Главная › Интернет › 3д принтер из того что под рукой. Датчики положения нуля. Демонстрация работы принтера

3д принтер из того что под рукой. Датчики положения нуля. Демонстрация работы принтера

Самостоятельное создание аддитивного принтера — трудоёмкий процесс. Такое устройство не получится сделать за один вечер, а его настройка также может занять дополнительное время. Стоимость сборки при самостоятельном поштучном заказе компонентов может превысить цену бюджетного 3D-принтера, изготовленного фабрично. Но приложив некоторое количество усилий и ознакомившись с рекомендациями по сборке, вы сможете создать 3D-принтер своими руками, и он будет идеально подходить под ваши потребности.

Выбор и покупка деталей

Сборка 3D-принтера своими руками обойдётся дешевле всего, если заказывать детали в китайских интернет-магазинах. Самый популярный сайт, на котором можно найти весь набор комплектующих — AliExpress. Для формирования списка компонентов определитесь с конструкцией будущего устройства. Если у вас нет опыта в создании подобных девайсов, воспользуйтесь тематическими форумами для поиска списка комплектующих и последовательности их сборки своими руками. В случае отсутствия определённых элементов — их можно заменить на другие, при условии совместимости характеристик.

Какой бы ни была выбранная конструкция, вам понадобится стандартный комплект основных компонентов:

Набор проводов и винты, чтобы собрать 3D-принтер своими руками.
Корпус аппарата или металлическая рама для принтеров открытого типа.
Блок питания на 12В.
Комплект электроники (зачастую Arduino Mega 2560 R3 + шаговые драйверы).

Обратите внимание! Чтобы сэкономить при покупке на AliExpress, используйте сайты, предоставляющие cashback. Фиксированный процент от каждой покупки будет возвращён на личный счёт после подтверждения заказа. Деньги с этого счёта вы сможете вывести на карту или кошелёк электронной платёжной системы.

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:

Фанера;
Монолитный поликарбонат;
Акрил.

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

Установка деталей и окончательная сборка

После изготовления корпуса нужно установить компоненты принтера и настроить работу электроники. При сборке важно соблюдать правильную последовательность установки деталей. Учитывайте, что в процессе работы устройства может проявляться вибрация. Все винты должны быть хорошо затянуты, а основные компоненты аппарата необходимо прочно зафиксировать. По окончании сборки проведите пробную печать на созданном 3D-принтере.

Важно знать! Как правило, окончательная стоимость 3D устройства, сделанного своими руками, составляет 20-30 тысяч рублей.

Обучающее видео: 3D принтер своими руками за $155

Почему стоит выбрать ручной вариант?

Здесь важно начать с того, что собрать самодельный 3D-принтер своими руками - это процедура, которая потребует определенного количества времени, и примерно 20 000 рублей. Здесь многие могут задуматься над тем, а почему бы не купить принтер за 15-20 тысяч уже готовый? Ответ достаточно прост. Чаще всего это китайские дешевые сборки, которые прослужат достаточно недолго. Первый минус заключается в том, что корпуса у таких приборов чаще всего из акрила или фанеры. Это приведет к тому, что будет постоянная борьба с жесткостью устройства при печати, а также к постоянным калибровкам.

Кроме того, корпуса из этих материалов отличаются еще и гибкость. При печати на повышенных скоростях это приведет к тому, что принтер будет "ходить ходуном", а это значительно скажется на качестве напечатанной модели. Чаще всего владельцы таких моделей тратят много времени, сил и средств на то, чтобы укрепить/усилить раму. Существенной разницей между таким китайским изделием и собранным своими руками 3D-принтером самодельным в том, что в качестве рамы вполне можно использовать сталь.

Для того чтобы успешно собрать прибор, понадобится паяльник, набор , немного знаний электроники и точное следование инструкции. При соблюдении этих простых правил практически любой имеет возможность собрать такой прибор.

Детали для сборки

Естественно, что для сборки принтера понадобятся разные детали и инструменты.

Первая и наиболее важная часть - это рама. Чем тяжелее и устойчивее будет этот элемент, тем лучше. Это избавит владельца от постоянной борьбы с плохим качеством деталей, изготовленных на повышенных скоростях. Здесь отлично подойдет стальная рама от любого российского производителя. Стоимость детали - примерно 4 900 рублей. Тут стоит добавить, что рама будет идти в комплекте со всеми необходимыми элементами крепежа.

Отдельно стоит озаботиться покупкой направляющих валов, а также шпилек М5. Хотя на картинках и показано, что они идут в наборе с рамой, на самом деле их там нет. Комплект валов состоит из 6 деталей. Для сборки 3D-принтера своими руками понадобится всего 1 такой набор стоимостью 2 850 рублей. Можно найти и дешевле, однако искать нужно обязательно полированные модели. В противном случае все косяки элементов будут отражаться на качестве печатаемых деталей.

Что касается шпилек М5, то приобретать их нужно парой. Цена одной штуки составляет 200 рублей. На самом деле, это самые обыкновенные шпильки, которые можно купить в строительном магазине. Самое важное, это то, что они должны быть максимально ровными. Для того чтобы проверить этот параметр, можно положить деталь на стекло и катать его. Чем лучше будет кататься изделие, тем оно ровнее. Направляющие валы проверяются таким же образом. Эти детали являются вторым шагом, который нужно сделать, чтобы собрать 3D-принтер своими руками.

Электронные части и механика для них

Следующий шаг - это приобретение электроники. Нужно купить такие детали, как RAMPS 1.4, Arduino Mega 2560 R3 и шаговые драйверы А4988. Стоимость всех трех деталей будет равна примерно 1 045 рублям.

Теперь обо всем подробнее. RAMPS 1.4 - это основная плата расширения для Arduino. 3D-принтер своими руками, собираемый по такой схеме, будет иметь эту плату в качестве основы. Именно к ней будут подключаться остальные электронные элементы, драйвера двигателей и прочее. Вся силовая часть принтера будет поддерживаться именно этой платой. Тут также стоит отметить, что "мозгов" у такой платы нет, сгореть там нечему. Это говорит о том, что покупать запасную деталь не имеет смысла.

Любая электроника должна иметь "мозг". При сборке 3D-принтера своими руками на Arduino 2560 R3 именно эта часть и будет являться таковым. На этот элемент будет заливаться прошивка в дальнейшем. Этот элемент довольно легко спалить, к примеру, если неправильно вставить драйвер для шагового двигателя, перепутать полярность при подключении концевика. Все это приведет к тому, что плата сгорит, а при первой сборке, когда нет опыта, это происходит довольно часто, а потому стоит купить запасную.

Шаговые драйверы в таком устройстве будут отвечать за работу моторов. Рекомендуется также приобрести один комплект запасных. Есть важная деталь. Эти приспособления имеют построечный резистор. Крутить его не следует, так как он, скорее всего, уже выставлен на нужный ток.

При сборке 3D-принтера на в качестве запасной платы лучше всего взять Arduino MEGA R3. Стоимость запчасти - 679 рублей. Что касается комплекта запасных драйверов, то лучше купить комплект из 4, а не из 2 элементов. Они будут стоить по 48 рублей за один экземпляр.

Потребуется также понижающий регулятор напряжения для защиты платы "Ардуино". Стоить он будет всего 75 рублей. Параметры работы - это понижение с 12 В до 5 В. Однако такая электроника очень капризная. Она довольно сильно греется, часто выходит из строя.

Пятый шаг - это приобретение комплекта шаговых моторов. Стоимость этого набора 2 490 рублей. Тут стоит отметить, что в комплекте 5 экземпляров, а для сборки принтера понадобится лишь 4. Можно, конечно, искать набор из 4 штук, но лучше купить полный. Один останется в качестве запасного, либо его можно использовать, чтобы оборудовать дополнительный экструдер, чтобы печатать вспомогательные элементы деталей или же чтобы делать изделия двухцветными.

Механические части

Для сборки 3D-принтера своими руками обязательно потребуется комплект подшипников, муфт и ремней. Стоимость одного набора 769 рублей. Покупать что-либо дополнительной или запасные части не имеет смысла. Здесь есть все необходимое для сборки.

Механические ограничители. Детальки довольно маленькие, однако очень важные, так как без них эксплуатировать устройство не получится. Цена за 1 штуку 23 рубля. Для успешной сборки понадобится всего 3 экземпляра. Однако стоит купить четыре, чтобы один был запасным, на всякий случай.

Дисплей со встроенным картридером. Чтобы собрать 3D-принтер своими руками эта вещь является необязательной. Однако это лишь в том случае, если все оборудование будет подключено к компьютеру и печать моделей будет производиться с него.

Хотя, как показывает практика, приобретать такой дисплей лучше в любом случае. У него сзади имеется картридер, в который вставляется SD-карта с моделями для печати. Во-первых, это поможет сделать устройство более мобильным, его можно будет перенести в любую комнату. Во-вторых, печать не прервется, если, к примеру, посреди работы компьютер отключится или зависнет. Также возможность работы с оборудованием останется, даже если ПК выйдет из строя.

Конечно же, понадобится блок питания. Брать нужно на 12 В. Он будет несколько больше по габаритам, но без проблем установится внутрь корпуса. А его мощности будет даже с запасом. Стоит он примерно 1 493 рубля.

Понадобится и горячий стол. Цена на эту деталь - 448 рублей. Тут стоит отметить, что горячий стол для 3D-принтера, своими руками изготавливаемого, нужен только при печати ABS-пластиком. Если используется PLA или любой другой вид, который не дает усадки при остывании, то нагревать платформу вовсе не обязательно. Сам стол обязателен, так как на него будет укладываться стекло.

Внутренние детали и охлаждение

Понадобятся кнопки и клеммы на 220 В. Стоимость компонентов по 99 рублей за штуку.

Важная часть при сборке 3D-принтера своими руками - экструдер. Для этого устройства лучше всего использовать директ-экструдер. Другими словами, этот элемент будет выступать в качестве механизма, который подает пластик. Находиться он будет непосредственно под нагревательным элементом. Брать лучше всего именно директ-модель, так как она позволит работать со всеми видами пластика без каких-либо проблем. В комплекте есть все необходимо для монтажа. Стоимость приспособления 2 795 рублей.

При работе с PLA и другими типами, медленно затвердевающих видов пластика, потребуется кулер для обдува детали. Стоит он всего 124 рубля. При сборке большого 3D-принтера своими руками понадобится еще и большой кулер для обдува драйверов. Он является необходимым, так как он значительно уменьшит количество, издаваемого шума, принтером.

Еще одним важным элементом станет сопло. Стоит оно всего по 17 рублей за штуку, потому лучше брать несколько штук сразу. Кроме того, заменить их, когда они засоряются гораздо проще, чем почистить. Здесь важно заметить, что диаметр сопла влияет на скорость и качество 3D-модели. Чем больше диаметр, тем заметнее слои, но быстрее печать и, наоборот, чем меньше диаметр, тем лучше качество, но снижается скорость. Достаточного диаметра для хорошего качества будет 0,3 мм.

Также понадобится и сверло для чистки. Однако такие тонкие расходники довольно часто ломаются, потому нужно быть аккуратным.

Потребуется приобрести небольшой комплект пружин для стола. В наборе 5 штук, а для стола понадобится всего 4. Пятая используется для ограничения движения оси Х. Стоимость 56 рублей за комплект.

Понадобится купить два комплекта для регулировки стола, каждый из которых стоит 36 рублей. Из этих наборов потребуются только длинные болты, при помощи которых, будет крепиться экструдер. Для того чтобы подключить шаговые двигатели, потребуется комплект проводов - 128 рублей.

Последний элемент - это кусок обычного стекла на стол. Здесь можно на заказ купить боросиликатное стекло, которое отличается стойкостью к повышенным температурам.

Данный перечень является полным. Имея все детали в наличии, можно сделать 3D-принтер своими руками так, что качество изготовленных деталей на нем практически ничем не будет отличаться от тех, что изготавливаются на заводских моделях. Общая стоимость всех деталей составит примерно 20 000 рублей.

Сборка 3D-принтера своими руками: пошаговая инструкция

В качестве примера сборки будет использоваться модель Prusa I3 STEEL.

1. Естественно, что первый шаг - это сборка каркаса. Для начала необходимо вставить в стальную раму боковые косынки. В качестве фиксирующих элементов используются болты М3х12. Тут стоит отметить, что на корпусе имеется отверстие под кнопку управления. После сборки она должна находиться в верхней части справа (если смотреть на раму спереди).

2. Далее осуществляется сборка задней панели с кронштейном для двигателя. Здесь также есть небольшой нюанс. Резьбовые заклепки для фиксирующих элементов должны быть обращены внутрь рамы. Для начала необходимо вставить две детали, использующиеся для крепления двигателя, в пазы по центру. В качестве фиксации также используются болты М3х12. Между креплениями вставляется пластиковая проставка.

3. После того, как задняя панель будет собрана, ее можно крепить на основную раму. Крепим все теми же болтами. Прежде чем перейти к монтажу передней стенки, стоит установить ребра жесткости.

4. Далее идет монтаж передней панели. Резьбовое соединение также должно быть обращено внутрь рамы. Во время сборки нужно использовать болты М3х12 и один М3х35. Также используется подшипник модели 608zz, который дистанцируется шайбами М8. Сюда же вставляется болт М8х25, который фиксируется при помощи колпачковой гайки.

5. После этого крепится натяжитель к передней стенки рамы. Готовая конструкция фиксируется на корпусе при помощи болтов.

6. Следующий шаг - это сборка каретки для нагревательной формы. Для монтажа необходимо установить подшипник модели LM8uu в пазы. Фиксируются они при помощи прижимных пластин. Они, в свою очередь, затягиваются болтами М3х12. Чтобы соблюсти такой важный параметр, как соосность подшипников, рекомендуется сначала установить вал, а только потом затягивать фиксирующие винты. Для того чтобы закрепить фиксирующий ремень нужно использоваться винты М3х20, а также шестигранные стойки. Сначала вставляются винты, а только потом монтируются стойки. Далее крепится пластина, которая фиксирует ремень и закручиваются гайки типа М3.

7. Следующий пункт - это установка валов L=395 в переднюю стенку рамы. На них одевается каретка для стола и просовывается до конца в заднюю стенку. Спереди и сзади фиксируются валы прижимными пластинами. Используются винты типа М3х16. Если необходимо дистанцировать прижимную пластину, то можно использовать шайбы.

8. Далее нужно перейти к сборке правой каретки для оси Х. Для сборки по инструкции 3D-принтера своими руками, нужно сделать следующее. Используются винты М3х12. Нужно установить подшипники LM8uu в пазы. Фиксируются они при помощи пластиковых стяжек, по 2 штуки на каждую деталь. Для фиксации такой модели подшипника, как 608zz, нужно использовать болт М8х25 и гайку колпачкового типа.

9. Левая каретка для этой же оси, как и каретка для экструдера собирается таким же образом. Тут стоит обратить внимание, что подшипники у каретки экструдера должны быть обращены вовнутрь, а не наружу, как у кареток для оси Х.

Полная инструкция гораздо больше, однако это основа, которую очень важно собрать правильно. Также очень важно отметить, что есть некоторые дополнения, которые были изучены методом проб и ошибок предыдущих мастеров.

Во-первых, 3D-принтер, собранный своими руками, не требует использования подшипников типа 625z для крепления торцевых опор. Поэтому их не стоит и заказывать. лучше всего оставить в "свободном плавании". Это поможет избавиться от такого дефекта, который называется вобблингом. Далее при осуществлении сборки кареток в изображениях часто используется черная стальная проставка. Однако в комплекте самой рамы такой детали обычно нет. Вместо них идут пластиковые втулки, которые и нужно использовать.

Еще один важный момент, который касается крепления концевика для оси Y. Монтировать его нужно не к задней стенке, а к передней. Если сделать не так, то все модели будут печататься зеркальным образом. Исправить это в прошивке самого принтера не получится. Для того чтобы осуществить перенос нужно перепаять клемму на заднюю часть платы.

В инструкции для сборки представлен не тот вид экструдера, который приобретался ранее по плану. Однако суть его крепления остается такой же. Единственная разница в том, что использовать для этого придется длинные болты, которые нужно взять из набора для крепления стола. В наборе с рамой нет настолько длинных болтов, которые нужно использовать.

Что касается правильно сборки электроники. При соединении частей RAMPS и Arduino есть важная деталь, о которой редко пишут в инструкциях, но она очень важна, чтобы поддерживать бесперебойную работу принтера в будущем.Для этого ардуино нужно отвязать от питания, которое на нее изначально подается с платы RAMPS. Делается это очень просто. С платы выпаивается или отрезается диод, отвечающий за эту функцию.

Ко входу питания нужно припаять регулятор напряжения, который изначально выставляется на 5 В. Закрепить регулятор можно там, где будет удобнее всего человеку, который собирает прибор. В некоторых пособиях по сборке 3D-принтера своими руками нить может выступать, как нужный элемент для соединения чего-либо.

Использование прибора

Нужно понимать, что верной сборки не хватит для того, чтобы успешно эксплуатировать довольно сложный механизм принтера. Нужно провести подготовительные работы. Необходимо иметь официальную прошивку от 3D--diy.

Процесс заливки программы осуществляется при помощи IDE Arduino 1.0.6. После этого на дисплее самого принтера нужно нажать на кнопку Auto Home. Затем нужно убедить в том, что концевики были подключены верно, и в том, что соблюдена верная полярность для шаговиков. Если движения будет направлено в противоположную от нужной сторону, то нужно просто перевернуть клемму, которая располагается возле мотора, на 180 градусов. Если после включения принтера будет слышен неприятный свист, то, скорее всего, это шаговики. Чтобы избавиться от этого писка, нужно подкрутить подстроечные резисторы на них.

Почему использовалась база именно модели Prusa I3:

В качестве материала для печати можно использовать любой вид пластика или гибкого прута.
Модель считается наиболее простой в своей сборке, обслуживании и ремонте.
Отличается достаточно высокой надежностью среди других изделий.
Считается очень распространенной моделью, а это значит, что найти информация по какому-либо вопросу, касающегося устройства, не составит труда.
Имеется возможность улучшения. Можно устанавливать либо два экструдера, либо один, но с двойной головкой.
Данная модель считается наиболее доступной по своей стоимости.

Модели из DvD и с H-bot системой

Если собирается 3D-принтер из DVD своими руками, то нужно понимать принцип его работы. Чаще всего на базе таких приборов изготавливают устройство RAP Print. В таком случае цифровые модели 3D-объектов, которые будут печататься, загружаются в программное обеспечение прибора. Далее будет использоваться оптическая система от CD или DVD-привода. Перемещается она по двум горизонтальным осям Х и Y. Однако здесь важно будет сменить лазерный диод, который установлен в таких приводах, на ультрафиолетовый диод. Его стоимость всего лишь 20 рублей.

Что касается 3D-принтера с H-bot своими руками, то здесь нужно понимать, что это такое. H-bot - это кинематика для 3Д-принтера.

Лучше всего собирать самодельную модель на базе уже готовых, как это было Prusa i3. Однако здесь, естественно, придется использовать уже другую модель в качестве исходной. Подойдет пример сборки принтера "Ультимейкера" или "Сигнум". Корпус собирается из листовых материалов. Далее нужно заняться изготовлением осей Х и Y. В некоторых инструкциях пишется, что для этого лучше всего использовать алюминиевые уголки. Однако если подходящего материала не окажется под рукой или будет невозможно купить, то можно заменить алюминий на фанеру толщиной 4 мм.

В заключение

Таким образом, на сегодняшний день тема: "Делаем 3D-принтер своими руками", которая не так давно подымалась крайне редко, сейчас не просто значительно востребована. Мастера научились изготавливать такие приборы самостоятельно. Основными преимуществами домашних моделей стало то, что они стоят в несколько раз дешевле, чем готовые заводские. Кроме того, качество напечатанных моделей в некоторых случаях ничем не уступает, а может быть и лучше, чем у заводских приспособлений. Чаще всего это заметно, если сравнивать дешевые китайские устройства с самодельными. Так что надеемся, что теперь каждый желающий сможет собрать в случае необходимости 3D-принтер своими руками. А пошаговая инструкция, представленная в обзоре, поможет в этом.

Собирать принтер будем из шишек и желудей доступных запчастей, часть из которых, скорее всего, можно купить или заказать в вашем родном городе или где то рядом. А часть запчастей приобретаем в радиодеталях, автозапчастях или у дядюшки Ляо , я лично не нашел еще поставщика в России с разумными ценами или качеством выше чем у дядюшки Ляо , поэтому пока что покупаю запчасти на Алиэкспресс .

Принтер будем строить на базе Ultimaker, сложно сказать что это больше Ultimaker Original Plus или Ultimaker 2(2+), до Ultimaker 3 он пока не дотягивает, но я работаю над этим, и надеюсь на вашу помощь. А так я его называю

Статья будет написана в стиле IKEA — доступно и понятно для любого желающего. На момент написания стать этот принтер при самостоятельной сборке обходится в районе 25 000 рублей, это будет надежный и качественный аппарат, который по качеству печати не уступает 3D-принтеру купленному за гораздо большие деньги в магазине.

Буду рад ответить на возникшие вопросы в комментариях или в социальных сетях.

Разделим статью на 4 основных раздела:

Приобретение всего необходимого.
Сборка механической части.
Сборка радиоэлектронной части.
Прошивка и настройка принтера.

Разумная стоимость. Как я уже говорил на данный момент принтер обходится в пределах 25 000 рублей. Есть много китайских принтеров стоимостью от 14 до 18 тысяч рублей. Однако, эти конструкторы требуют еще столько же, для того что бы они начали выдавать то что можно назвать 3d-печатью. Стоимость же заводских принтеров складывается из: маркетинга, зарплаты, инженерных изысканий и т. д. На пути инженерных изысканий я потратил гораздо больше чем 25 000 рублей. Сейчас же я делюсь своими знаниями и накопленным опытом совершенно бесплатно.
Приобрести 3D принтер это не пол и даже не треть дела, нужно еще научиться им пользоваться! Так вот опыт сборки и настройки дает ощутимый шаг в освоении 3D печати.
Как владелец и пользователь двух принтеров Ultimaker 2 и самодельного Ultimaker, могу точно заявить, скорость и качество печати у них не отличаются. Они оба прекрасно печатают, при этом Ultimaker 2 более капризный 3D-принтер.
Статья будет своего рода иллюстрированной инструкцией по сборке и настройке своего личного персонального настольного 3D-принтера. Буду стараться максимально подробно освещаться весь процесс и вести диалог с вами в комментариях. И поверьте даже если вы никогда не держали в руках молоток, отвертку или паяльник и вас получится все равно собрать 3D-принтер.

Почему в качестве 3D-принтера для строительства был выбран именно Ultimaker:

Он достаточно прост — в сборке.
Он надежен — как автомат Калашникова.
Все его чертежи, в том числе по новым моделям, лежат в открытом доступе.
Он, пожалуй, самый распространенный в мире.
Инженерные изыскания над ним веду я и другие пользователей по всему миру. Почти все, что есть в этом принтере, собрано из разных мест и доступно в открытом виде.

Что лучше 1,75 мм или 2,85 (3,00) мм?

Философский вопрос относительно диаметра прутка может быть 3 мм или 1,75мм – каждый решает сам что ему использовать, выскажу только свое мнение по поводу плюсов и минусов.

3 мм – Плюсы :

Проще получить пруток более со стабильным качеством, в том числе и в домашних условиях.
Лучший для Bowden (боуден) экструдера.
Как правильно в принтерах с прутком 3 мм можно использовать пруток 1,75 мм.
Перехлесты и зажёвывания в катушках встречаются реже, чем 1,75.
Печать flex-ом без предварительной подготовки экструдера.

3 мм – Минусы:

Мало производителей на данный момент его выпускают.
Мало различных видов пластика.

1.75 мм – Плюсы:

Очень много разных видов пластика.
Гораздо больше производителей.
Прекрасен для директ экструдера.

1,75 мм – Минусы:

Не очень хорошо себя зарекомендовал для боуден экструдера (некоторые специалисты возразят, но на это могу ответить только одно – попробуйте, а потом обсудим).

На данный момент я на 1,75 мм, но исключительно из за того что скопились большие запасы пластика. Планирую в ближайшее время перейти на 3 мм, если кому нужен пластик 1,75 мм — меняю на 3 мм.

Итак, поехали!

Что необходимо приобрести:

Корпус — чертеж корпуса можно скачать и отдать в компанию по лазерной резке, сделать его можно из любого листового материала толщиной 6 мм (Фанера, МДФ, Акрил, монолитный поликарбонат и т. д.), лично я предпочитаю , нарезанный на лазерном ЧПУ станке. Так же корпуса как правило есть у меня в .
Алюминиевое основание стола — чертеж стола можно взять и заказать в компаниях занимающихся резкой или фрезеровкой алюминия, делается он из алюминия любой марки толщиной 4 мм. Тоже бывает у меня в .
Стекло на стол , выполняется в ближайшей стекольной мастерской, которых нынче сложно найти в эпоху многокамерных стеклопакетов, но можно, выполняется из стекла толщиной 4 мм по чертежу .
— я рекомендую печатать детали из ABS со 100% заполнением, толщина слоя не более 45% от величины диаметра сопла, модели лично я печатаю с масштабом 101% учитывая усадку ABS пластика. Одним файлом .

Есть в наличии . Комплект состоит из:
1. Корпус для печатной головы .
2. Крышка корпуса печатной головы .
3. Обдув печатаемой детали .
4. Экструдер .
5. Рычаг экструдера Вариант 1 или Вариант 2
6. Крышка экструдера .
7. Кронштейн крепления моторов 2шт: Вариант 1 , Вариант 2 , Вариант 3 .
8. Шайба 20 мм .
9. Шайба 10 мм — 4 шт.
10. Шайба 5 мм — 2 шт.
  Скачать можно в любом удобном формате, открыв деталь и в правом верхнем углу нажать на кнопку Download.
Подшипник LM6LUU — 2 шт.
Подшипник LMK12LUU — 2 шт.
Подшипники F688(ZZ) — 8 шт.
Вал диаметром 6 мм длинной 300,5 мм
Вал диаметром 6 мм длинной 320 мм (погрешность 1 мм допускается) — 1 шт.
Вал диаметром 8 мм длинной 348 мм
Вал диаметром 8 мм длинной 337 мм (погрешность 1 мм допускается) — 2 шт.
Вал диаметром 12 мм длинной 339 мм (погрешность 1 мм допускается) — 2 шт.
Пневмофитинг — 1 шт для 1,75 мм (так же подойдет для 3 мм если использовать боуден трубку внутренним диаметром 3 мм и наружным 4 мм), для 3 мм .
Поворотный энкодер — 1 шт.
Двойная шпуля GT2 на 20 зубов (важно что бы она была длинной около 27,5 мм) — 1 шт.
Шпуля GT2 20 зубов под вал 8 мм (важно что бы она была длинной около 16 мм) — 8 шт.
Шпуля GT2 20 зубов под вал 5 мм — 2 шт.
Нагревательная кровать типа MK2B — 1 шт.
Термистор для стола — 1 шт.
Двигатели (лично я предпочитаю NEMA17 модель 4401) — 4 шт. На ось Z вместо одного из двигателей можно использовать , получается немного дороже, но мне это решение нравится больше.
Трапецидальный винт — 1 шт. (Можно попросить продавца обработать конец до диаметра 6 мм длинной 10 мм) Важно! Если решили использовать двигатель с интегрированным трапецидальным винтом , то товар не нужен.
Муфта для соединения трапецидального винта и двигателя — 1 шт. Важно! Если Вы заказали продавца обработать конец трапецидального винта, то муфта нужна соответствующего размера. Важно! Если решили использовать двигатель с интегрированным трапецидальным винтом , то товар не нужен.
Медные втулки — подшипники, можно с графитовыми вставками или полностью графитовые — 4 шт.
Каретки для оси X и Y — 8 шт.
Пружины для ремней оси X и Y — 4 шт.
Одним лотом п.п. 23, 24 и 25
Ремень GT2 закольцованный длинной 200 мм 100 зубов — 2 шт.
Ремень GT2 закольцованный длинной 610 мм 305 зубов — 4 шт.
Подающая шестеренка — 1 шт. Важно!
Блок питания 12 В 30 А — 1 шт.
Печатающая голова типа E3D v6 с вентилятором охлаждения и боуден трубкой или E3D Volcano — 1 шт. Важно! Выбрать правильный размер по свой диаметр прутка 1,75 или 2,85 мм.
Вентилятор (кулер) 30*30*10мм — 2 шт.
Микровыключатель с длинной лапкой — 3 шт.
Кардридер — 1 шт.
электронные мозги, по большому счету все на базе arduino mega 2560, но реализация разная, поэтому каждый выбирает на свой вкус один из вариантов:
1. Arduino Mega 2560 (1 шт) + RAMPS 1.4 (1 шт) + драйвера шаговых двигателей или A4988 (4 шт).
2. MKS Gen
3. MKS Base драйвера шаговых двигателей интегрированы в плату.
4. TriGorilla идет в комплекте с драйверами шаговых двигателей.

ПОКА ТЕКСТ ИЗ СТАРЫХ СТАТЕЙ:

Собираем 3D-принтер своими руками. Пошаговая инструкция. Часть 1.

Собираем 3D-принтер своими руками. Пошаговая инструкция. Часть 2.

Друзья, привет!

Две недели пролетели как четыре дня!

Продолжаем писать инструкцию по сборке 3D-принтера своими руками, часть вторая из намеченных пяти:

Устанавливаем выключатель в корпус до упора.

5. Установка разъема для подключения кабеля питания с предохранителем и выключателем.

Нам потребуется:
— Корпус принтера.
— Разъем для подключения кабеля питания с предохранителем и выключателем .
— Винт М3*10 — 2 шт.
— Гайка М3 — 2 шт.

— Устанавливаем разъем для подключения кабеля питания с предохранителем и выключателем в корпус принтера.
— Сверлом 2,5-3 мм делаем отверстия в корпусе соответственно напротив отверстий в разъеме для подключения кабеля питания с предохранителем и выключателем.
— Устанавливаем винты М2,5*10и закручиваем гайки.

Небольшое видео как я делал эти 5 шагов:

6. Установка светодиодной подсветки.

Порядок установки следующий:
— Первой ставим дальний вал, на нем слева направо должно быть между подшипниками:

— Второй устанавливаем ось спереди, на ней слева направо:
— шайба 10 мм,
— шпуля винатами влево, на шпуле ремень от той каретки что надели на дальнюю ось,
— каретка
— шпуля винтами вправо, на шпуле ремень от той каретки что надели на дальнюю ось,
— шайба 10 мм.
— Третьей ставим ось справа, если повернуть левой стенкой к себе, последовательность слева направо
— шпуля винтами вправо, на шпуле короткий ремень
— шайба 10 мм.
— Шпуля, винтами влево, на шпуле ремень каретки, которая надета на дальнюю ось,
— каретка которая надета ремнем на дальнюю и переднюю ось,
— шпуля, винтами вправо, на шпуле ремень с каретки надетой на переднюю ось.
— шайба 5 мм.
— и последней ось слева, поворачиваем принтер правым боком к себе, и последовательность слева направо:
— шайба 5 мм
— шпуля винтами влево, на шпуле ремень с карентки, надетой на переднюю ось,
— каретка, надетая ремнями на переднюю и заднюю ось,
— Шпуля винтами вправо, на шпуле ремень с каретки надетой на заднюю ось
— шайба 25 мм.

Раздвигаем шпули с шайбами по сторонам в упор до подшипников, ровняем каретки относительно друг друга, затягиваем винты на шпулях.

Вторая часть видео:

10.Двигатели осей X и Y.

Шпули надеваются винтами практически вплотную к двигателю.

Прикручиваем двигатели используя шайбы и кронштейн, маленький ремень надевается на шпулю и натягивается.

11. Установка подшипников в каретки печатной головы:

Устанавливаем подшипники в отверстия.

12. Установка каретки печатной головы на оси.

Устанавливаем заглушки снизу корпуса.
Сверху корпуса в отверстия вставляем валы, надеваем на их стол, и ставим до упора в заглушки.

Очередное видео:

15. Установка демпфера на двигатель оси Z.

Скручиваем все 3 детали, таким образом как на фото.

17. Установка двигателя в корпус принтера.

Нам потребуется:
— Двигатель с установленным демпфером и трапециидальным винтом.
— Винт М3*8 — 2 шт.

Вкручиваем трапециидальный винт в гайку, установленную на столе и фиксируем винтами двигатель к корпусу:

18. Установка концевого выключателя оси Z.

Нам потребуется:
— винт М3*40 (можно больше меньше, смотрим по месту).
— гайка М3
— микровыключатель.
— Винт М2,5*20 -2 шт.
— Гайка М2,5 — 2 шт.

Устанавливаем винт в отверстие на столе, и фиксируем его гайкой.

опускаем стол максимально вниз и по месту размечаем положение микровыключателя, при котором он будет нажиматься этим винтом,

сверлим отверстия, и фиксируем винтами с гайками — микровыключатель.

19. Установка подающей шестерни на двигатель экструдера.

Нам потребуется:
— Двигатель экструдера.
— Подающая шестерня.

Устанавливаем примерно вот так, как на фото:

Обязательно крепко фиксируем, у этой шестерни только один крепежный винт и были случае что разбалтывался и я долго искал причину почему нет подачи пластика.

20. Сборка прижима экструдера:

Нам потребуется:
— Экструдер часть 3
— Подшипник 623ZZ
— винт M3*10.

Собираем и получаем.

О конструкторе Хватоход. Сейчас идет подготовка к обучению людей разного возраста конструированию и электронике, в нашем коворкинг-центре. Для этого так же необходимо подобрать оборудование.

Согласно поставленной руководством задаче, оборудование для конструирования должно отвечать следующим требованиям:

Стоимость не более 30 тысяч рублей
- открытая архитектура (программная и аппаратная)
- простота в обслуживании и доступность деталей
- безопасность эксплуатации
- возможность изготовления на нем сложных изделий
- быстрая окупаемость

Ранее у меня был опыт работы в сфере 3D-печати более 1,5 лет. Поэтому выбор был сделан в пользу 3D-принтера.

Для занятий конструированием и электроникой был выбран набор для самостоятельной сборки DIY(Do It Yorself), 3D-принтер MC5 от МастерКит, созданный на базе одного из российских производителей 3D-принтеров:

Набор для сборки, создан для того чтобы его продать собрать и обучать. Он будет использоваться для создания деталей самого себя (RepRap концепция), вспомогательного оборудования и обучения электроники.

Весь процесс достаточно тривиален, если вес отвертки в руке вас не пугает. Имеется вполне понятная, русскоязычнаяинструкция . Перед началом процесса сборки, детали из фанеры лучше пометить карандашом для удобства восприятия:

При сборке узла печатающей головки в присоединении экструдера J-Head к корпусу, встретился спорный момент. В инструкции необходимо подложить шайбу М8, перепробовал разные варианты, но головка J-Head таки болталась:

Печатающая головка J-Head:

Временное решение было найдено при помощи кольца от лазерной указки, которую подложил вместо указанной шайбы:

Так же, мне не удалось обнаружить указанных отверстий в деталях для фиксации гайки на шпильке вертикальной оси Z и для проводов от печатающей головки:

Но процесс не остановить. При помощи лазера дрели и сверл на 3 мм и 8 мм, легко проделаны отсутствующие 3 отверстия:

Обратите внимание на драйвер двигателя экструдера. У меня все 4 драйвера были А4988 (MP4988), поэтому они должны быть ориентированы подстроечным резистором в одном направлении, как показано на схеме. Резисторы крутить не надо.

Вид собранного 3D принтера:

Провода прятать и крепить сразу - не советую. Потерпите немного.

Плата управления использует открытую аппаратную и программную архитектуру: Mastertronics (именно она была в комплекте) это гибрид Arduino MEGA 2560 и шилда для 3D-принтеров Ramps 1.4:

Поэтому смело качаем open source бесплатный софт: Repetier-host (для связи ПК с платой управления 3D-принтером) иArduino IDE (Для допиливания кода прошивки микроконтроллера). О тонкостях настройки этого программного обеспечения будет рассказано во второй части:

После настройки софта можно будет печатать:

Специально для хабра Мастер Кит предоставил промо-код HABR, который дает скидку 7% на любой заказ на сайте

Мне периодически задают вопросы по "малинкам", "апельсинкам" и тому, куда это вообще и зачем. И тут я начинаю понимать, что перед тем, как писать "узкие" инструкции по настройке, неплохо было бы вкратце рассказать о том, как эта кухня вообще работает, снизу вверх и слева направо. Лучше поздно, чем никогда, поэтому вашему вниманию предлагается некое подобие ликбеза по ардуинам, рампсам и другим страшным словам.

Тому, что у нас сейчас есть возможность за разумные деньги купить или собрать собственный FDM 3D-принтер, мы обязаны движению RepRap. Не буду сейчас о его истории и идеологии - нам сейчас важно то, что именно в рамках RepRap сформировался определенный "джентльменский набор" железа и софта.

Чтобы не повторяться, скажу один раз: в рамках данного материала я рассматриваю только "обычные" FDM 3D принтеры, не уделяя внимания промышленным проприетарным монстрам, это совершенно отдельная вселенная со своими законами. Бытовые устройства с "собственными" железом и софтом тоже остануться за рамками этой статьи. Далее под "3D принтером" я понимаю полностью или частично открытое устройство, "уши" которого торчат из RepRap.

Часть первая - 8 бит хватит всем.

Поговорим про восьмибитные микроконтроллеры Atmel с архитектурой AVR, применительно к 3D-печати. Исторически сложилось так, что "мозг" большинства принтеров - это восьмибитный микроконтроллер от Atmel с архитектурой AVR, в частности, ATmega 2560. А в этом виноват другой монументальный проект^ его название - Arduino. Программная его составляющая в данном случае не интереса - Arduino-код более прост для понимания новичками (по сравнению с обычным C/С++), но работает медленно, а ресурсы жрет как бесплатные.

Поэтому, когда ардуинщики упираются в нехватку производительности, они или бросают затею, или потихоньку превращаются в эмбеддеров ("классических" разработчиков микроконтроллерных устройств). При этом, кстати, "железо" Arduino бросать совершенно не обязательно - оно (в виде китайских клонов) дешевое и удобное, просто начинает рассматриваться не как Arduino, а как микроконтроллер с минимальной необходимой обвязкой.

По факту, Arduino IDE используется как удобный в установке набор из компилятора и программатора, "языком" Arduino в прошивках и не пахнет.

Но я немного отвлекся. Задача микроконтроллера - выдавать управляющие воздействия (осуществлять так называемый "ногодрыг") в соответствии с получаемыми инструкциями и показаниями датчиков. Очень важный момент: данные маломощные микроконтроллеры обладают всеми типичными чертами компьютера - в маленьком чипе есть процессор, оперативная память, постоянная память (FLASH и EEPROM). Но если ПК работает под управлением операционной системы (и она уже "разруливает" взаимодействие железа и многочисленных программ), то на "меге" у нас крутится ровно одна программа, работающая с железом напрямую. Это принципиально.

Часто можно услышать вопрос, почему не делают контроллеры 3D-принтеров на основе микрокомпьютера вроде того же Raspberry Pi. Казалось бы, вычислительной мощности вагон, можно сразу сделать и веб-интерфейс, и кучу удобных плюшек… Но! Тут мы вторгаемся в страшную область систем реального времени.

Википедия дает следующее определение: "Система, которая должна реагировать на события во внешней по отношению к системе среде или воздействовать на среду в рамках требуемых временных ограничений". Если совсем на пальцах: когда программа работает "на железе" непосредственно, программист полностью контролирует процесс и может быть уверен, что заложенные действия произойдут в нужной последовательности, и что на десятом повторении между ними не вклинится какое-то другое. А когда мы имеем дело с операционной системой, то она решает, когда исполнять пользовательскую программу, а когда отвлечься на работу с сетевым адаптером или экраном. Повлиять на работу ОС, конечно, можно. Но предсказуемую работу с требуемой точностью можно получить не в Windows, и не в Debian Linux (на вариациях которой в основном работают микро-пк), а в так называемой ОСРВ (операционная система реального времени, RTOS), изначально разработанной (или доработанной) для данных задач. Применение RTOS в RepRap на сегодняшний день - жуткая экзотика. А вот если заглянуть к разработчикам станков с ЧПУ, там уже нормальное явление.

Для примера - плата не на AVR, а на 32-битном NXP LPC1768. Smoothieboard называется. Мощи - уйма, функций - тоже.

А дело все в том, что на данном этапе развития RepRap, "8 бит хватит всем". Да, 8 бит, 16 МГц, 256 килобайт флеш-памяти и 8 килобайт оперативной. Если не всем, то очень многим. А тем, кому недостаточно (это бывает, например, при работе с микрошагом 1/32 и с графическим дисплеем, а также с дельта-принтерами, у которых относительно сложная математика расчета перемещений), в качестве решения предлагаются более продвинутые микроконтроллеры. Другая архитектура, больше памяти, больше вычислительной мощности. И софт все равно в основном работает "на железе", хотя, некоторые заигрывания с RTOS маячат на горизонте.

Marlin и Mega: частота сигнала STEP

Прежде чем переходить ко второй части и начинать разговор об электронике RepRap. Я хочу попытаться разобраться с одним спорным моментом - потенциальных проблемах с микрошагом 1/32. Если теоретически прикинуть, то исходя из технических возможностей платформу её производительности не должно хватать для перемещения со скоростью выше 125 мм/с.

Для проверки этого продположения я построил "тестовый стенд", подключил логический анализатор, и стал экспериментировать. "Стенд" представляет собой классический бутерброд "Mega+RAMPS" с переделанным пятивольтовым питанием, установлен один драйвер DRV8825 (1/32). Двигатель и ток упоминать смысла нет - результаты полностью идентичны при "полном" подключении, при наличии драйвера и отсутствии двигателя, при отсутствии и драйвера и двигателя.

Анализатор - китайский клон Saleae Logic, подключен к пину STEP драйвера. Прошивка Marlin 1.0.2 настроена следующим образом: максимальная скорость 1000 мм/с на ось, CoreXY, 160 шагов на мм (это для двигателя с шагом 1.8", 20-зубого шкива, ремня GT2 и дробления 1/32).

Методика эксперимента

Задаем маленькое ускорение (100 мм/с) и запускаем перемещение по оси X на 1000 мм с различными целевыми скоростями. Например, G-код G1 X1000 F20000. 20000 - это скорость в мм/мин, 333.3(3) мм/с. И смотрим, что у нас с импульсами STEP.

Общие результаты

То есть, отталкиваясь от частоты прерываний в 10 КГц, мы получаем эффективную частоту до 40 КГц. Применив к этому немножко арифметики, получаем вот что:

до 62.5 мм/с - один шаг на прерывание;
до 125 мм/с - два шага на прерывание;
до 250 мм/с - четыре шага на прерывание.

Это теория. А что на практике? А если задать больше 250 мм/с? Ну, хорошо, даю G1 X1000 F20000 (333.3(3) мм/с) и анализирую полученное. Измеренная частота импульсов при этом составляет почти 40 КГц (250 мм/с). Логично.

На скорости выше 10000 мм/мин (166,6(6) мм/с) я стабильно получаю провалы в тактировании. На обоих движках синхронно (напомню, CoreXY). Длятся они 33 мс, находятся примерно за 0.1 с до начала снижения скорости. Иногда такой же провал есть в начале движения - через 0.1 после завершения набора скорости. Вообще, есть подозрение, что он устойчиво пропадает на скорости до 125 мм/с - то есть, когда не применяются 4 шага на прерывание, но это только подозрение.

Как интерпретировать этот результат - я не знаю. С какими-то внешними воздействиями она не коррелирует - с общением по последовательному порту не совпадает, прошивка собрана без поддержки всяких дисплеев и SD-карт.

Мысли

1. Если не пытаться что-то нашаманить с Marlin, потолок скорости (1.8", 1/32, 20 зубов, GT2) - 250 мм/с.
2. На скоростях выше 125 мм/с (гипотетически) есть глюк с провалом тактирования. Где и как он будет проявляться в реальной работе - я предсказать не могу.
3. В более сложных условиях (когда процессор что-то усиленно считает) точно будет не лучше, а скорее - хуже. Насколько - вопрос для куда более монументального исследования, ведь придется сопоставлять запланированные программой перемещения с реально выданными (и захваченными) импульсами - на это у меня пороху не хватит.

Часть 2. Шаговый квартет.

Во второй части речь пойдет о том, как описанный ранее микроконтроллер управляет шаговыми двигателями.

Move it!

В «прямоугольных» принтерах нужно обеспечить перемещение по трем осям. Допустим, двигать печатающую головку по X и Z, а стол с моделью - по Y. Это, например, привычный, любимый китайскими продавцами и нашими покупателями Prusa i3. Или Mendel. Можно двигать голову только по X, а стол - по Y и Z. Это, например, Felix. Я практически сразу как вляпался в 3D-печать (с МС5, у которого XY-стол и Z-голова), так стал поклонником перемещения головы по X и Y, а стола - по Z. Это кинематика Ultimaker, H-Bot, CoreXY.

Короче, вариантов много. Давайте для простоты считать, что у нас три мотора, каждый из которых отвечает за движение чего-нибудь по одной из осей в пространстве, согласно декартовой системе координат. У «прюши» за вертикальное перемещение отвечают два двигателя, суть явления это не меняет. Итак, три мотора. Почему в заголовке квартет? Потому что надо еще пластик подавать.

В ногу

Традиционно используются шаговые двигатели. Их фишка - хитрая конструкция обмоток статора, в роторе используется постоянный магнит (то есть, контактов, касающихся ротора нет - ничего не стирается и не искрит). Шаговый двигатель, согласно своему названию, двигается дискретно. Наиболее распространенный в рамках RepRap образчик имеет типоразмер NEMA17 (по сути, регламентируется посадочное место - четыре крепежных отверстия и выступ с валом, плюс два габарита, длина может варьироваться), оснащен двумя обмотками (4 провода), а полный оборот его состоит из 200 шагов (1.8 градуса на шаг).

В простейшем случае, вращение шагового двигателя осуществляется путем последовательной активации обмоток. Под активацией понимается приложение к обмотке напряжения питания прямой или обратной полярности. При этом схема управления (драйвер) должна не только уметь коммутировать «плюс» и «минус», но и ограничивать потребляемый обмотками ток. Режим с коммутацией полного тока называется полношаговым, и у него есть весомый недостаток - на низких скоростях двигатель жутко дергается, на чуть более высоких - начинает греметь. В общем, ничего хорошего. Для увеличения плавности движения (точность не увеличивается, дискретность полных шагов никуда не пропадает!) применяется микрошаговый режим управления. Он заключается в том, что ограничение тока, подаваемого на обмотки, изменяется по синусоиде. То есть, на один реальный шаг приходится некоторое количество промежуточных состояний - микрошагов.

Для реализации микрошагового управления двигателями применяются специализированные микросхемы. В рамках RepRap их две - A4988 и DRV8825 (модули на основе этих микросхем обычно называются так же). Плюс, осторожно сюда начинают проникать хитроумные TMC2100. Драйверы шаговых двигателей традиционно выполняются в виде модулей с ножками, но бывают и напаяны на плату. Второй вариант с первого взгляда менее удобен (нет возможности изменить тип драйвера, да и при выходе оного из строя возникает внезапный геморрой), но плюсы тоже имеются - на продвинутых платах обычно реализуется программное управление током двигателей, а на многослойных платах с нормальной разводкой запаянные драйверы охлаждаются через «пузо» чипа на теплоотводный слой платы.

Но, опять же, говоря о самом распространенном варианте - микросхема драйвера на собственной печатной плате с ножками. На входе у нее три сигнала - STEP, DIR, ENABLE. Еще три вывода отвечают за конфигурацию микрошага. На них мы подаем или не подаем логическую единицу, устанавливая или снимая джамперы (перемычки). Логика микрошага прячется внутри чипа, нам туда влезать не надо. Можно запомнить только одно - ENABLE разрешает работу драйвера, DIR определяет направление вращения, а импульс, поданный на STEP, говорит драйверу о том, что необходимо сделать один микрошаг (в соответствии с заданной джамперами конфигурацией).

Основное отличие DRV8825 от A4988 - поддержка дробления шага 1/32. Есть другие тонкости, но для начала достаточно этого. Да, модули с этими чипами вставляются в колодки управляющей платы по-разному. Ну, так получилось с точки зрения оптимальной разводки плат модулей. А неопытные пользователи жгут.

В общем случае, чем выше значение дробления, тем плавнее и тише работают двигатели. Но при этом увеличивается нагрузка на «ногодрыг» - ведь выдавать STEP приходится чаще. О проблемах при работе на 1/16 лично мне не известно, а вот когда возникает желание полностью перейти на 1/32, уже может возникнуть нехватка производительности «меги». Особняком тут стоят TMC2100. Это драйверы, которые принимают сигнал STEP с частотой как для 1/16, а сами «додумывают» до 1/256. В результате имеем плавную бесшумную работу, но не без недостатков. Во-первых, модули на TMC2100 стоят дорого. Во-вторых, лично у меня (на самодельном CoreXY под названием Kubocore) с этими драйверами наблюдаются проблемы в виде пропуска шагов (соответственно, сбой позиционирования) при ускорениях выше 2000 - с DRV8825 такого нет.

Резюмируя в трех словах: на каждый драйвер нужно две ноги микроконтроллера, чтобы задать направление и выдавать импульс микрошага. Вход разрешения работы драйвера обычно общий на все оси - кнопка отключения двигателей в Repetier-Host как раз одна. Микрошаг - это хорошо с точки зрения плавности движений и борьбы с резонансами и вибрацией. Ограничение максимального тока двигателей надо настраивать с помощью подстроечных резисторов на модулях драйверов. При превышении тока мы получим чрезмерный нагрев драйверов и двигателей, при недостаточном токе будет пропуск шагов.

Спотыкач

В RepRap не предусмотрено обратной связи по положению. То есть, программа управляющего контроллера не знает, где в данный момент находятся подвижные части принтера. Странно, конечно. Но при прямой механике и нормальных настройках это работает. Принтер перед началом печати перемещает все, что можно, в начальную позицию, и от нее уже отталкивается во всех передвижениях. Так вот, противное явление пропуска шагов. Контроллер выдает драйверу импульсы, драйвер пытается провернуть ротор. Но при чрезмерной нагрузке (или недостаточном токе) происходит "отскок" - ротор начинает поворачиваться, а потом возвращается в исходное положение. Если это происходит на оси X или Y, мы получаем сдвиг слоя. На оси Z - принтер начинает "вмазывать" следующий слой в предыдущий, тоже ничего хорошего. Нередко пропуск происходит на экструдере (из-за забива сопла, чрезмерной подачи, недостаточной температуры, слишком малого расстояния до стола при начале печати), тогда мы имеем частично или полностью непропечатанные слои.

С тем, как проявляется пропуск шагов, все относительно понятно. Почему это происходит? Вот основные причины:

1. Слишком большая нагрузка. Например, перетянутый ремень. Или перекошенные направляющие. Или "убитые" подшипники.

2. Инерция. Чтобы быстро разогнать или затормозить тяжелый объект, нужно затратить больше усилий, чем при плавном изменении скорости. Поэтому сочетание больших ускорений с тяжелой кареткой (или столом) вполне может вызвать пропуск шагов при резком старте.

3. Неправильная настройка тока драйвера.

Последний пункт - вообще тема для отдельной статьи. Если вкратце - у каждого шагового двигателя есть такой параметр, как номинальный ток. Он для распространенных моторов находится в диапазоне 1.2 - 1.8 А. Так вот, при таком ограничении тока у вас должно все хорошо работать. Если нет - значит, двигатели перегружены. Если нет пропуска шагов с более низким ограничением - вообще прекрасно. При снижении тока относительно номинала уменьшается нагрев драйверов (а они могут перегреваться) и двигателей (больше 80 градусов не рекомендуется), плюс, снижается громкость "песни" шаговиков.

Часть 3. Горячка.

В первой части цикла я рассказывал о маленьких слабеньких 8-битных микроконтроллерах Atmel архитектуры AVR, конкретно - о Mega 2560, которая "рулит" большинством любительских 3D-принтеров. Вторая часть посвящена управлению шаговыми двигателями. Теперь - о нагревательных приборах.

Суть FDM (fused deposition modeling, торговая марка Stratasys, всем обычно до лампочки, но острожные люди придумали FFF - fused filament fabrication) в послойном наплавлении филамента. Наплавление происходит следующим образом: филамент должен расплавиться в определенной зоне хотэнда, и расплав, подталкиваемый твердой частью прутка, выдавливается через сопло. При движении печатающей головки происходит одновременное выдавливание филамента и приглаживание его к предыдущему слою концом сопла.

Казалось бы, все просто. Охлаждаем верхнюю часть трубки термобарьера, а нижнюю - нагреваем, и все хорошо. Но есть нюанс. Нужно с приличной точностью поддерживать температуру хотэнда, чтобы она гуляла лишь в небольших пределах. Иначе получим неприятный эффект - часть слоев печатается при более низкой температуре (филамент более вязкий), часть - при более высокой (более жидкий), а результат выглядит похожим на Z-вобблинг. И вот, у нас в полный рост встает вопрос стабилизации температуры нагревателя, обладающего очень маленькой инерцией - из-за малой теплоемкости любой внешний «чих» (сквозняк, вентилятор обдува, мало ли что еще) или ошибка регулирования моментально приводит к заметному изменению температур.

Здесь мы вторгаемся в чертоги дисциплины под названием ТАУ (теория автоматического управления). Не совсем моя специальность (айтишник, но выпускающая кафедра АСУ), но курс такой у нас был, с преподавателем, который показывал слайды на проекторе и периодически над ними угорал с комментариями: «Ой, доверил этим студентам лекции в электронный вид переводить, они тут таких косяков налепили, ну, ничего, вы разберетесь». Ладно, лирические воспоминания в сторону, поприветствуем ПИД-регулятор.

Нельзя писать про ПИД-регулирование без этой формулы. В рамках данной статьи она просто для красоты.

Очень рекомендую ознакомиться со статьей , там довольно доступно написано про ПИД-регулирование. Если же совсем упростить, то выглядит картина так: у нас есть некоторое целевое значение температуры. И с определенной частотой мы получаем текущее значение температуры, и нам необходимо выдать управляющее воздействие, чтобы уменьшить ошибку - разницу между текущим и целевым значением. Управляющее воздействие в данном случае - ШИМ-сигнал на затвор полевого транзистора (мосфета) нагревателя. От 0 до 255 «попугаев», где 255 - максимальная мощность. Для тех, кто не знает, что такое ШИМ - простейшее описание явления.

Итак. Каждый «такт» работы с нагревателем нам необходимо принять решение о выдаче от 0 до 255. Да, мы можем просто включать или выключать нагреватель, не заморачиваясь ШИМ. Допустим, температура выше 210 градусов - не включаем. Ниже 200 - включаем. Только в случае с нагревателем хотэнда такой разброс нас не устроит, придется поднимать частоту «тактов» работы, а это дополнительные прерывания, работа АЦП тоже не бесплатная, а у нас крайне ограниченные вычислительные ресурсы. В общем, надо управлять точнее. Поэтому ПИД-регулирование. П - пропорциональное, И - интегральное, Д - дифференциальное. Пропорциональная составляющая отвечает за «прямую» реакцию на отклонение, интегральная - за на накопленную ошибку, дифференциальная в ответе за обработку скорости изменения ошибки.

Если еще проще - ПИД-регулятор выдает управляющее воздействие в зависимости от текущего отклонения, с учетом «истории» и скорости изменения отклонения. Нечасто я слышу о калибровке ПИД-регулятора «марлина», но функция такая имеется, в результате мы получаем три коэффициента (пропорциональный, интегральный, дифференциальный) позволяющие наиболее точно управлять именно нашим нагревателем, а не сферическим в вакууме. Желающие могут почитать про код M303 .

График температуры хотэнда (Repetier-Host, Marlin)

Чтобы проиллюстрировать крайне низкую инерцию хотэнда, я на него просто дунул.

Ладно, это про хотэнд. Он есть у всех, если речь идет о FDM/FFF. Но некоторые любят погорячее, так возникает великий и ужасный, жгущий мосфеты и рампсы, нагревательный стол. С электронной точки зрения с ним все сложнее, чем с хотэндом - мощность относительно большая. А вот с позиций автоматического регулирования проще - система более инертная, да и допустимая амплитуда отклонения выше. Поэтому стол с целью экономии вычислительных ресурсов обычно управляется по принципу bang-bang («пыщь-пыщь»), этот подход я выше описывал. Пока температура не достигла максимума, греем на 100%. Потом пусть остывает до допустимого минимума, и снова греем. Также отмечу, что при подключении горячего стола через электромеханическое реле (а так нередко делают, чтобы «разгрузить» мосфет) только bang-bang является допустимым вариантом, ШИМить реле не надо.

Датчики

Напоследок - про терморезисторы и термопары. Терморезистор изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры, характеризуется номинальным сопротивлением при 25 градусах и температурным коэффициентом. По факту, устройство нелинейное, и в том же «марлине» есть таблицы для пересчета полученных с терморезистора данных в температуру. Термопара - редкий гость в RepRap, но попадается. Принцип действия иной, термопара является источником ЭДС. Ну, то есть, выдает определенное напряжение, величина которого зависит от температуры. Напрямую к RAMPS и подобным платам не подключается, но активные адаптеры существуют. Что интересно, также в «марлине» предусмотрены таблицы для металлических (платиновых) термометров сопротивления. Не такая уж редкая вещь в промышленной автоматике, но встречается ли «живьем» в RepRap - мне не известно.

Часть 4. Единение.

3D-принтер, работающий по принципу FDM/FFF состоит, по сути, из трех частей: механики (передвижение чего-то в пространстве), нагревательных приборов и электроники, всем этим управляющей.

В общих чертах я уже рассказал, как каждая из этих частей работает, а теперь попробую порассуждать на тему "как это собирается в одно устройство". Важно: многое буду описывать с позиций кустаря-самодельщика, не оснащенного дерево- или металлообрабатывающими станками и оперирующего молотком, дрелью и ножовкой. И еще, чтобы не распыляться, в основном про "типовой" RepRap - один экструдер, область печати в районе 200х200 мм.

Наименее вариативное

Оригинальный E3D V6 и его очень недобрая цена.

Начну с нагревателей, тут популярных вариантов не очень много. Сегодня в среде самодельщиков наиболее распространен хотэнд E3D .

Точнее, его китайские клоны весьма плавающего качества. Про мучения с полировкой цельнометаллического барьера или использование трубки боудена "до сопла" не буду - это отдельная дисциплина. Из личного небольшого опыта - хороший металлический барьер прекрасно работает с ABS и PLA, без единого разрыва. Плохой металлический барьер нормально работает с ABS и отвратно (вплоть до "никак" - с PLA), и в таком случае бывает проще поставить столь же плохой термобарьер, но с тефлоновой вставкой.

В целом же, E3D очень удобны - можно поэкспериментировать как с термобарьерами, так и с нагревателями - доступны как "маленькие", так и Volcano (для толстых сопел и быстрой брутальной печати). Тоже условное деление, кстати. Сейчас использую Volcano с соплом 0.4. А некоторые изобретают втулку-проставку, и работают себе спокойно с короткими соплами от обычного E3D.

Программа минимум - покупаем типовой китайский комплект "E3D v6 + нагреватель + набор сопел + кулер". Ну и, рекомендую сразу пачку разных термобарьеров, чтобы когда дело дойдет до этого, не ждать очередной посылки.

Второй нагреватель - это не второй хотэнд (хотя тоже неплохо, но не будем погружаться), а стол. Можно причислить себя к рыцарям холодного стола, и вообще не поднимать вопрос нижнего подогрева - да, тогда сужается выбор филамента, придется немного подумать о надежной фиксации модели на столе, но зато вы никогда не узнаете про обугленные клеммы RAMPS, глубокие отношения с тонкими проводами и дефект печати типа "слоновья нога". Ладно, пусть нагреватель все-таки будет. Два популярных варианта - из фольгированного стеклотекстолита и алюминия.

Первый - простой, дешевый, но кривой и "жидкий", требует нормального крепления к жесткой конструкции и ровного стекла сверху. Второй

По сути, та же печатная плата, только в качестве подложки - алюминий. Хорошая собственная жесткость, равномерный прогрев, но стоит дороже.

Неочевидный недостаток алюминиевого стола - это когда китаец плохо приляпывает к нему тонкие провода. На текстолитовом столе заменить провода просто, имея базовые навыки пайки. А вот припаять 2.5 квадрата к дорожкам алюминиевой платы - задача продвинутого уровня, с учетом отличной теплопроводности данного металла. Я использовал мощный паяльник (который с деревянной ручкой и жалом в палец), а в помощь ему пришлось призвать термовоздушную паяльную станцию.

Самое интересное

3D-принтер с кинематикой "руки робота".

Самая вкусная часть - это выбор кинематики. Я в первом абзаце обтекаемо упомянул механику как средство "передвижения чего-то в пространстве". Вот, теперь как раз к тому, что и куда двигать. В общем и целом, нам надо получить три степени свободы. А двигать можно печатающую головку и стол с деталью, отсюда и все многообразие. Есть радикальные конструкции с неподвижным столом (дельта-принтеры), есть попытки воспользоваться схемами фрезерных станков (XY-стол и Z-головка), есть вообще извращения (полярные принтеры или позаимствованная из робототехники SCARA-механика). Про весь этот беспредел можно долго рассуждать. Так что, ограничусь двумя схемами.

"Прюша"

XZ-портал и Y-стол. Политкорректно назову эту схему "заслуженной". Все более-менее ясно, сто раз реализовано, допилено, модифицировано, на рельсы посажено, в габаритах смасштабировано.

Общая идея такова: есть буква "П", по ногам которой ездит перекладина, приводимая в движение двумя синхронизированными двигателями с помощью передачи "винт-гайка" (редкая модификация - с ремнями). На перекладине висит двигатель, который за ремень таскает влево-вправо каретку. Третья степень свободы - это движущийся вперед-назад стол. Плюсы конструкции есть, например, изученность вдоль и поперек или чрезвычайная простота в кустарной реализации из подручных материалов. Минусы тоже известны - проблема синхронизации двигателей Z, зависимость качества печати аж от двух шпилек, которые должны быть более-менее одинаковы, сложно разогнаться до высоких скоростей (поскольку двигается относительно тяжелый инертный стол).

Z-стол

При печати медленнее всего изменяется координата Z, да еще и только в одну сторону. Вот и будем двигать по вертикали стол. Теперь надо придумать, как перемещать в одной плоскости печатающую головку. Есть решение проблемы "в лоб" - по сути. берем портал "прюши", кладем его на бок, заменяем шпильки на ремень (и убираем лишний движок, заменяя его на передачу), поворачиваем на 90 градусов хотэнд, вуаля, получаем нечто вроде MakerBot Replicator (не последнего поколения).

Как еще улучшить эту схему? Надо добиться минимальной массы подвижных деталей. Если откажемся от директ-экструдера и будем подавать филамент по трубке, все равно остается двигатель X, который нужно зазря катать по направляющим. И вот тут включается настоящая инженерная смекалка. По-голландски она выглядит как куча валов и ремней в ящике под названием Ultimaker. Конструкция доведена до такого уровня, что многие считают Ultimaker лучшим настольным 3D-принтером.

Но есть более простые инженерные решения. Например, H-Bot. Два неподвижных мотора, один длинный ремень, горстка роликов. И это дело позволяет перемещать каретку в плоскости XY путем вращения двигателей в одну или в разные стороны. Красиво. На практике предъявляет повышенные требования к жесткости конструкции, что несколько усложняет изготовление из спичек и желудей, особенно при использовании деревянных подшипников.

Классическая CoreXY с перекрещенными ремнями.

Более сложная схема, с двумя ремнями и бОльшей кучкой роликов - CoreXY. Считаю лучшим вариантом для реализации, когда вы уже собрали свою или китайскую "прюшу", а творческий зуд не утих. Можно делать из фанеры, алюминиевого профиля, табуреток и других ненужных предметов мебели. По принципу действия результат похож на H-Bot, но меньше склонен к заклиниванию и скручиванию рамы в бараний рог.

Электроника

Если нужно сэкономить деньги - то Mega+RAMPS в китайском исполнении просто вне конкуренции. Если же нет особых познаний в электрике и электронике, а нервы не лишние, то лучше посмотреть в сторону более дорогих, но грамотно сделанных плат от Makerbase или Geeetech.

Основные болячки бутерброда в виде "не тех" выходных транзисторов и питания всего пятивольтового колхоза через стабилизатор на плате Arduino там вылечены. Если говорить о совсем альтернативных вариантах, то я жду, когда появится возможность приобрести плату на LPC1768, например, ту же MKS SBase, и поразвлекаться с 32-битным ARM и прошивкой Smoothieware. А параллельно - неторопливо изучаю прошивку Teacup применительно к Arduino Nano и Nanoheart.

Самодельщику

Ну, допустим, решили вы обязательно слепить свой велосипед. Не вижу в этом ничего плохого.

В общем-то, отталкиваться надо от финансовых возможностей и от того, что можно найти в гараже или подвале. А также от наличия или отсутствия доступа к станкам и радиуса кривизны рук. Грубо говоря, есть возможность потратить 5 тысяч рублей - хорошо, обходимся самым минимумом. За десятку уже можно немного разгуляться, а приближение бюджета к 20 тысячам изрядно развязывает руки . Конечно, сильно облегчает жизнь возможность купить китайский конструктор "прюши" - можно и разобраться в основах 3D-печати, и получить отличный инструмент для развития самопала.

Тем более, что большинство деталей (двигатели, электроника, часть механики) спокойно перекочует и в следующую конструкцию. Короче говоря, покупаем акриловое барахло, допиливаем до вменяемого состояния, печатаем детали для следующего принтера, пускаем предыдущий на запчасти, намылить, смыть, повторить.

Начало сборки Kubocore 2.

На этом пожалуй всё. Возможно, получилось немного галопом. Но по-другому объять необъятное в рамках общего обзорного материала сложно. Хотя, полезных ссылок для размышления я накидал, ищущий по-любому обрящет. Вопросы и дополнения традиционно приветствуются. Ну и, да, в обозримом будущем будет продолжение - уже о конкретных решениях и граблях в рамках проектирования и постройки Kubocore 2.