Дельта принтер своими руками
Ричард Хорн, вероятно, более известный многим как RichRap (через его очень популярный сайт, Twitter, Blogger и т.д.), описывает себя как «инженер в душе со страстью к тому, чтобы вещи работали в реальном мире». Его страсть к работе с 3D печатью, в частности, со всем, связанным с RepRap движением/культурой, феноменальна и неутомима. Его понимание реальности в сочетании с врожденной позитивностью делает его тем, на кого можно полностью положится и тем, кто всегда готов помочь с поддержкой людей которые имеют дело с 3D принтерами, независимо от того являются ли они ветеранами или новичками в этом. Ричард согласился опубликовать свои опыты со своим 3D принтером Росток на 3DPI. Как вы увидите, это было довольно интересное занятие, но некоторые результаты действительно потрясающие…
Итак, начнем со сборки Росток, документирование которой заняло некоторое время.
3D Принтер Росток изначально был разработан Иоганном C. Рочоллом и в настоящее время достаточно хорошо зарекомендовал себя в рамках RepRap. Прошло более года, и разработка имела много сопутствующих результатов и вариантов, сделанных другими пользователями и разработчиками. Даже у Иоганна есть новая модель (Kossel Wiki), основанная на алюминиевой конструкции с открытым верхом.
Мне очень нравилась простота оригинальной модели, и пока я думал о том, чтобы сделать алюминиевую Т-образную модель, где-то в это время SeeMeCNC делали их очень впечатляющую разработку, я остановился только на нескольких небольших изменениях для моей сборки Росток.
Росток имеет дельта / полярную конфигурацию, а не более распространенную декартовую систему координат, используемую большинством других RepRap. Основное отличие с дельта системой это то, что движение по вертикальной оси Z достигается за счет движения всех трех позиционных двигателей вместе, это связано с тем, что они находятся в треугольной конфигурации.
Основным недостатком является то, что вам нужна будет вертикальная область печати в два раза высше самой машины в связи с тем, что все нажимные стержни должны перемещаться вертикально до положения сопла в X и Y направлениях.
Механические настройки выглядят сложными, но в Ростоке меньше компонентов, чем в «нормальных» RepRap принтерах.
Это очень эффективная и компактная система позиционирования, которая использует только три двигателя, все имеют возможность двигаться с высокой скоростью с помощью ремней или даже лески «Спектра».
Обзорное видео Росток и комментарии, касающиеся сборки:
Сперва распечатайте набор пластиковых деталей с Johann’s Github Archive.
Универсальные шарниры немного сложные для печати, но их можно сделать 0,5 мм соплом, но лучше, если они напечатаны 0,4 мм соплом.
Шарнирные головки сделаны так, что в них вставляются либо углеродное стекловолокно, либо алюминиевая трубка, либо деревянные стержни. Я остановил свой выбор на дюбелях, сделанных из твердой породы древесины, приклеенных на место. Убедитесь, что все они одинаковой длины.
Как и в большинстве машин RepRap многие из ключевых деталей 3D печатные. Шарнирные головки могут быть полностью напечатаны.
Главные шарниры каретки и универсальные шарниры соединяются с использованием M3 болтов, шайб и гаек (спрятанных внутри каждой шарнирной руки).
Они должны быть плотно посажены, но, все же, свободно двигаться, не вращаясь.
Шарниры каретки присоединены – я использовал термозащиту от инфракрасного излучения на шарнирных головках, чтобы они хорошо держались.
Вам понадобится три вертикальных шарниров каретки, к ним нужно 2 х 8 мм (LM8UU) линейных опор качения и изолирующие втулки.
Линейные опоры качения очень шумные на этом принтере (я использовал именно их). Я бы настоятельно рекомендовал подумать об использовании печатных PLA / нейлоновых втулок или любого другого типа латуни, или пластиковых втулок вместо линейных опор качения.
В следующий раз, когда я буду разбирать этот принтер, я собираюсь заменить LM8UU этими нейлоновыми 618, напечатанными в Propsfactory.
Вам просто нужно, чтобы был небольшой зазор на вертикальных концах каретки. Вам может понадобиться использовать достаточно тонкие соединения с односторонним зигзагообразным расположением выводов для LM8UU/ изолирующих втулок или они будут задевать шарниры.
Затем доделанная каретка прикрепляется к изолирующим втулкам /LM8uu с соединениями с односторонним зигзагообразным расположением выводов.
Вам также понадобится немного 12мм фанеры или подобного материала для основы, и вы можете использовать то же самый материал для верхушки, я использовал 6мм прозрачные поликарбонатные листы так, как я буду добавлять твердость в дальнейшем с помощью алюминиевого Т-образного слота.
Одно из моих небольших изменений было добавление ножек этому принтеру. Они служат для того, чтобы поднять платформу так, чтобы можно было аккуратно установить электронику и блок питания под листом платформы. Также это обеспечивает устойчивую основу.
Можно присоединить двигатели Nema 17, а также можно добавить дополнительную опору подшипника, если вы хотите.
Я установил опору подшипника так, как я первоначально намеревался сделать с принтером линии Spectra. Свободная линия Спектра – простая латунная втулка и два напечатанных кольца.
У меня заработала вся каретка Росток с линией Spectra, но мне не нравились двигатели, они были недостаточной мощности и униполярного типа, так что теперь я решил использовать обратно обычные 2,5 мм ремни.
В первоначальной модели Росток, больше 12мм фанерных панелей было использовано для опорной стойки, я заменил их на легкие 20мм х 40мм прессованные алюминиевые (высотой 800мм) панели.
Использование алюминиевых участков позволяет легко прикрепить экструдеры, катушки и другие детали к машине и придает ей опрятный вид по сравнению с листами фанеры.
Я придерживаюсь своей немного нетрадиционной 5-етапной системы крепления мест для нагревательных приборов, это способ мне подходит. Я добавил ПЭТ ленту для изоляции и для дальнейшей защиты отслеживания печатной платы. Сплошные медные стороны будут использоваться для печатной поверхности.
Приготовьте сетку в качестве изолятора, алюминиевую фольгу и карту в качестве теплозащиты/ рефлектора.
Проложите электрические провода и термистор, затем прикрепите их к фанерной платформе установочной шайбой, как это требуется.
Я использую Arduino Mega и плату RAMPS 1,4 для этой сборки, это последняя, что у меня есть, так что платы RUMBA или Megatronics будут использоваться для будущих проектов…
Три датчика Холла устанавливаются на вершинах каждой оси, они идеальны для машины, такой как Росток, как исходное положение до самого верха. При печати головка движется вниз к печатной поверхности. Датчики на эффекте Холла используют маленькие магниты, которые находятся на каретке. Чтобы включить, вы можете настроить их встроенным потенциометром, так получается микровысокая точность первого слоя, и они отлично определяют положение повторно.
Вся электроника и блок питания смонтированы на вырезанной пластиковой доске для удобства сборки. Я использую 20A 12В питание. Всё подключено и по-прежнему легкодоступно (на всякий случай).
Продолжение сборки смотреть .
Для моделирования работы дельта-робота в интернете есть различные ресурсы. Я пока предпочитаю делать расчетную модель ручками.
И так, из ТЗ установлены:
— область печати не менее 290 мм;
— высота печати не менее 300 мм.
Сразу хочется предупредить новеньких из тех, кто хочет область печати «побольсы. побольсы. » — задумайтесь.
Мне действительно необходима такая область печати (мелкосерийно необходимы наборы деталек, укладывающиеся как раз в диаметр 275 мм)
99% печатаемых деталей помещается в кубик размерами 150х150х120 мм, а бОльшие размеры можно прекрасно склеивать (свинчивать) из нескольких отдельно напечатанных деталей.
Теперь относительно высоты — с ней также нежелательно «разгоняться» до заоблачных вершин. В интернете классно выглядит ракета полметра высотой, но куда вы ее собираетесь запихивать девать? Места то в доме хватит? Излишняя высота дельта-робота существенно сказывается на жесткости рамы. Пока что самая высокая деталь, мной печатанная, ограничивалась 190 мм высотой. 300 мм высоты хватит для печати 99,9% деталей, хоть шлема Дарта Вейдера в полный размер.
Тем, кого до конца не убедил — посчитайте, сколько займет время печати в таком объеме даже соплом 0,8 мм и заполнением 15%. Ответ — несколько суток, любой сбой в течение которых ведет к новой печати или допечатке и склейке детали из нескольких кусков (технология прерванной печати пока что отработана не до конца и получается у единиц с пляской с бубнами, я же — ленивая жо… и не хочу этим заниматься, я хочу вставить карту памяти в принтер или отправить файл по ви-фи и нажать кнопку «Печать», а потом прийти и забрать готовое изделие). Пока же у меня самая длительная печать заняла 22 часа.
Не гонитесь за печатной областью, будьте реалистами. Для почти всех домашних поделок прекрасно подойдет кубик (или даже дрыгостол на рельсах и профиле) с областью печати 150х150х120 мм.
Продолжаем.
Теорию о дельта-роботах приводить не буду, если вы здесь, значит — 3D-Вики уже прочитали.
Такие слова, как ТЯГА, ЭФФЕКТОР, ХОТЭНД, СОПЛО и БАШНЯ в дельта-принтере должны быть уже знакомы и не вызывать удивления.
Приведу картинку, стянутую честно с Reprap.
Что за странные надписи здесь изображены?
Здесь и далее по тексту и во всем цикле статей пока что буду приводить параметры для прошивки Marlin, для понимания процесса работы, расчета и конфигурирования это даст достаточный результат.
Основных величин, нужных для математической модели нашего дельта-принтера, нужно 2 (и даже одна):
Radius на картинке.
В прошивке Marlin эта величина называется DELTA_RADIUS
DELTA_RADIUS равен величине проекции тяги (тяга — эта та из 6 штук, на которой к башням подвешена печатающая голова) на плоскость стола, когда сопло находится в его центре.
Так как тяги не могут расположиться вертикально из-за их физических размеров и возможных коллизий с прочими конструктивными элементами принтера (без некоторых ухищрений, которые мы не будем реализовывать), величина DELTA_RADIUS всегда должна превышать радиус области печати принтера, который в прошивке задается величиной DELTA_PRINTABLE_RADIUS
Но эта величина неудобна к оперированию, как правило — изначально речь идет об области печати.
Согласно принятой практики конструирования дельта-роботов с линейной кинематикой (а есть и другие), угол между тягой и башней должен составлять 30-40 градусов, соответственно угол тяги к столу, означенный на картинке как ARM ANGLE, будет составлять 50-60 градусов.
Согласно ТЗ, DELTA_PRINTABLE_RADIUS должен составлять 290/2=145 мм.
Теперь необходимо определить следующую величину DELTA_RADIUS
Можно принять его в размере 1.15-1.20 от величины DELTA_PRINTABLE_RADIUS , а можно принять его на величину МАКСИМАЛЬНОЕ_ПРИБЛИЖЕНИЕ = 20-30 мм больше, чем DELTA_PRINTABLE_RADIUS
Увеличение этого параметра ведет к повышению скорости движения эффектора и снижению точности (дельта-принтер наиболее быстр в центре и наиболее точен на периферии) а также росту габаритов оборудования, и наоборот.
Для справки — для принтера Kossel XXL эти величины составляют:
DELTA_PRINTABLE_RADIUS 140.0
DELTA_RADIUS 174.1
Принимаем для моего случая:
DELTA_RADIUS 145+25=170
Определим необходимую длину тяги, на картинке она указана как ARM LENGTH, в прошивке Marlin она определяется величиной DELTA_DIAGONAL_ROD:
DELTA_DIAGONAL_ROD = DELTA_RADIUS / COS (ARM ANGLE) = 170 / COS (60) = 340 мм
Идем в интернет-магазин и смотрим подходящие по длине тяги. Вот пример, комплект подходящих тяг длиной 335 мм, если ссылка не работает, то на алиэкспрессе это называется:
3D Printer aluminum alloy Diagonal Push Rod Arm silver/black bearing carbon rod Fisheye for Rostock Delta Kossel Mini
В бюджет постройки записываем: 2350 рублей.
Можно купить и раздельно подшипники, как и трубки, есть также различные варианты на магнитных креплениях.
У меня в наличии с донора есть тяги длиной 335 мм на подшипниках типа «фиш-ай», их пока и буду использовать.
Теперь проверяем угол тяг к столу при максимальном удалении эффектора от башни.
Проверка 1:
МАКСИМАЛЬНОЕ_УДАЛЕНИЕ = DELTA_PRINTABLE_RADIUS + DELTA_RADIUS = 170 + 145 = 315 мм
Источник