Делаем принтер своими руками

Как собрать 3d-принтер своими руками? Часть первая.

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.

Всем добрый день, друзья! С Вами 3DTool! В свете активной волатильности цен на рынке мы задались вопросом, из чего состоит 3D принтер? Что именно влияет на начальную цену этого аппарата и почему современные отечественные и зарубежные 3D принтеры столько стоят?

Статья будет носить скорее ознакомительный и оценочный характер, нежели представлять из себя трактат по пошаговому созданию производства 3D оборудования. К счастью, на нашем замечательном портале есть примеры таких трактатов, и при желании энтузиасты могут ими воспользоваться. Уверены, таких людей найдется немало!

Если же вы не так подкованы в 3D технологиях, но хотите составить хотя бы примерную картину, смело продолжайте читать!

Для того, чтобы последовательно определиться со всеми этапами постройки и сформировать полное представление о процессе, давайте определим схему действий по реализации нашего проекта.

I) Идея. Для начала определимся с задачей.

II) Бюджет. Установим материальные и временные затраты на проект.

III) Характеристики и спецификации. Определим желаемые характеристики нашего 3D принтера.

IV) Чертежи и виртуальный проект. Необходимо выбрать основу 3D принтера или смоделировать его с нуля.

V) Узлы и комплектующие. Подберем комплектующие под заданные характеристики.

VI) Виды работ для сборки. Какие работы нам необходимо будет совершить, чтобы получить изделие? Например, раскрой и сварка металлических листов корпуса.

VII) Программирование и отладка устройства. Здесь нам необходимо будет определиться с программной частью нашего аппарата и подобрать нужную прошивку.

VIII) Расчёт фактических затрат. На производство и сравнение его с бюджетом.

В свете обширности охватываемой темы и получившегося гигантского размера текста, мы разобьем наше повествование на несколько частей. Первая часть будет посвящена предварительной подготовке к постройке нашего агрегата и затронет пункты с первого по третий нашей схемы.

Стартовым блоком нашей схемы будет ‘Идея’, или ‘Задача’. Тот необходимый базис, после которого в уме начинают появляться первые шестеренки и выстраиваться механизмы. Идея всегда довольно проста и лаконична. В нашем случае она звучит так: ‘Как построить качественный 3D принтер?‘.

Чтобы построить именно качественный аппарат, условимся, что будем выбирать наиболее хорошо зарекомендовавших себя производителей комплектующих и не экономить на дополнительных работах. Также наш аппарат должен соответствовать критериям безопасности бытовой техники, хотя бы в самых основных чертах. То есть дерево в качестве материала для корпуса и китайские провода с Ali отпадают. Однако и раздувать бюджет до бесконечности, равно как и сроки разработки, мы не будем.

Как правило, многие энтузиасты 3D печати, мейкеры и даже некоторые покупатели не достаточно хорошо представляют себе процесс создания и производства подобной техники на промышленном уровне и часто задают один и тот же вопрос — ‘Почему так дорого?’ Косвенно мы постараемся ответить на него в процессе повествования и в конце сформулируем вывод с четким определением — ‘Почему?‘.

Чтобы было, от чего отталкиваться, мы должны определить для себя финансовые и временные границы проекта. Понятно, что в процессе создания суммы финансовых и временных затрат будут варьироваться, но в этом и будет заключаться наша основная задача — сравнить предполагаемый бюджет с тем, что получится в итоге.

Сколько времени нам потребуется на создание 3D принтера? Чтобы ответить на этот вопрос, неплохо было бы определиться с его конструкцией и характеристиками. Для этого сформулируем задачи, которые он должен решать:

1) Печать твердыми, гибкими и тугоплавкими материалами. (более 300 градусов)

3) Размер рабочей области 20х20х20 см и средние внешние габариты, чтобы принтер помещался и дома и на работе.

2) Быстрая и точная механика.

3) Закрытая камера с системой конвекции.

4) Надежная электрика и электроника.

5) Наличие интуитивно понятного интерфейса, красочный дисплей.

Как видите, мы задумали машину, находящуюся примерно на уровне современных решений Imprinta, Picaso 3D и Raise3D, то есть — флагманов отрасли. Бюджет таких аппаратов находится в диапазоне от 100 до 400 тысяч рублей, в зависимости от размера рабочей области и наличия или отсутствия дополнительных опций. Попробуем разобраться, можно ли построить 3D принтер подобного уровня с меньшими затратами. Заложим в наш бюджет 100 000 рублей и 12 месяцев на производство. Посмотрим, что из этого получится.

В него должны будут входить все затраты на разработку, закупку и доставку комплектующих, подрядные работы, которые сложно выполнить самостоятельно, и прочие прямые расходы. Косвенные расходы мы постараемся рассчитать в финальной части нашей статьи.

III) Характеристики и спецификация.

5) Электрика и электроника: относительно этого пункта маститые мейкеры и инженеры спорят уже довольно долго. Многим хватает и стандартного бутерброда RAMPS + Arduino Mega. Однако, глядя на флагманов производителей 3D принтеров, наш принтер должен обладать ‘умными’ системами помощи, иметь возможность подключаться к компьютеру через USB или ethernet/WiFi, а также обладать возможностью чтения данных с SD-карты или USB-флешки. То есть быть максимально удобным и автономным. Добавим в спецификацию помощника калибровки стола через специальный датчик и контроль наличия филамента в печатающем блоке, дабы принтер вставал на паузу, если что-то пойдет не так. Блок питания и разводка проводов — классическая. Плоские шлейфы — вещь хорошая, но для нашего проекта излишняя.

6) Дисплей и интерфейс управления: какой конкретно подобрать дисплей, зависит от выбранной нами материнской платы и возможности ее подключения к тому или иному дисплейному модулю, так что для начала обрисуем ‘хотелки’. Управляемый джойстиком, или тач-скрином дисплей, цветной, или монохромный, с возможностью отображения иконок, текстовой информации и не очень большим размером. 4,5 дюйма вполне подойдут.

Итак, мы разобрались с идеей, описали основные характеристики нашего принтера, прикинули бюджет по деньгам и времени. В следующей части прикинем более приземленные и конкретные вещи и определимся с комплектующими и ценами на них.

Конечно же, мы так же хотели бы услышать ваше мнение и советы относительно подборки тех или иных комплектующих, советами по выбору параметров и задач. Пишите их в комментариях! Так что не переключайтесь и ждите следующей статьи!

Приобрести 3D оборудование и ЧПУ станки, вы всегда можете на нашем сайте в разделах —

3D принтеры: https://3dtool.ru/category/3d-printery/?utm_source=3dtoday

ЧПУ станки: https://3dtool.ru/category/chpu/?utm_source=3dtoday

Любые интересующие вас вопросы относительно аддитивной техники и ЧПУ станков, вы можете задать нашим менеджерам.

По почте: Sales@3dtool.ru

Или по телефону: +7(800) 775-86-69

Не забывайте подписываться на наш YouTube канал:

И подписываться на наши группы в соц.сетях:

Источник

3D-принтер из фанеры своими руками и его эволюция

Хочу рассказать, как мы собрали 3д-принтер в домашних условиях, так сказать, из говна и палок. Это был школьный проект, который принес определенные плюшки в свое время.

Забегая вперед, покажу, на что оказался способен наш домашний принтер уже после некоторой эволюции. Но обо всем по порядку.

Модель реактивного двигателя на наших 3D-принтерах. Детали печатались и на версии 1, и на версии 2.

Как и зачем мы пришли к идее собрать 3D-принтер дома

Один хороший трудовик в школе обучал детей работе с деревом. В основном, это были разделочные доски и шкатулки. Изюминка изделий – декоративная резьба. Так вот, нашему трудовику удалось увлечь одного смышленого 9-классника моделированием в программе Компас 3D. А тот, в свою очередь, решил сделать благое дело – создать инструмент для печати в школе. Так родилась идея для исследовательской работы.

Перед нами стояла основная задача – создать 3D-принтер максимально дешево. В ход пошли подручные средства и запчасти от старой техники. Списанные принтеры были любезно предоставлены руководителем большой фирмы на безвозмездной основе (все же в наше время без знакомств и блата далеко не уйдешь). Кстати, благотворительность тоже еще не умерла – в процессе работы над проектом нашлись добрые люди, которые очень здорово помогли с нужным материалом, информацией и идеями.

P.S.: Наш проект не является коммерческим. Это чисто исследовательская работа, цель которой — ответить на вопрос: можно ли построить 3D-принтер, используя только простые бытовые инструменты, имеющиеся в наличии: электролобзик, бытовой лазерный принтер и минимум вложений. Принтер использовался как инструмент для дальнейших школьных проектов.

Процесс создания 3D-принтера

Наша работа была разделена на несколько этапов. Конструкция не раз переделывалась с целью улучшения качества печати, исправления ошибок, придания завершенного вида устройству. Этапы работы можно представить так:

Выбор кинематики (механизмы, приводящие в движение печатающую головку в пространстве по трем осям и экструдер, отвечающий за скорость, а также количество вдавливаемого пластика из печатающей головки ).

Выбор необходимой электроники.

Поиск нужных запчастей в недрах старой техники.

Разработка 3D-моделей и чертежей для принтера.

Сборка первой версии и тест (СТЕР-1).

Модернизация и сборка улучшенной версии №2 (СТЕР-2).

В целях экономии для осей Х и Y использовали мебельные направляющие. Размеры: 35х400 мм (ось X), 35х300 мм (ось Y). Они обеспечивают плавный ход кинематики и стоят недорого: около 70-80 р. за пару штук (в зависимости от размера).

Мебельные направляющие 35*300 мм

Для оси Z использована часть разобранного механизма от DVD-привода. Высота печати в связи с этим будет всего 4,5 см, но этого пока достаточно для печати подшипников скольжения из нейлона (будем использовать леску для триммера). В будущем ось Z переделаем на использование таких подшипников и увеличим высоту печати.

Необходимую электронику заказали на Алиэкспресс. Нам потребовались:

плата Ардуино Mega 2560 (плата);

драйверы шаговых двигателей drv8825;

экструдер в сборе e3d V6.

Разобрали списанную технику и добыли нужные двигатели, подшипники, каретки и другие детали.

сбор запчастей для принтера

Основные части устройства и стол решили делать из фанеры. Во-первых, есть хороший опыт работы с ней. Во-вторых, обходится недорого. Детали для 3D-принтера моделировали в Компас 3D. Чертежи распечатали на листах, перевели на фанеру, вырезали. Чтобы точнее переносить чертежи, использовали ЛУТ-метод (лазерно-утюжная технология), который применяется, в основном, при травлении плат.

Процесс переноса чертежей на фанеру

Далее был изготовлен временный боуден (устройство для подачи пластикового прутка). Для этого пришлось переделать двигатель по инструкциям в интернете. Также для него взяли латуневую шестеренку и сточили зубцы. Позже деталь была заменена на заводскую.

Собрали электронику. Прошили управляющую программу Marlin в плату, настроили прошивку. Прошивал с помощью Arduino IDE 1.8.7.

Крепление для экструдера изготовили также из фанеры.

Готовый экструдер в сборе перед покраской

Дополнительная информация:

Кинематика аналогична конструкции, которую применяют в ЧПУ, с неподвижным столом. Переделана из старых струйников HP (X, Y).

Концевики у нас самодельные – из кнопок от старых приводов CD/DVD (для осей X, Y).

Проводка выполнена из двух кабелей: VGA кабель от монитора и витой пары (фирменный патч-корд, новый). Витая пара использовалась для подключения двигателя по оси Х и концевиков по этой же оси.

Для оси Z использовали механические контактные из лазерного принтера. Вначале стояла временная каретка от DVD-привода, потом замоделировали и распечатали пластиком. Высота печати увеличилась с 4 см до 11 см.

На первоначальных этапах 3D-принтер выжрал бюджет в 4500 руб и выглядел так:

Принтер печатает, но с высотой в 4 см Конечный модернизированный вариант принтера с высотой печати 11 см

Как 3d-принтер запечатал

В промежуточной версии наш принтер заработал с областью печати 15х18х4 см (ширина*длина*высота). Всего 4 см по высоте. Это потому, что мы использовали каретку от DVD-привода для оси Z. В дальнейшем лишнее убрали и добавили небольшую платформу для крепления экструдера.

Ну и, конечно, фото первой распечатанной модели. Это еще было на первой версии боудена, двигатель не справлялся с леской (слишком скользкая, все-таки нейлон). Сейчас уже все нормально.

Печать производилась на холодном стекле, сверху попшикали лаком для волос.

Для пробы также напечатали часть светильника (литофания)

пластик без подсветки черно-белое фото при подсвечивании

Поясню для тех, кто вдруг не знает: литофания – это эффект изображения, который виден при подсвечивании. Достигается за счет разности толщины печати – чем толще участок, тем темнее на просвете. С виду выглядит, как невзрачный кусок пластика с контурами изображения, а при подсвечивании проявляется черно-белая картинка.

Модернизация и исправление недочетов

Все подробности описать в одном посте сложно, поэтому скажу об основных этапах и проблемах, которые возникали. Первая версия принтера СТЕР-1 была модернизирована следующим образом:

1. Боуден был заменен, так как работал некорректно. Заказали на Алиэкспресс стальную шестерню подачи пластика. После этого экструдер заработал нормально.

На данном этапе принтер стабильно печатал подшипники скольжения слоем 0,2 мм.

Параметры: слой 0.2, сопло 0.3 мм, 240 гр, скорость 30, откат отключен. Рыболовная леска 1.5 мм (44 руб за 50 м).

2. В дальнейшем уже распечатали смоделированные детали для новой оси Z. После этого высота печати должна стать 11 см.

3. Потом добавили обдув. Систему деталей печатали на нашем же принтере СТЕР-1.

Часть воздуховода

4. Промучились с кинематикой около недели (возникали проблемы) и добились новых результатов. Тестовая печать:

Гибкий кабель-канал для проводов нашего принтера. Сопло 0.3, слой 0.1, время печати 5 часов.

5. Сделали новый стол, так как было решено переделать систему регулировки.

6. Построили новую ось Z. Распечатали замоделированные детали пластиком PLA. Покрасили, собрали на строительной шпильке, установили. Высота печати на данном этапе была 40 мм.

7. В дальнейшем модернизировали ось Х. Замоделили и распечатали портал оси Х. На этом этапе возникла проблема – были допущены ошибки в расчетах. Пришлось перепечатывать крепление двигателя оси Х из-за смещения ремня.

Все заработало. На этом можно сказать модернизация закончилась.

Эволюция нашего 3D-принтера и рождение СТЕР-2

Мы уже было разрабатывали идеи для переделки кинематики с целью улучшения качества печати нашего принтера СТЕР-1, как на голову свалился неожиданный подарок. Я познакомился с директором фирмы по разработке и продаже 3D-принтеров. Вдохновившись нашей работой и благими целями, он подарил нам целых два корпуса ZAV и 700 гр. пластика.

Тут начался новый этап нашего развития, и родился новый усовершенствованный принтер СТЕР-2. Мы разработали новую конструкцию на подшипниках (так дешевле). В ход пошли остатки деталей от той самой старой техники, но необходимые детали уже распечатывались на полноценном 3D-принтере, а не на школьном. Имея за плечами хороший опыт и вложив около 7000 рублей в электронику, рельсы, пустив в ход призовой (об этом позже) и подаренный пластик, всего за 1,5 месяца мы создали СТЕР-2.

Собрали начинку, которая отлично вжилась в подаренный корпус.

Для проекта СТЕР-2 использован синий корпус

Установили нагревательный стол и сделали калибровку потока на принтере. Перекрасили корпус в черный цвет.

На данном этапе был начат новый проект: изготовили модель реактивного двигателя для олимпиады. Так как времени было немного, распечатку деталей разделили аж на 4 принтера, чтобы все успеть. Без дела не стоял даже СТЕР-1 из фанеры.

новый проект для школьной олимпиады

После этого уже доводили до совершенства внешний вид принтера СТЕР-2:

поставили дверцу, а также распечатали и установили ручку;

для дисплея замоделили и распечатали кожух;

сделали купол в 3D-принтере;

распечатали 4 ножки и установили их;

распечатали крепления для концевиков;

распечатали надписи и корзину для инструментов.

Общий вид принтера Завершенный вид 3D-принтера

Напомню, что первая версия СТЕР-1 выглядела так:

Фото нашего 3D-принтера на школьной городской олимпиаде

В заключение

Много времени уже прошло с момента разработки и создания нашего принтера СТЕР-1. Свою функцию и предназначение он выполняет – на данный момент находится в ведении школьного трудовика и приносит пользу. Печатает он вполне сносно. Например, вот корпус для усилителя, напечатанный на СТЕР-1, который был собран из фанеры и старых запчастей.

Корпус для усилителя с MP-3плеером (стоит у меня дома)

Что нам дал этот проект в конечном итоге?

Наш школьный проект СТЕР-1 был успешно защищен на городской олимпиаде и прошел на республиканский этап.

Мы выиграли в конкурсе на 3dtoday в номинации “Самодельный 3D-принтер” и получили приз в виде 5 катушек пластика, которые нам очень пригодились для дальнейших работ.

На основе полученного опыта мы быстро собрали второй принтер СТЕР-2 с лучшим качеством печати. Корпус и пластик были подарены фирмой, которая оценила и поощрила наш труд.

Мы выполнили еще один школьный проект для олимпиады (модель реактивного двигателя).

призовой пластик

Надеюсь, что наш опыт пригодится другим людям. Возможно, для создания собственного принтера или как идея для исследовательской работы в старших классах. Если будут вопросы, задавайте — ответим, уточним, подскажем.

Бюджет на СТЕР-1: в общей сложности до 6000 руб.

Время изготовления: ­ примерно 3 месяца.

Бюджет на СТЕР 2: около 7000 руб.

Время изготовления: примерно 1,5 месяца.

На данный момент было решено СТЕР-2 разобрать и на его основе собрать новый 3D-принтер Uni для домашней печати нашему уже 11-класснику.

Источник