длину участка в миллиметрах разделить на количество витков на нём (у меня 20/16 = 1,25 мм). Для более точного результата замеряют участок максимальной длины.

LCD-дисплей с SD-картой я нашёл на RepRap.org и идентифицировал как RepRapDiscount Smart Controller.

Чтобы залить прошивку в контроллер, надо в Arduino IDE правильно выставить тип платы и номер COM-порта. Внизу окна отобразятся и тип, и номер. Главное — не забывать сохранять изменения (Ctrl + S).

В целом на сборку принтера я потратил 2 месяца. Стекло, на котором можно вести печать, было заказано на стеклорезной фирме.

Работающий 3D-принтер

Работающий 3D-принтер

Как подписаться на журнал «Юный техник и изобретатель» (ISSN 1993-4432)

Вы можете подписаться на журнал «Юный техник и изобретатель» (ISSN 1993-4432). Подписные индексы (индивидуальная подписка): 93508 — в каталоге «Пресса России» и 00200 — в каталоге «Белпочта».

Анонсы выпусков публикуются на сайте издательства «Пачатковая школа».

by-ut-journal

Читайте также

Теги: 3D печать, 3d-принтеры, arduino проект, DIY, headline, сделай сам 3д принтер корпус своими руками фото. Поделитесь новостью 3д принтер корпус своими руками с друзьями!
3д принтер корпус своими руками 94
3д принтер корпус своими руками 60
3д принтер корпус своими руками 61
3д принтер корпус своими руками 48
3д принтер корпус своими руками 73
3д принтер корпус своими руками 60
3д принтер корпус своими руками 24
3д принтер корпус своими руками 44
3д принтер корпус своими руками 26
3д принтер корпус своими руками 32
3д принтер корпус своими руками 53
3д принтер корпус своими руками 38
3д принтер корпус своими руками 39
3д принтер корпус своими руками 43
3д принтер корпус своими руками 87
3д принтер корпус своими руками 98
3д принтер корпус своими руками 7
3д принтер корпус своими руками 29
3д принтер корпус своими руками 20
3д принтер корпус своими руками 41