Budowa drukarki 3D w domowych warunkach

O tym jak zbudowałem swoją drukarkę 3D z użyciem podstawowych narzędzi jakie przeważnie znajdują się w domu każdego majsterkowicza. Drukarka była tworzona zgodnie z ideą „RepRap”.

Mimo posiadanych umiejętności w projektowaniu maszyn w środowisku CAD oraz dostępem do obrabiarek CNC (giętarki blach, frezarki, plotery tnące) postanowiłem wykorzystać do maksimum leżące po regalach części, odpadki produkcyjne, uszkodzone podzespoły i dać im drugie, nowe życie obrabiając większość detali ręcznie. Drukarka powstawała bez wcześniejszego projektu – wszystko „na wariata”, totalny freestyle. Niektóre części do drukarki zostały wydrukowane na niej samej, zastępując wcześniejsze elementy lub ich brak.

Parametry techniczne:

Pole robocze: 240x195x176
Zasilanie: 12V (X-BOX)
Rama z profili aluminiowych 20×20 oraz 20×40
Wykorzystane plastiki od Replicatora 2
Stolik podgrzewany
Głowica Lama 3D od PJD, zamontowana termopara, maks. temp. 400 st.C.
Elektronika – Megatronics
Drivery krokowców – DRV8825
Napęd osi XY na paskaxh GT2/MXL
Napęd osi Z na trapezach fi8 o skoku 14mm
LCD alfanumeryczny 20×4
Temperatura stołu i głowicy z dodatkową wizualizacją LED RGB WS2812b (mod. imrahil)

—————————————————————————————–

Zapiski z budowy

Zatem moja nowa drukarka będzie Zlepkiem czasu (części z okresu ok. 4 lat), różnych rozwiązań, różnych materiałów – będzie reprapem :)

01 mar 2016

Pierwsze podejście do konstrukcji – ogólnie dostępne plastiki do Replicatora 2 (teraz o połowę tańsze niż gdy ja kupowałem :/), profile aluminiowe 20×40, prowadnice liniowe 8mm.
Profile poprzeczne (czyli oś X) mają długość 460mm, wzdłużne (oś Y) po docince 420mm. Łączenie profili planuję zrobić przez nagwintowanie otworów wewnętrznych w profilach i skręcenie śrubami (po nawiercie profili 420mm), gdyż nie mam aktualnie łączników kątowych do profili :/

1

Plastiki od Replicatora są na Aliexpress w cenie 29 dolarów.
http://www.aliexpress.com/item/3D-Print … 8d5447cbfb
W osi Z zastosuję profile 20×40 o długości 300mm (udało się wyszperać 4 sztuki)

2

Pierwsze robótki manualne za pasem. nie obyło się bez ofiar w postaci ułamanego wiertła fi6 :) W każdym razie udało mi się równo dociąć profile (zwykła szlifierka kątowa) i nawiercić.

3 4 5 6

Nogi przykręcone, na końcu paska X założyłem łożyskowaną zębatkę. Pierwsze przymiarki do przeniesienia napędu osi Y i tu bardzo miłe zaskoczenie :o Rozstaw rowków w profilu 20×40, zamontowanie zębatek 20 zębów na pręcie fi8 skutkuje prawie idealnie równoległym prowadzeniem paska Y – szok, nie spodziewałem się tego i myślałem, że w tym punkcie będzie największa kombinatoryka, bo przecież Replicator 2 nie jest zbudowany na profilach alu a na własnej ramie.

7 8 9 10

Złożyłem do kupy napęd osi Y. Dołożyłem dodatkowe podpory łożyskowane na pręt przeniesienia napędu osi Y, bo po naciągnięciu pasków wygiął się lekko w banan. Tak to się teraz wszystko prezentuje.

16 11 12 13 14 15

Jak drukarka już będzie drukowała, to wydrukuję uchwyty łączące wystające części podpór łożyskowanych z profilami.

Przyszła pora na modyfikacje podajnika filamentu.

Chiński aluminiowy podajnik to jednak nie do końca fajny produkt :/ Niestety trzeba go trochę zmodyfikować aby pracował poprawnie. Muszę w miejscu zaznaczonym strzałką rozwiercić i wstawić tam tulejkę dystansową. W aktualnej formie nie da rady dobrze dokręcić ramienia (dociśnięcie śruby powoduje totalną blokadę ramienia). Po przeróbce będzie śmigał.

17

02 mar 2016

Zacząłem od przeróbki felernego ramienia – dorobiłem tulejkę dystansową (miałem pod ręką rurkę nierdzewną o średnicy 6,2mm)

18 19

Przyszła pora na połączenie głowicy z podajnikiem (bo nie lubię przejściówek). Pod ręką tylko wiertarka ręczna, więc stopniując wiertła od 6-12 udało mi się równo nawiercić otwór.

20

Następnie w ruch poszła szlifierka i pilnik.

21

Czas na coś bardziej wymagającego, czyli podfrezowanie rowka aby zmieścił się pierścień głowicy – Dremel w rękę i do boju.

22

Efekt końcowy w pełni satysfakcjonujący :mrgreen: Czas operacyjny 2 godziny

23

Dodałem jeszcze do ekstrudera szybkozłączkę prowadzenia filamentu w rurce teflonowej 5/3 oraz wymieniłem za krótką, twardą, badziewną sprężynkę na nową.

24

Zmotałem blaszkę mocująca ekstruder do wózka.

25 26

03 mar 2016

Dziś nie za wiele, ale zawsze coś do przodu. Zrobione:
– przelotka przewodów od głowicy przez uchwyt ekstrudera
– prowadnik przewodów od silnika napędowego osi X

27 28

Zrobiłem pierwsze podejście do złożenia stolika osi Z. W Replikatorze 2 ramiona boczne łączone są odpowiednimi platformami z tworzywa, no ale niestety takowych w zestawie nie było, więc trzeba coś „uszyć na miarę”. Kawałek aluminium 225×225 + 6 śrubunek i już jakoś to połączone. Teraz tylko muszę wyknuć jak połączyć to z tyłu, aby jeszcze zaczepić nakrętkę śruby lub pasek – wstępnie coś tam w głowie się klaruje ;)

Zrobiłem zakup prowadnicy liniowej fi8 i 4 podpór SK8 – wkrótce prace przyspieszą jak dojdzie to razem z profilami.

30 29

No i się udało zamontować tylną płytkę alu do ramion. Wyborowałem Dremlem wpusty w ramionach, aby w tym miejscu docelowo umieścić nakrętki M3. Dodatkowo w płycie nawierciłem 4 otwory, które posłużą w przyszłości do zamontowania drukowanej obudowy jak już drukarkę uruchomię ;)

31 32 33 34

Cała platforma jest bardzo sztywna i jestem miło zaskoczony.

Coś mi nie fengszujowało w tym prowadzeniu przewodów od silnika X, więc postanowiłem to przerobić i zrobić „zgodnie ze sztuką”, czyli z podparciem. Dociąłem profil 20×20 i teraz jest ok.

35

04 mar 2016

W związku z faktem, że nie mam już kątowników do łączenia profili, to muszę stosować inne metody połączeń – bezpośrednie. Mam za sobą kolejne hardcoorowe połączenie z wierceniem centrycznym przez profil 40mm – poszło, zdobyłem nową sprawność.

36 37

38

Profil wylądował na miejscu razem z przyszłym napędem stolika, czyli dwiema śrubami trapezowymi, nierdzewnymi o średnicy 8mm i skoku 14mm z nakrętkami z mosiądzu.

39

W przedniej części drukarki dorobiłem dodatkowy profil dzięki któremu mogłem wsunąć ściankę wyciętą z dibondu. Na ściance tej umieszczę przyciski, enkoder, wyświetlacz.

40

06 mar 2016

Dzisiejszy wykop z czeluści – elektronika Megatronics 2.0 (ma ok. 3 lat).
Opisana była jako uszkodzona, ale po przeanalizowaniu problemu winowajcą okazał się być bootloader. Po załadowaniu nowego elektronika ożyła.

41

07 mar 2016

Elektronika od wczoraj dała mi po tyłku za sprawą podłączenia LCD. Jeszcze do dziś, do godziny 12-stej z tym walczyłem. Różne wybory LCD, wgrywanie firmware, przelutowywanie ekranów (bo wszystkie z demobilu i nie wiedziałem czy sprawne) a problem tkwił w złym opisie podłączenia na stronie Megatronics 2.0 wiki :evil:
To jest błędne podłączenie – nie idźcie tą drogą jeśli będziecie podłączali LCD do Megatronics 2.0

42

Poprawna pinologia jest tutaj.

43

Po poprawnym podłączeniu mam już prawie przygotowany zestawik razem z termoparą do głowicy.

44

Wyświetlacz LCD postanowiłem zabudować w dolnym, przednim profilu ramy. Płytki mocujące wyciąłem z twardego dibondu. Tu znów zastosowałem bezpośrednie łączenie profili aluminiowych.

47 45 46 48

Jeszcze nie dojechały prowadnice i podpory do osi Z, więc przyczepiam co mogę aby podgonić robotę.
W panelu bocznym wylądował chromowany, podświetlany na niebiesko przycisk Reset oraz pokrętło enkodera, z podświetlaną na niebiesko oprawką i chromowanym pokrętłem.
Jutro zabiorę się za montaż elektroniki i reszty profili dolnych.

49

08 mar 2016

Spód skręcony.

50

Jak to rapował Ice Cube „Today was a good day” :mrgreen:

Dojechały do mnie 2 prezenty:
Szyba do stolika o wymiarach 22x25cm, którą sprezentował mi kolega badman
Głowica Lama 3D, którą sprezentował mi kolega syntetyczny

51

Bardzo Wam chłopaki dziękuję :piwo: :piwo: :piwo: :piwo:

09 mar 2016

Dziś trochę drobnych prac, ale zawsze „do przodu”.
Przelutowałem wtyczki silników w elektronice z poziomych na pionowe i zamontowałem elektronikę.

53 54

Dorobiłem też uchwyt krańcówki Y

55 56

10 mar 2016

Dorobiłem uchwyty do prowadnika przewodów od ekstrudera.

57 58

Zamontowałem klawiurkę, co by mieć szybki dostęp do wybranych funkcji sterowania drukarką.

59 60

11 mar 2016

Lubię plastiki od Replicatora 2 :mrgreen:
Tyle się głowiłem jak zamontować krańcówkę X, aż dzisiaj (po kilku dniach) dojrzałem takie fajne miejsce, w które mieściła się płytka laminatu „na wcisk”. Przykręciłem doń krańcówkę i problem rozwiązany.

61

I rozpocząłem układanie elektryki w drukarce (mam trochę listew instalacyjnych, natynkowych, znalazły zastosowanie).

62

12 mar 2016

Pierwszy test osi i pracy podzespołów :mrgreen:

Pogodziłem też Lamę 3D z moim podajnikiem (szlif 3 żeberek) oraz umieściłem w bloku grzejnym termoparę (ledwo udało się zmieścić otworek 3.2mm przelotowo).
Powoli z górki :mrgreen:

63 64

13 mar 2016

Dziś zmotałem tunel chłodzący do głowicy.
Na bazie kartonowego szablonu wyciąłem element z blachy aluminiowej o grubości 2mm (która idealnie wchodziła między żeberka po delikatnym przeszlifowaniu). Miejsca gięcia blachy lekko naciąłem szlifierką.

65 66 67 68

Test głowicy i ekstruzji.
Przy wlocie do głowicy umieściłem termoparę sprawdzającą temperaturę. Próby dla PLA/ABS/PC. Maks. temperatura 300 stopni C.

69

Wyniki testu.
PLA – 200 st.C.
11:50 – 26 st.C. na wlocie
12:00 – 33 st.C. na wlocie

ABS – 250 st.C.
12:00 – 33 st.C. na wlocie
12:10 – 42 st.C. na wlocie

PC – 300 st.C.
12:10 – 42 st.C na wlocie
12:20 – 47 st.C. na wlocie

PLA – 200 st.C.
12:20 – 47 st.C na wlocie
12:30 – 43 st.C. na wlocie

Test z sukcesem. Filament ekstruduje się równo, nic nie przeskakuje, nie strzela itp. Nawet po 40 minutach temperatura wlotu do głowicy nie przekroczyła 50 st.C. i druk PLA nie jest problemem. Dodatkowe chłodzenie górnej części podajnika jest zbędne. Lama 3D fajną głowicą jest, tylko trzeba pamiętać o dobrym chłodzeniu :mrgreen:
Poliwęglan jaki mam ekstruduje się w niższej temperaturze niż inne materiały na rynku, niemniej jednak do stabilnej ekstruzji potrzebuje ok. 290 st.C.

17 mar 2016

Są !!!! Wreszcie dojechały podpory SK8 :evil:
Dociąłem prowadnice osi Z, podpory SK8 przykręciłem na dystansach nierdzewnych (typowa tulejka łączna M6 nierdzewna).
Pod formatką dolną stolika zamontowałem listwę aluminiową z paskiem WS2812b, który będzie informował kolorem o aktualnej temperaturze stołu.

70 71 72

Znalazłem tulejki z otworem fi5 z demontażu z silników krokowych (ograniczniki do pasków) i po pomiarach stanęło na 2 tulejkach i 2 podkładkach M5 XL. W ten sposób cofnąłem podpory i uzyskałem dodatkowe centymetry pracy osi Y.

73

18 mar 2016

Z płyty wykonanej z Mikanitu zrobiłem izolację termiczną grzałki stołu – będzie się szybciej grzał.

74 75

Stolik założony.

76

Dorobiłem mocowanie nakrętek śrub trapezowych.

77

Po przykręceniu, razem z krańcówką MAX Z.

78

I poszedł pierwszy wydruk na standardowych ustawieniach Slic3r-a – kostka 40x40x40 aby sprawdzić wymiary.

79

Zmotałem szybki uchwyt rolki z filamentem.

80

Po kostce na sprawdzenie grubości ścieżki puściłem pierwszy wydruk. Jakość lubię podciągać drukując coś użytecznego, bo szkoda czasu i filamentu, więc pierwszy wydruk „dupy nie urywa”. Zrobiłem poprawkę na kroki bo w X uciekło 0.17mm, w Y uciekło 0.07mm a w Z więcej o 0.18mm.
Stolik ma niestety delikatne drgania – nie do końca z niego jestem zadowolony, ale ważne, że coś można już druczyć. Obrysów nie ma co drukować szybciej niż 50mm/s bo fale od drgań wychodzą – poniżej 30-40mm/s jest ok.

81

Jeszcze przed snem zmotałem projekt obudowy do LCD
… no i właśnie leci wydruk z rańca. Co będzie, to będzie. Model długi na 200mm.

82

Wypełnienie kratownicą, 30% z prędkością 80mm/s idzie poprawnie. Druk z ABS.

83

Ilość plastiku na ostatniej, płaskiej warstwie ustawiłem na 97% – jest OK

84

Wydruk jakościowo słaby :( Na pierwszej warstwie stół powariował. Tymczasowo obudowę przykręciłem aby syf nie wlatywał do środka do wyświetlacza, ale ponowię wydruk jak uporam się z problemami.

85

Zatem zrobiłem następujące poprawki:
– zmieniony driver osi Y na stepstika – oś Y ucichła (bo lekko rzęziła) – zastanawiające :roll:
– dodałem 3% do przepływu dla tego filamentu
– podwyższyłem temperaturę z 250 na 256 st. C.
– zwiększyłem szybkość obrysów o 10mm/s
– zmniejszyłem prędkość wypełnienia kratownicą z 80mm/s do 60mm/s
– podwyższyłem warstwę z 0.25mm do 0.3mm
– zwiększyłem liczbę obrysów z 2 do 3
– zwiększyłem wypełnienie z 30% do 40%
Po tych zabiegach drukarka drukuje ciszej, a wydruk zostanie szybciej wydrukowany (o 35 minut szybciej niż z wcześniejszymi ustawieniami) i będzie mocniejszy. Puściłem kolejną testówkę. Za 2:45 okaże się czy zmiany były trafne.

20 mar 2016

Po erze „blachy łupanej” nadeszły piękne czasy drukowanych części :mrgreen: Jako że drukarka już drukuje poprawnie, to siadłem do poprawy tego co już zrobiłem, aby wizualnie lepiej wyglądało i było funkcjonalne. Aktualny priorytet – ciszej i ładniej. Rozebrałem częściowo ekstruder i wózek i przerysowałem w 3D aby móc kontynuować prace bezpośrednio w sofcie. Po kilku wersjach chłodzenia izolatora i nadmuchu na wydruk stanęło na takiej.

86

87 88 89

22 mar 2016

Nowa obudowa do LCD

90

23 mar 2016

Nowa wersja tunelu chłodzącego wydruk (zdjęcie wydrukowanego wyżej). Dorobiłem też przedłużenie tunelu chłodzenia izolatora, bo wychodzące powietrze częściowo trafiało na blok grzejny i temperatura skakała.

91

Na dobranoc skończyłem podświetlenie enkodera

Tak to wygląda w całości – ring wokół enkodera odpowiedzialny jest za temperaturę głowicy. Pasek pod stolikiem – za temperaturę stolika. Kolorystyka od niebieskiego koloru do czerwonego zmienia się w zakresie nastawionej temperatury. Jeśli zmienię temperaturę docelową, to również i podświetlenie dostosuje swoją barwę.

92

Obsługę diod WS2812b do Repetiera dopisał Imrahil.

24 mar 2016

Wydrukowana osłona tyłu oprawki enkodera.

93

Dorobione uchwyty boczne do wczepienia oświetlenia drukarki (białe) w profile. Jedna oprawka w poziomie druga pionowo z lewej strony drukarki – jest moc, w nocy jasno :)

94 95

Wieczorową porą, podczas druku z PET-G z DD.

96

Wydrukowana zębatka HTD3M na warstwie 0.28mm z PET-G DD, cięte Slic3r-em, temp. druku 220 st.C.

97 98

Drukarka drukuje poprawnie. Pełny sukces. 

25 mar 2016

Dzisiaj odebrałem fajniusią paczkę z podajnikiem GOLIAT zasponsorowanym do drukarki przez Janusza (forumowy Jaszuk) BARDZO DZIĘKUJĘ :piwo:
Wkrótce adaptacja.

99

Zlepkowe wydruki, filament PET od DD, warstwa 0.28mm, cięte Slic3r-em.

100

31 mar 2016

Dojechały do mnie 2 gratisowe turbinki z blackfrog.pl, więc mogłem wyrysować samą turbinę i tunel.

101

Nowy tunel zamontowany w Zlepku. Przy okazji sprawdzę odporność termiczną PET-G.

102

No i wypadało przetestować nadmuch na czymś z dużą ilością mostków – tu padło na kratowniczkę, która kiedyś na forum wrzucił Imrahil.

Po wydruku.

103

22.06.2016

Zlepek otrzymał nową elektronikę – 32-bitowy sterownik DUE3DOM oparty na Arduino DUE. Teraz na brak mocy obliczeniowej nie można narzekać 🙂

DSC02273 DSC02274 DSC02278

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *