3D-принтер своими руками

3D-принтер своими руками. Можно ли сделать 3D-принтер своими руками?

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.

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. Скачать зеркало.

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)

Сборка корпуса

Чтобы сделать корпус трёхмерного принтера, подойдёт любой материал достаточной жёсткости, поставляемый в листах. Первым делом следует смоделировать конструкцию или найти готовую схему в Интернете. После этого можно приступить к вырезанию отдельных деталей. При наличии электролобзика или другого инструмента для резки такую работу можно выполнить самостоятельно. Если нужных инструментов нет, рекомендуется заказать услуги лазерной резки.

Для работы с ABS-пластиком предпочтительна закрытая конструкция устройства, сохраняющая высокую температуру в камере. Быстрое или неравномерное застывание такого пластика может вызвать трещины или привести к осаждению печатаемой модели. Если же вы планируете использовать принтер для печати при помощи полилактида (PLA), используйте открытый корпус или предусмотрите возможность его открытия. Печать этим типом пластика требует отвода тепла и постоянного охлаждения.

Для корпуса 3D-принтера подойдут листы толщиной 6 мм. В зависимости от выбранного материала, они могут быть прозрачными или нет. При недостаточной жёсткости конструкции установите алюминиевые или стальные уголки по бокам. Также можно сделать корпус из небольшого телекоммуникационного шкафа или другого предмета. При наличии второго 3D-принтера детали корпуса нового устройства можно распечатать на нём. Самые популярные материалы, применяемые для создания каркаса своими руками:

• МДФ;
• Фанера;
• Монолитный поликарбонат;
• Акрил.

Важно! Корпус из фанеры хорошо гасит вибрацию, возникающую при печати.

Delta на рельсах

Delta-компоновка имеет свои преимущества, позволяя печатать высокие модели, при этом сам принтер остается достаточно компактным. Использование рельсовых направляющих позволяет обеспечить необходимую плавность и равномерность движения по осям, к наличию которой особенно чувствительны устройства с подобной компоновкой.

Автор этого проекта Геральд Клейн (Gerald Klein) построил 3d принтер на рельсах своими руками высотой 1 метр и диаметром основания рабочей поверхности 30 см.

В основе конструкции три метровых отрезка линейных рельсовых направляющих C-Beam. Перемещение печатающей головки осуществляется через ременный привод от трех шаговых двигателей. Основа рабочего стола и верхней части принтера — алюминиевые пластины толщиной полдюйма. Автор особенно подчеркивает, что при такой компоновке особенно важна их идеальная плоскость. В предложенном им варианте пластина получена водной резкой.

Чтобы построить такой 3d принтер своими руками нужны чертежи, которые вы сможете найти по этой ссылке. Кроме того, там же размещена информация об использованных в проекте деталях.

3d принтер из струйного своими руками

Как еще один вариант получения оборудования в виде 3D-принтера собранного своими руками – использование старенького струйника, который сам по себе достаточно доступен по цене, а в преобразовании его для 3D-печати становится просто бесценным за вполне доступные деньги.

С тем, как часто возникают трудности, связанные с бессмысленностью ремонта устаревшего струйного работяги и невозможностью просто взять и выкинуть его, наверняка сталкивались многие. Но вот возможность применить его элементы в новой конструкции, обеспечив этому принтеру вторую жизнь – наверное станет достаточно интересным.

Как поставщик требуемых важных элементов для создания 3D-принтера из струйного, такой аппарат просто бесценен.

Среди полезных и необходимых элементов для создания 3D-принтера своими руками будут:

• направляющая;
• узел по которому перемещается печатающая головка;
• зубчатый ремень для привода;
• двигатели с подачи бумаги и перемещения печатающей головки, их драйвера и контроллеры;
• концевики.

Причем все эти элементы – только часть необходимых и важных механических и электромеханических модулей старого принтера для создания 3D-принтера собственноручно.

Основными составляющими 3D принтера являются:

1. корпус и направляющие;
2. 4 шаговых двигателя;
3. печатающая головка;
4. блок питания;
5. контроллеры и прочее.

Корпус

Прежде всего, нужно понимать, что все необходимые комплектующие будут покупаться по розничным ценам, ведь более доступная стоимость возможна только в случае опта. Цена корпуса может составлять от 4500 до 12 000 рублей. Корпус также изготавливают из фанеры, оргстекла и даже алюминия. К стоимости одного из выбранных материалов следует прибавить расходы на услуги по лазерной резке, ведь лобзик или напильник в этом деле не помощники – они не могут гарантировать прочность, точность, ровность и жесткость конструкции.

Направляющие

Стоимость направляющих для 3D принтера варьируется от 4 000 до 13 000 рублей — все зависит от их типа и качества. В этой статье затрат экономить крайне не рекомендуется, ведь от работы направляющих зависит точность изготовляемых изделий. Из бюджетного варианта неплохим качеством отличаются цилиндрические элементы. Самую высокую точность могут гарантировать линейные направляющие, но они доступны далеко не всем (стоят в 10 раз дороже).

Шаговый двигатель и блок питания

Шаговый двигатель обойдется в 900 рублей, за 4 штуки необходимо будет потратить 3 600 рублей. Экструдер (печатающая головка) отвечает за подачу расплавленной лески из ABS пластика. Можно наточить его самостоятельно или же прибегнуть к помощи специалистов. В нем имеется шаговый мотор, нагреватель, датчик температурных показателей, вентилятор и сопло (выточить крайне сложно). Стоимость этого неотъемлемого элемента равняется от 1 888 до 3 000 рублей. Блок питания обойдется в 4 000 рублей.

Контроллеры

Контроллеры являются достаточно сложными устройствами, самостоятельно изготовить которые практически невозможно. Даже приобретенные в специализированных магазинах контроллеры придется дорабатывать для того, чтобы они имели возможность корректно функционировать в 3D принтере. Основная задача подобного устройства состоит в управлении шаговыми моторами и нагревателей. От него зависит подача АБС пластика и взаимодействие принтера с компьютером. Стоимость контроллера может составить от 7 000 до 15 000 рублей. Еще необходимо будет закупить прочие мелочи, без которых работа принтера не возможна:

• шестеренки,
• ремни,
• провода,
• контакты.

Такие расходы обойдутся в 700 рублей.

Что нам понадобится?

1. Комплект корпусных деталей x1
2. Комплект полированных валов диаметром 8 мм (2×397, 2×370, 2×420) x1
3. Шпилька М5 длинна 345 мм (перемещение по оси Z) x2
4. Набор гаек, винтов,шайб, пружинок x1
5. Соединительная муфта 5х5 мм x2
6. Линейный подшипник lm8uu x11
7. Подшипник 608zz x2
8. Подшипники 625zz x2
9. Зубчатый ремень GT-2 x2 метра
10. Зубчатый шкив GT-2 (16 зубьев) x2
11. Оплетка для проводов 3 метра
12. Зеркало или стекло для нагревательного стола x1
13. Стяжки x25
14. Пружины для стола x4
15. Канцелярские зажимы для стола x4
16. Шпилька M8 (для держателя катушки) x1

1. Набор отверток
2. Паяльник и все необходимое к нему
3. Пассатижи
4. Хорошая музыка Вам тоже пригодиться

Примеры печати

Все печаталось PLA пластиком от Bestfilament, температура 210-215 гр., обдув после первого слоя.

bathtub boat (visual benchy) — сложная модель, наподобие 3DBenchy, мосты, арки, много мелких деталей, уменьшенная в 2 раза, печеталась без поддержек, заполнение 30%, слой 0.1

Marvin — еще одна тестовая модель, у меня их целый отряд 🙂
Слой 0,2, заполнение 30%

На всех фото где присутствует отверстия, закрытые заглушками желто-коричневого цвета напечатаны на этом же принтере — идеология RepRap в действии.
И под спойлером пару моделек

Что будет, если вы задумаете собрать 3D принтер своими руками

С чего всё начиналось

Собственно, сама мысль собрать принтер своими силами возникла примерно год назад после прочтения статьи на вики про RepRap принтеры. До этого ничего не собирая сложнее корпусов для компьютера, было трудно оценить всю сложность предстоящей работы. Но, листая страницы дальше, обнаружил, что все схемы, чертежи и инструкции присутствуют и более того даже на русском языке.

Немного погодя, оказалось, что все компоненты стоят вместе как готовый принтер и настрой сильно упал (Ох уж эти московские перекупщики), но на помощь пришел Китай со своими сверхдешевыми электроникой и электромеханическими компонентами. В порыве радости был заказан комплект электроники RAMPS 1.4 (Как самый простой в использовании по отзывам), 5 шаговых двигателей типа nema 17 (момент удержания должен быть не меньше 1.5кг/см, но я взял аж 4кг/см), 2 метра приводного ремня размера t2.5 с двумя алюминиевыми шкивами по 20 зубьев, а так же нагревательную платформу (mk2a самая распространенная), так же нужно не забыть взять 12 линейных подшипников lm8uu. На всё я потратил чуть больше 13 тысяч рублей, что, согласитесь, несколько меньше, чем, даже, комплекты для самостоятельной сборки в магазинах.

Спустя 2 месяца ожидания

За эти месяцы я успел познакомиться на форуме с несколькими интересными людьми, один из которых любезно распечатал на своем Replicator2 детали для моего принтера (Я выбрал конструкцию Prusa Mendel i2 из-за её дешевизны и простоты сборки). Кстати говоря, точность изготовления деталей мало на что влияет и, в принципе, можно их делать хоть из ложек, я лично сделал часть деталей для рамы из толстой фанеры. Большой проблемой было найти направляющие валы, которые стоят от 600 рублей за метр (Каленые и прочные, т.е. избыточная прочность), но решение было найдено на рынке: обычные прутки из нержавейки диаметром 8мм отлично подошли (Нужно всего 3 метра, как и что резать, написано на Вики), так же 6 метров шпилек м8 и 6 подшипников 608 (Как в роликах и скейтбордах). В качестве блока питания можно использовать что угодно от 400Вт 12-19В. Забрав с почты последнюю посылку (Не буду говорить про нашу почту, все и так всё знают. Битые и мятые коробки, ожидание, потерянные извещения), я понял, что предстоит много работы.

Первый блин комом

Самую сложную (как выяснилось позже) деталь решено было сделать самому, а именно hotend или сопло. Мой совет: если у вас нет токарного станка и вы не знаете тонкости изготовления хотендов, не беритесь за это. Было потрачено много времени и денег, но сопло было готово (спасибо сайтам и форумам), кстати, как выяснилось, готовое решение стоит 1500 рублей и это в два раза меньше, чем я потратил на свой хотенд. (Если кто-то всё же решится, то советую делать сопло сменным, а в качестве нагревателя не использовать резисторы из магазина, закажите керамический 12В 40Вт из Китая).

Собирать раму и подключать электронику по инструкции не сложно, но долго из-за возни с более чем 50 гаек и винтов.

Самая простая часть позади, предстоял самый долгий этап: настройка. Электроника основана на Ардуино, так что, проблем ни у кого возникнуть не должно. Собственно, нужно в прошивке настроить количество шагов по всем осям и на экструдере, так же настроить концевые датчики, откалибровать высоту и горизонтальность платформы, выбрать правильные термисторы. Кстати говоря, я начинал печатать ABS пластиком без нагревательной платформы на легендарном Синем Скотче. Важно: ABS нельзя печатать без нагревательной платформы, потому что неминуемо будет деформироваться деталь при остывании и все края загнутся наверх.

Детский восторг и осознание того, как много всего надо решить.

Работа над ошибками

Первым делом, я прикрутил нагревательную платформу, которая дала такой потрясающий результат с первого раза:

Ничего не отклеивается и не загибается даже на деталях такого размера. Но были и минусы: синий скотч оставался на деталях и его приходилось переклеивать каждый раз. плюс ко всему, перегорали резисторы раз в неделю стабильно и был заказан нагреватель из Китая.
Печать шла, вроде бы все хорошо, но хотелось большего. Засел за редактор и через пару дней родил проект нового принтера, больше, выше, солиднее. Рама из толстой фанеры, части напечатанные, все шло хорошо, но, собрав всё воедино, оказалось, что направляющие не параллельны и прочее и прочее, в итоге проект был заброшен.

Провал не давал спокойно спать и многие дни я думал надо новой конструкцией. Идей было много, некоторые удалось реализовать, но как это и бывает, с косяками, потому не буду надолго останавливаться на этом.

Музой стал принтер Prusa Mendel третьего поколения с фанерной рамой (Правильно читать не «пруса», а «прюша», т.к. это Чешский парень Йозеф Прюша). Как раз под рукой оказался станок для лазерной резки и автокад. Долгие вечера перед монитором, 3 разные версии.

Не обошлось без напечатанных деталей, но их было уже гораздо меньше: всего 3 каретки и 3 держателя концевиков.

Печать всех частей заняла около 9 часов. В то время я порезал фанеру (Покупайте для резки фанеру в магазинах, потому что на рынках она вся в сучках, которые не прорезаются нормально) и собрал первую версию рамы.

Ставка была сделана на высоту, она составила немного больше полуметра, что давало рабочую область высотой в 420мм, вряд ли вы найдете похожий.

Первое время я использовал пруток 3мм в силу его дешевизны, но для его подачи в экструдер необходимо использовать редуктор. печать неплохая, но подающий болт порой забивается и сам экструдер получается большим.

В следствии, было решено перейти на пруток меньшего диаметра, 1.75мм (Благо, сейчас полно производителей появилось) с маленьким экструдером без редуктора и с большей точностью подачи.

Советую всем сразу печатать прутком 1.75, потому что это реально удобнее. 3мм- это архаизм со времен использования сварочного прутка.

Идеальная машина

Само собой, работы еще предстоит много, но, могу сказать, что это вполне законченный продукт, который, при желании, можно повторить самому. Принтер не отличается ни сверхточностью, ни скоростью печати. Это обычный принтер на уровне того же Prusa i3, просто он выше и удобнее. Хочется сказать, что любой принтер можно настроить так, что он будет не хуже покупных монстров с ценником за 100.000, на который вы потратите не больше 15.000 рублей. Форумы и блоги пестрят различной информации, Китай доставляет что угодно за смешные деньги, так почему бы не сделать это самому?