Sls принтер своими руками

3D принтер на рельсах своими руками: описания и кейсы

Содержание

Выбор типа направляющих — один из принципиальных вопросов при самостоятельном изготовлении 3D принтера. Пары в кинематике принтера, такие как круглый линейный вал с подшипником и рельсовая направляющая с кареткой, имеют свои достоинства и недостатки. Так, схемы на круглых валах более распространены, из-за относительной простоты и дешевизны такого решения, но рельсовые направляющие обеспечивают заметно меньший прогиб, более точны, а значит способны обеспечивать заметно более высокую точность позиционирования, что особенно важно для 3D-печати.

В этом материале мы собрали несколько актуальных решений для использования рельсовых направляющих при строительстве 3d принтера своими руками.

3D-принтер с большой областью печати

Преимущества рельсовых направляющих наиболее заметны в по-настоящему больших принтерах, в которых перемещение по осям осуществляется на значительные расстояния. Возможность закрепить рельс по всей его длине (а не только в подвесах по крайним точкам) позволяет не потерять в точности позиционирования при больших областях печати.

Неплохой пример самодельного принтера на рельсах с большой областью печати — принтер BA3DP созданный Бобом Дарроу (Bob Darrow) и доступном на OpenBuild. Его работа не слишком хорошо документирована, но автор может предоставить свои чертежи 3d printer-а по запросу. Подробные чертежи 3d принтера для сборки своими руками выкладывает не так много самодельщиков. Тем не менее, его работа определенно заслуживает внимания, ведь благодаря использованию рельсовых направляющих и обеспечению дополнительной прочности рамы, ему удалось обеспечить высокую точность печати даже очень больших моделей.

Вот что пишет сам автор о своем 3D принтере:

Для точной 3D-печати главным требованием является жесткость рамы. Если она скручивается, изгибается или перемещается при изменении веса, приложенного к оси X с установленным экструдером, то вам никогда не удасться добиться должного уровня печати. Для укрепления рамы были разработаны специальные крепежные элементы (на фото — оранжевые), форма которых идеально совместима с используемым профилем.

В качестве рабочего стола использован лист закаленного стекла. Его конструкция первоначально включала дополнительный стальной лист, который использовался для точного позиционирования по вертикали с помощью датчика приближения и концевого выключателя, но оказалось, что проще проводить юстировку по девяти точкам с помощью только выключателей и вносить правки в настройки ПО. Также, в одном из первоначальных вариантов конструкции вместо стола была использована толстая плита из алюминия (1,4 дюйма), но ее вес оказался слишком большим для шагового двигателя и приводил к пропуску шагов.

Хотэнд этого 3d принтера на рельсах, построенного своими руками также заслуживает отдельного внимания. Он работает сразу с двумя филаментами, которые подаются двумя отдельными приводами, закрепленными на раме. Головка же перемещается по рельсовой направляющей, которая обеспечивает практически полное отсутствие прогибов.

Видео сборки аналогичного по размерам 3D принтера на рельсах с большой областью печати

И еще больше

В больших проектах, где используются большие экструдеры на длинных осях не обойтись без использования рельсовых направляющих. В следующем проекте автор строит 3D-принтер с рабочим пространством общим объемом в один кубический метр и планирует использовать гранулированный пластик и пеллетный экструдер) для печати.

Проект Питера Стонехема (Peter Stoneham) Double H-Bot на основе Openbuilds 2040 v-slot пока еще не завершен, но уже содержит ряд моделей, которые можно использовать для постройки своей версии 3d принтера своими руками.

По словам автора, целью проекта является создание простого, относительно доступного (ценой менее $1000) и относительно компактного 3D-принтера с рабочим объемом 1 м3. В качестве исходного сырья планируется использовать гранулированный пластик в смеси с измельченной пластмассой, пригодной для вторичной переработки.

Основная конфигурация H-belt? но в отличие от подобных конструкций, на каждой оси будет работать сразу два двигателя — это поможет снизить вероятность вибраций на основной балке, позволит уменьшить длину приводных ремней и уменьшить размер используемых двигателей ( до NEMA17). Кроме того, такое расположение позволяет снизить скручивающие нагрузки,, действующие на раму. используемое решение оптимально подходит для больших принтеров, ведь длина ремней составляет более 7,2 м.

Предполагается возможность использовать сопла разного диаметра от 0,8 до 2,5 мм. Что же касается профилей, то после долгих экспериментов и расчетов было решено остановиться на профиле 2040 для всех элементов конструкции.

Перемещения по оси Z также осуществляются через ременный привод двумя шаговыми двигателями с планетарными редукторами. Общие внешние размеры — X=1200мм Y=1300 Z=1380, а полезный внутренний объем; x=1000 мм y=1050 z=1100

Видео аналогичного по размерам принтера в процессе работы:

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.

Double D-Bot на рельсах

Рельсовые направляющие разумно использовать только там, где они обеспечат высокую точность. Иными словами перемещение стола вверх и вниз можно организовать с помощью винтовых направляющих, используя рельсы только на X и Y осях.

Проект именно такого 3D принтера (название автора — Double D-Bot 400mm x 400mm x 600mm) создан на openbuilds пользователем Troy Proffitt. На момент написания статьи он еще не завершен, но по имеющимся фотографиям уже можно получить представление о том, как будут использоваться рельсовые и винтовые направляющие.

Рельсы Vslot вместе с C-Beam

В этом проекте 3D-принтера использованы два типа рельсовых направляющих. Vslot обеспечивает перемещение только для оси X, а две других работают на C-Beam. Автор проекта — mytechno3d.

Помимо вариаций с использованием рельсовых направляющих, этот проект отличает наличие водяного охлаждения для хотэнда, а значит на нем можно печататть высокотемпературными пластиками, например — нейлоном.. В описании автор приводит только спецификацию проекта и несколько чертежей деталей, которые были разработаны чтобы сделать этот 3d принтер своими руками.

Вот краткие характеристики:

• Питание: 24V
• Плата управления: Smoothieboard
• Водоохлаждаемый экструдер : Duyzend
• Рабочая поверхность: Боросиликат 400×380 или алюминиевая пластина
• Подогрев: 24 V
• Оси Z и Y: C-BEAM
• Ось X : 2040 рельсовая направляющая Vslot
• Охлаждение: старая система охлаждения воды для ПК Thermaltake

Вот видео работы этого принтера:

D-Bot Core-XY на рельсах

Вариант постройки с 3D принтера своими руками, предложенный пользователем spauda01 сервиса Thingiverse, подразумевает использование рельсовых направляющих на всех осях, кроме подъема стола: для него используются винтовые. Но поскольку в вертикальном направлении колебания не столь велики, решение вполне имеет право на существование.

Для этого 3d принтера своими руками доступны чертежи, спецификации и даже видео с процессом сборки и настройки. Сам проект представляет собой значительно измененный Core-XY C-Bot с несколько увеличенным в высоту доступным объемом печати (300мм x 200мм x 325мм) и использованием более простых и доступных версий комплектующих. В результате итоговая стоимость проекта оценивается автором примерно в $200, что очень даже неплохо для 3D принтера на рельсовых направляющих.

Ниже вы можете увидеть процесс постройки принтера и печати на нем.

Полный плейлист видео постройки принтера можно смотреть здесь.

Плейлист процесса печати демо-моделей здесь.

Модификация принтера на круглых валах

Готовые принтеры на круглых валах заметно дешевле, чем их аналоги на рельсовых направляющих, но далеко не всегда покупатели более дешевых устройств оказываются удовлетворены результатом печати. Что же, практически всегда есть альтернатива: можно модернизировать свой принтер. Один из вариантов предлагает пользователь Thingiverse с ником Blv. В его распоряжении был принтер Anet A8 (решение актуально и для AM8, а также клонов Prusa I3).

В пояснении к проекту Blv говорит о преимуществах чуть более дорогих, но обеспечивают значительно более высокую точность линейных рельсовых направляющих. Кроме того, их использование позволяет несколько расширить область печати для принтера и получать заметно более высокие результаты на большой скорости печати. .Автор предлагает заменить на рельсы привод стола и ось Y, снабдив весь процесс подробнейшими инструкциями,спецификациями и CAD-моделями необходимых деталей, которые вполне можно распечатать на принтере до его модификации. Вам останется только следовать инструкции, чтобы получить более совершенную и качественную версию бюджетного 3D принтера.

Voron: Сборка 3D принтера по инструкции

Скажем сразу — этот 3d принтер относительно дорог, но представляет собой одно из лучших решений — максимально качественное и надежное. Проект Voron разрабатывался и оттачивался несколько лет. В результате, обзавелся огромным сообществом и массой реализаций, кроме того у этого принтера есть собственный сайт http://vorondesign.com/ . На сегодняшний день есть сразу две версии — начальный Voron1 и более продвинутый Voron2 (актуальная реализация — 2.1).

Но самое главное — пользователям доступен конфигуратор. Нужно просто выбрать тип профиля, линейные размеры и получить полностью актуальную спецификацию деталей — до последнего винтика. Также, на сайте представлена подробнейшая инструкция по сборке (каждый этап максимально визуализирован), поэтому собрать 3d принтер Voron не сложнее, чем кухонный шкаф. Если хотите больше подробностей, то подробную спецификацию с вариантами замен можно найти здесь.

Для тех, кто предпочитает идти до конца и сделать 3d принтер полностью своими руками, а не из покупных деталей, на сайте есть раздел, посвященный экструдеру. Там можно найти чертежи и подробную инструкцию по сборке собственной версии хотэнда.

Выбор качественных комплектующих

Конечно, можно купить 3D-принтер на рельсах и не тратить время и силы на комплектацию, проектирование и изготовление деталей. Тем более, что мы готовы предложить очень интересные модели по привлекательным ценам. Но если ваш выбор — самостоятельное изготовление 3D принтера, не забывайте о том, что самый широкий ассортимент качественных комплектующих вы сможете найти в Top 3D Shop.

Источник

Самодельный 3D-принтер, печатающий металлом, но что-то пошло не так

Всем привет, меня зовут Сергей. В этой статье речь пойдёт о 3Д-печати металлом, точнее, о моей попытке реализации 3Д-печати металлом.

Весьма часто, люди, интересующиеся или занимающиеся какой-либо деятельностью, не важно чем, натыкаются на совершенно что-то новое и ранее неизвестное для них, на то, что может помочь развить/усовершенствовать их основную деятельность. «Аналогичная» ситуация сложилась и со мной.

Бороздя просторы этих ваших интернетов, я наткнулся на замечательную технологию вакуумного напыления металлов на различные материалы. На хабре есть интересная статья об этой технологии. Кроме этого, на множестве других ресурсов было сказано, что испаряемый металл движется к мишени прямолинейно.

ecm-zink.ru/info/stati/termicheskoe-vakuumnoe-napyilenie.html

pkf-start.ru/detaley-avtomobilya

nipg.ru/ru/9-uncategorised/105-vakuumnoe-napylenie

И тут я подумал, а что если напылять металл в необходимом мне месте, постепенно увеличивая толщину? Стал искать информацию о том, делал ли кто-то подобное — не нашёл.

Зарегистрировался на форуме, где кучкуются напыпляльщики и стал их тревожить вопросами наподобие: можно ли нарастить «плёнку», толщиной 1 и более миллиметра. На что поймал массу непонимания для чего это нужно, но ответ положительный получил.

Общие сведения получены, можно начинать готовиться к проведению экспериментов.

Из различных статей и документов известно, что вакуум нужен не более 10⁻² Па. Для сравнения порядка величин – давление, которое даёт бытовой вакуумный насос (Value и прочие) – порядка 4 Па (измеренное значение), т.е. давление в 400 раз больше, чем это необходимо. Как с этим быть и что делать? Для достижения малых давлений используются турбомолекулярные вакуумные насосы, они работают параллельно с форвакуумным насосом и, буквально по молекулам, захватывают остатки воздуха из камеры. Процесс это не быстрый. Выглядит такой насос примерно таким образом.

Поставили насос, он откачивает воздух и всё вроде хорошо, но как узнать давление? Для этого я выбрал ионизационный вакуумметр.

По сути, больше ничего не нужно, за исключением камеры и испарителя. Готовой доступной (в плане финансов) камеры я не нашёл, поэтому, решил делать свою. Она небольшого объёма (порядка 8-10 литров) для того, чтобы откачка воздуха происходила быстрее. Обычно, камеры имеют шарообразную форму, у меня она наоборот, вытянутая, для того, чтобы можно было ставить «мишень» (место, где осаждается металл) на разное удаление от испарителя. Кроме того, на камере достаточно много фланцев для подключения вводов/выводов всевозможных и датчиков. Камеру я замоделировал в известной САПР программе, нарисовал чертежи и передал в производство.

Токовводы и токопроводы я изготовил из латунного бруска и латунного стержня, купленной на местом рынке. (Юнона, кто из Питера).

На фотографии ниже закреплена вольфрамовая лодочка между двух токопроводов.

Нижняя часть выглядит так. На фотографии видны трубки охлаждения токовводов. В последствии, я от них отказался, по причине упрощения системы.

Собрать камеру много усилий и сложностей не заняло. Гораздо сложнее добиться удержания вакуума в этой камере. Для этого фланцы и все сопрягаемые поверхности я отполировал, чтобы избежать малейшей утечки через резиновое уплотнение (на фото ниже я обработал только верхний фланец).

Как оказалось, впоследствии, сварной шов не герметичен от слова совсем (имеется в виду для низкого вакуума). Я, по неопытности, предполагал, что накачав в камеру давление 300 кПа и погрузив её в ванну с водой, я аккуратно найду все места протечек и устраню их. Да, на первом этапе я так и сделал, но давление в камере не опускалось ниже отметки 10-2 Па, были утечки. Интересно, что до начала проведения теста, при давлении в камере 300 кПа, из сварных швов выходили пузыри с интенсивностью примерно 1 пузырь (диаметром 2-3 мм) в 30-40 секунд. И это были большие потери, которые я устранил. Но что делать с минимальными потерями вакуума, которые невозможно отследить в «кухонных» условиях?

Решение оказалось близко. Для этого нужен всего-навсего масс-спектрометр.

Идея проста – к вакуумной камере спектрометра подсоединяется исследуемая камера или ёмкость. Откачивается воздух, на графике смотрят, нет ли посторонних пиков каких-либо газов. После этого локально, в места возможной утечки, подводят гелий. Именно гелий, потому как проникающая способность у него выше и на спектре пик гелия можно легко отследить. Как только гелий попадает через микроотверстие в камеру, то сразу это видно на спектре.

Два раза я ездил и два раза искал течи. Теперь камера, с установленным насосом герметична и можно дальше проводить эксперименты, предварительно собрав все компоненты системы на стойке.

Общий вид невероятной установки.

Запуск установки и проверка сводится к тому, что должно удерживаться минимально возможное давление. Сначала запускается форвакуумный насос.

Давление после работы форвакуумного насоса видно на картинке ниже.

После того, как давление устанавливается (не меняется). Можно запускать «тяжёлую артиллерию» — турбомолекулярный насос. Он уменьшает давление ещё на 3 порядка.

Настало время экспериментов, то, к чему я так долго шёл и чего так долго ждал.

В закреплённую между токопроводами лодочку помещаем небольшое количество серебра. Над лодочкой устанавливаю паровод – спаянный цилиндр из жести, который, как я думал, должен ограничить распространение металла по камере. Над пароводом крышка с отверстием 2 мм, за крышкой – мишень, на которую должен конденсироваться металл. Жаль, что фотографий не осталось, но вакуумная камера запылилась полностью. Не было ни единого места, на котором не было нанесённого слоя металла. На фото ниже совсем не иная планета, а напылённое серебро на внутреннюю поверхность стенки.

Я подумал, что дело в том, большие зазоры между лодочкой и пароводом. Решение родилось сразу и быстро. Взял две лодочки и совместил их так, чтобы получилась скорлупка. Внутрь разместил серебро, а в верхней половинке проточил отверстие диаметром 2 мм.

И стал всё это дело нагревать. Но, не учёл жёсткость лодочек и жёсткость токовводов. Скорлупки немного разошлись и образовалась между ними щель, через которую так же улетал пар во все стороны.

Как итог – напыл во всём объёме камеры. На фото ниже смотровое окно, лодочка в котором находилась чуть выше половины, но запылилось окно полностью.

Немного подумав и погоревав, я подумал, что ёмкость с испаряемым металлом должна быть герметичная и лишь с одним выходным отверстием, но как и из чего его сделать. Из вольфрама – очень дорого и сложно в обработке. Выход нашёлся! Графит – отличный материал для изготовления тигеля, назовём это так. На сайте объявлений я нашёл объявление о продаже графитовых брусков от контактных усов троллейбуса, вырезал брусок с отверстием по центру и сделал к нему крышку. На фото ниже – как раз брусок с отверстием под материал (без крышки).

А на этом фото уже в камере с установленной крышкой (в крышке отверстие диаметром 1 мм).

Под спойлером несколько фотографий с небольшим промежутком времени, из которых видно, как запылилось смотровое окно.

Очевидно, что и в этом случае успеха не получилось, к великому моему сожалению. Все три эксперимента проводил с плавным увеличением температуры от того состояния, когда испарения не происходит.

Небольшое видео, в котором информация изложена несколько иначе, в другом виде и объёме.

Вывод

К сожалению, получить то, что задумывалось не удалось, но, с другой стороны, получен бесценный опыт в проектировании и изготовления вакуумной техники. Большей частью этого опыта я поделился с вами и буду премного благодарен если вы выскажете своё мнение по этому вопросу.

Источник