Самодельный 3D принтер на шаговиках от матричного принтера

Всем доброго времени суток! В комментариях к этому обзору пообещал сделать обзор на свой 3D принтер c кинематикой CoreXY на шаговиках от матричного принтера. Кому интересно, прошу пожаловать под кат. Для начала немного предыстории появления данной поделки: Года три назад достались мне забесплатно четыре комплекта шаговых двигателей от принтера Epson FX890. В нем используется два шаговых двигателя, нас интересует EM-336 (он же STP42D-221-03) от Shinano Kenshi. Валялись бы эти двигатели до второго пришествия, если бы здесь не появился обзор от земляка smirnov

(за что ему большое спасибо). Так вот, после прочтения руки зачесались, и в результате этой чесотки, года два назад, родилось поделие в виде Прюши i3 на акриловой раме, с боуден подачей и ATX блоком питания. Дабы не испугать читателей, размещу фото под спойлер. Prusa i3

За бардак на столе прошу прощения, принтер собирался и стоит на работе
После сборки и настройки прюши остались два шаговика, затем к ним добавилась еще пара и руки зачесались еще сильнее. Однажды при чтении тудейки наткнулся на проект SmartCore и все встало на свои места — принтер для печати деталей был, опыт по сборке тоже, шаговики и кое какие запчасти — в наличии, ну и братья китайцы в помощь.

В результате получился вот такой принтер:

Размеры (В*Ш*Г) — 38*32*27 см (без крепления катушки) Механика:
Кинематика — СoreXY Размеры области печати (X*Y*Z) — 124*130*105 мм Размеры направляющих осей X, Y — диаметр 6 мм, длина 200 мм Используются шпули GT2-20, ремень GT2 ширина 6 мм Ось Z — диаметр 8 мм, длина 220 мм, перемещается винтовой шпилькой М8. Экструдер — боудэн MK8 Хотэнд — китайский E3D V6, под 1,75 филамент.
Электроника:
Блок питания 12В 10 А (китайских) Arduino Mega 2560, RAMPS 1.4, MKS Mini 12864LCD Драйвера — 2*TMC2208 (ось X,Y), 2*A4988 (ось Z, экструдер) Концевики механические.
Софт:
прошивка — Marlin 1.1.5 слайсер — Simplify3D 4.0.1

Дополнительные фото

Подшипники

На что влияет. Уровень шума, качество печати, ровность слоев и граней детали.

Варианты. И снова все упирается в бюджет. Можно заказать подшипник в блоке (модель SC8UU, например, тут). Можно просто линейный подшипник LM8UU. Можно остановиться на бронзовых или латунных втулках генератора автомобиля. Главное, подобрать нужный размер.

Наконец, можно заказать подшипники у 3D-печатника, у которого будете покупать детали для своего принтера (об этом ниже). Готовые подшипники всех размеров есть тут.

Запомните, для Prusa i3 вам нужны 12 линейных подшипников.

Финансовый совет. Не спешите заказывать подшпиники в Китае. Не факт, что выйдет дешевле. Варианты по 40 – 60 рублей за штуку можно найти и в «родных краях».

Цена вопроса: 600 рублей.

Теперь собственно как это собиралось, какие были трудности и как они преодолевались.

Для начала, требуется переделать шаговый двигатель EM-336 из униполярного в биполярный, снять установленную шпулю (мне брат на прессе выпрессовал, но можно и болгаркой попробовать).
Переделка

Подробно и красиво по переделке из униполярного в биполярный расписано в статье Переделка шагового двигателя из униполярного в биполярный на 3d today, жаль статья вышла через год после моих мучений, хорошо есть добрые люди, пользователю wolfs_SG

с форума ТриДэшник огромное спасибо! у меня получилось так: было

стало

Корпус
Для расчета корпуса и деталей под нужные комплектующие (толщина и длина валов, размеры области печати, способ перемещения оси Z — на винтовой шпильке или на ремне) идем на страницу проекта Smartcore на YouMagine, там описано какие комплектующие требуются и в разделе Documents скрипты для OpenJSCAD. Я использовал v.1.2 для расчета корпуса и деталей (кроме оси Z, т.к. в этой версии скрипта нет опции для расчета оси на шпильке) и v.1.0.2 для расчета деталей оси Z.(На данный момент на YouMagine что-то поломалось и скрипты не открываются. Для открытия можно сохранить скрипты на диск, зайти на openjscad.org и загрузить скрипт, сохраненный на диске). После расчета детали сохраняются в stl одним файлом и пришлось пересохранять требуемые детали в разные файлы.

Размеры корпуса уже считал сам (для боковых стенок, там где находятся крепления оси Y, лучше прибавить пару сантиметров к расчетным), под свою компоновку, затем заказал распиловку с оклейкой кромок из МДФ толщиной 10 мм на рынке у торговцев кухнями. Очень удивился, когда забирал заказ — стоимость оказалась 5$, с учетом того, что акриловая рама с крепежом и шпильками мне стоила 40$. Затем сам резал необходимые отверстия и окна и собирал на саморезы. Для красоты напечатал белых заглушек и термоклеем приклеил на шляпки саморезов. О том откуда появилась куча круглых отверстий расскажу ниже.

Оси XY

После сборки корпуса пришел черед печати деталей. Без переделки изначально напечатал 7 деталей — каретка, крепления направляющих оси X, дальние крепления направляющих оси Y и крепления шаговиков (они же передние крепления направляющих оси Y). Все детали печатал бестфиламентовским переходным PLA с заполнением 50 или 60%. При сборке оси Y вылез косяк — при попытке закрепить в правом переднем креплении направляющую, треснуло посадочное место под нее. Но с левой частью вышло еще хуже — при печати не учел одного важного факта — у принтерных шаговиков из корпуса торчит только 23 мм оси, и в силу конструкции левая шпуля находится выше чем правая, и получалось что с оригинальной деталью длины оси шаговика не хватает. Сразу начал рассматривать варианты с разными костылями, но потом осенило — у меня же есть принтер, куча пластика и Thinkercad! В Thinkercad были проимпортированы оба крепления, в них было усилено посадочное место под направляющую, и в левом креплении был поднят двигатель на 12 мм вверх. Теперь после печати и установки все стало в соответствии с задуманной конструкцией.

Еще не совсем понял как в оригинале крепятся концевики, и в том же Thinkercad были спроектированы крепления для них.

Фото концевиков

концевик оси X

концевик оси Y

концевик оси Z

Лирическое отступление:

Вообще Thinkercad — это наше все! Пробовал в компасе проектировать — не зашло, в Fusion 360 дальше регистрации и установки клиента не продвинулся, OpenSCAD неплохая штука, если нужно параметры менять, но все это не то — все это надо было изучать. «Старый стал, ленивый» ©Белое солнце пустыни. Хотелось чего нибудь типа виндового Paint’а, только в 3D. И тут под руку попался Thinkercad! В нем если разобраться примитивами, сложением и вычитанием можно несложные детали проектировать, либо подправлять импортируемые. Единственно чего очень не хватает — это инструмента для снятия фасок — вручную часто муторно и лениво. Вообщем у кого нету времени, либо лень (как мне) рекомендую.

Продолжим.
Хотэнд
Крепление хотэнда и его охлаждение из оригинального проекта мне не понравилось и я использовал крепление из этого проекта, но с некоторыми изменениями (обрезал крепление индукционного датчика и немного обрезал по краям, чтобы встало в каретку).

крепление хотэнда

печатать как на картинке, левую деталь с поддержками. Если левую деталь перевернуть по X на 90 градусов, в месте закладки гаек разорвало по слоям, несмотря на 100% заполнение. А так — 3 периметра и в путь.
Охлаждение хотэнда
Охлаждение использовал из этого проекта, только брал охлаждение для левого хотэнда, на своем повернул на 90 градусов. Как указывал в начале, хотэнд — китайский E3D V6, под 1,75 филамент, сопло на данный момент 0,4. Термобарьер проходной под 4 мм тефлоновую трубку до самого сопла. В свое время намучился с прюшей, сейчас только такие и использую. Для охлаждения хотэнда используется 3010 вентилятор, хватает, только шумные они (надо что получше, только с жабой договорится). Для охлаждения детали — турбинка 5015, но обдувает деталь только с одной стороны. В планах запилить радиальный обдув.

Каретка с хотэндом

Ось Z, стол

Крепление направляющих оси Z и крепление стола взято с этого проекта, но опять же с изменениями, к тому же и этом проекте и в оригинальном, в верхнем креплении смещено посадочное место для подшипника. Так же после сборки оказалось, что линейные подшипники болтаются в своих посадочных местах, устранил с помощью ФУМ ленты. Стол сделал куска нержавейки 15*15 см, толщиной 1,5 мм. Калибровка стола выполняется по старинке, при помощи подкручивания винтов на углах стола и бумажки. Подогрева нет, печатаю PLA пластиком. Стол покрыт обычным 4 мм оконным стеклом, закрепленном канцелярскими зажимами.На стекле наклейка, подрезанная до нужных размеров. Куплена на Али в магазине Big Tree Tech и впечатления весьма противоречивые — сразу все клеилось нормально и снималось без усилий, но по мере использования снимать напечатанное стало все труднее (если присмотреться видно две глубокие царапины от шпателя), и первый слой нормально ложиться только если протереть спиртом.

Ось Z и стол

История происхождения отверстий в стенках
После сборки и настройки, включил принтер и испугался — при перемещении по осям XY был такой звук, как если бы рядом стояли два пионера с барабанами и выбивали на них барабанную дробь. Что бы уменьшить данный эффект, взял коронки и насверлил отверстий, но эффект от такого апгрейда оказался минимальный. И проект был заброшен. Через некоторое время на тудейке прочитал статью о замене и использовании драйверов TMC2208. Драйвера были заказаны и через месяц ожидания установлены. После установке эффект поразительный — самый громкий узел — это тот самый вентилятор 3010. А прорезанные отверстия пришлось облагоражитвать, но зато есть за что держать при переноске

Электроника и прошивка

Стандартный набор начинающего конструктора — Arduino Mega 2560 + RAMPS 1.4. Ардуина со своим бзиком — на комплектном полуметровом USB кабеле с компом работает нормально. На более длинных уже все — вилы. Смена портов, USB 3.0 — фиолетово, не работает и все. Для графического отображения и работы с картой памяти, изначально хотел сделать на OLED, как в этой статье. Все купил, собрал, настроил, включил… и не взлетело Изображение появляется на секунду и исчезает. Почему так, понять не смог, а познаний в ардуиностроительстве маловато. Для исправления ситуации на Banggood заказал MKS Mini 12864LCD за 9$ (тогда еще купоны 5 от 10 за поинты работали, было время). При покупке учитывайте, что для RAMPS нужен адаптер. С этим котроллером все пошло повеселее — все взлетело с первого раза. Контроллер надо было как то красиво разместить — и опять взялмодель из этого проекта и творчески переработал Про драйверы написано выше — 2*TMC2208 (ось X,Y), 2*A4988 (ось Z, экструдер). Драйвера настраивал на ток 0,7-0,8А. При настройке TMC2208, есть серьезный нюанс —
настройка тока производится при отключенных двигателях!
Когда менял A4988 на TMC2208, то в прошивке ничего не трогал, перемычки в RAMPS’е тоже не вынимал, только разъемы шаговиков перевернул (можно было ничего не трогать, тогда в прошивке надо было менять параметр INVERT_X_DIR, INVERT_Y_DIR, но в силу природной лени развернуть разъемы оказалось быстрее). И чуть не забыл, очень рекомендуется в меню принтера и
сбросить настройки EEPROM
. Поскольку печатаю PLA и нет подогрева стола, то запитано блоком питания на 10А, чего вполне достаточно. Дабы бутерброд из меги, рампса и драйверов меньше грелся, используется 8 сантиметровый вентилятор из старого блока питания (по моим подозрениям еще из АТ БП и лет ему под 30, но довольно таки тихий для своего возраста).

Для управления всем добром используется Marlin 1.1.5 (на момент сборки это была актуальная версия). Прошивка была взята с marlinfw.org и настроена с нуля. Поскольку уже была собрана прюша и ремни, шпули и шпильки используются одинаковые, почти все основные параметры были взяты из прюшиной прошивки. Поскольку используется кинематика CoreXY, чуть голову не поломал с этими параметрами:

#define INVERT_X_DIR true #define INVERT_Y_DIR true #define INVERT_Z_DIR true Брал их из прошивки оригинально проекта, подсматривал у других, переворачивал разъемы шаговиков и хоть ты тресни не двигалась каретка по осям XY так как надо — если по одной оси нормально, то по второй в инверсии. Но в конце концов нашел требуемую комбинацию и все заработало так как надо. Если кому интересно — ссылка на Гуггл драйв с прошивкой.

Электроника и прошивка

Остался держатель катушки. Это квинтэссенция из двух проектов — крепление и держатель катушки. Поскольку я печатаю на балконе, а сам принтер хранится в комнате, то вышло очень практично и сильно уменьшает габариты при хранении.

Держатель катушки

Подготовка к эксплуатации

Если всё подключено верно, можно переходить к следующей инструкции по эксплуатации.
Инструкция →

Полезные материалы по некоторым параметрам нашей прошивки

Мой настроенный и рабочий вариант прошивки под этот принтер и экструдер. Он слегка откалиброван под те детали, которые мы заказали.

Заливаем прошивку через IDE Arduino 1.0.6, выбираем на экране принтера Auto Home, убеждаемся в правильном подключении концевиков и правильной полярности шаговиков. Если двигается в противоположную сторону, просто поверните клемму у мотора на 180 градусов. Если после начала движения слышен противный писк, это писк драйверов шаговиков. Надо подкрутить на них подстроечный резистор согласно инструкции.

Советую начать печатать из PLA-пластика: он не капризен и хорошо прилипает к синему скотчу, который продаётся в строительных магазинах.

Я беру пластик фирмы Bestfilament. Брал фирмы REC, но мне не понравилось, как ложатся слои. Есть ещё море различных брендов и видов пластика: от резиновых до «деревянных», от прозрачных до металлизированных… Ещё одна фирма, которую я порекомендую, — Filamentarno. У них чумовые цвета и отличный собственный вид пластика с отличными свойствами.

Пластиком ABS и HIPS я печатаю на каптоновом скотче, намазанном обычным клеем-карандашом из магазина канцтоваров. Такой способ хорош тем, что нет запаха. Есть много других разных способов повышения адгезии детали к столу, об этом вы узнаете сами в процессе проб и ошибок. Всё достигается опытным путём, и каждый выбирает свой способ.

Примеры печати

Все печаталось PLA пластиком от Bestfilament, температура 210-215 гр., обдув после первого слоя.
bathtub boat (visual benchy) — сложная модель, наподобие 3DBenchy, мосты, арки, много мелких деталей, уменьшенная в 2 раза, печеталась без поддержек, заполнение 30%, слой 0.1

Еще фото лодки

Marvin — еще одна тестовая модель, у меня их целый отряд Слой 0,2, заполнение 30%

На всех фото где присутствует отверстия, закрытые заглушками желто-коричневого цвета напечатаны на этом же принтере — идеология RepRap в действии. И под спойлером пару моделек

Фото напечатанного

Бесконечный куб рукоблудник Классная модель, печатается без поддержек одной деталью, 3 штуки напечатал, постоянно кто то забирает.

(K.U.T) Keychain Utility Tool — поселился в сумке на всякий случай.

Почему выгодно собрать 3D-принтер своими руками

Некоторые пользователи считают, что самоделки не имеют право на существование. Возможно, так рассуждают люди, которые просто не умеют и не хотят обращаться с цифровой техникой. Тут стоит привести контраргумент: если пользователь не хочет изучать механику работы принтера, настройку и калибровку устройства – ему быстро надоест это дело. Поэтому сборка аппарата в домашних условиях – это скорее плюс, чем минус.

Если разбирать по пунктам, то получим целый ряд очевидных достоинств:

Цена. Свой принтер обойдется на порядок дешевле, чем аналог из магазина. Средняя цена готового устройства находится в пределах ₽20 000–30 000. Кит-комплект для сборки девайса из Китая встанет в ₽12 000–15 000. Причем это будет пустая базовая версия, которую еще нужно будет дорабатывать. Собирая принтер самостоятельно, пользователь потратит в 2–4 раза меньшую сумму денег.
Постепенная сборка, настройка и отладка собственной техники дает множество плюсов. В частности, пользователь учится всему процессу печати. Он познает каждый шаг. Понимает, какое действия последует при заданных параметрах. Может быстро найти проблему и устранить ее.
Те юзеры, которые владеют покупными и самодельными моделями принтеров, могут с уверенностью сказать, что качество печати между ними не сильно различается. Конечно, если у печатника относительно прямые руки.
Апгрейд. Собственноручно сделанный принтер легко обновлять и совершенствовать. Он печатает запасные и новые детали сам для себя. Таким образом снимается часть бюджета, плюс идет практика и оттачивание навыка.
При должной сноровке можно сделать принтер с большей печатной областью. Тогда разница в стоимости между готовым устройством и самоделкой вырастет на порядок.

Конечно, есть и свои минусы, но все они исходят исключительно от самого 3D-мейкера: уровня его знаний и опыта, понимания электротехники, а также навыка владения ручным инструментом. Человек может допустить ошибки, но об этом чуть ниже.

Интересно! Многие китайские стартапы собирали первые коммерческие образцы, делая их на базе других принтеров. Некоторые мини-фабрики и вовсе работали в кустарном режиме.

Сколько это стоило:

Остался шкурный вопрос — сколько это стоило? Вот сейчас и посчитаем
Шаговые двигатели 4 шт. — мне бесплатно, если искать по барахолкам 2-3$, возьмем 10$ Направляющие Д6мм, 200мм 4 шт. — 1,72$ Драйверы ТМС2208 2 шт. — 12,32$ турбинка 5015 — 1,98$ вентилятор 3010 — 0,69$ Наклейка на стол — 5,12$ адаптер для RAMPS — 0,92$ MKS Mini 12864LCD — 12,70$ (мне обошлось в 9$) Mega 2560 R3 for arduino + 1pcs RAMPS 1.4 Controller + 4pcs A4988 Stepper Driver Module — 17,04$ 3D V6 Long distance J-head Hotend for 1.75mm 3D Bowden Extruder 0.4 Nozzle — 3,64$ MK8 extruder — 3,42$ LM6LUU 6mmx12mmx35mm 2 шт. — 1,34$ LM6UU 6mmx12mmx19mm 4 шт. — 1,2$ Направляющие Д6мм, 200мм 4 шт. — 1,72$ LM8UU 4 шт. — 1,08$ направляющие Д8мм, 240 мм 2 шт. — 0,94$ Подшипник 608ZZ 9 шт. — 1,8$ (ссылки не даю, брал на распродаже по 0,2$, качество г, нормальные от Минского завода по 1$) Муфта 5mm*8mm*25mm — 0,93$ ремень GT2 6мм, 2м — 2,87$ Шпули GT2-20 2 шт. — 2,15$ концевики 3 шт. — 1,62$ Итого по запчастям ~85$ Корпус — 5$ PLA пластик — максимум на 10$ Поскольку в магазинах linkcnc Store, BIG TREE TECH и других платная доставка, а так же может какую мелочевку забыл указать, то добавим 15$. Итого

115$ Так же прошу учесть, что вышеприведенные цены приблизительны, можно найти дешевле, направляющие можно изъять из старой техники, электронику купить в магазинах специализирующихся на этом.

Полезные советы

Для правильной сборки важно соблюдать инструкцию по применению и советы опытных мастеров, которые были выявлены путем проб и ошибок:

В сборке 3D принтеров своими руками не используют подшипников типа 625z, которые отвечают за крепление торцевых опор.
Ходовые винты помогут избавить от колебаний при высокой скорости работающей головки.
При сборке каретки используют стальную проставку черного цвета, но ее нет в комплекте с рамой. На замену приходят пластиковые втулки, которые подойдут для этих целей.
Монтирование креплений концевика должно происходить к передней стенке. В случае ошибки модели будут пропечатываться зеркальным образом. Новая прошивка не исправит проблемы. Единственный выход – перепаять клемму.
Соединяя части RAMPS и Arduino не стоит забывать и бесперебойной работе принтера. Для этого ардуино отвязывают от питания с платы RAMPS. Диод, отвечающий за эту функцию, выпаивают или отрезают. Регулятор припаивается на входе питания и выставляется на отметке 5 Вт.

Совсем недавно мало кто задумывался о сборке 3D принтера своими руками. На данное время эта тема очень востребована. Специалисты научились изготавливать детали для аппарата самостоятельно. Преимущество самодельных моделей в сравнении с заводскими заключается в цене и лучшем качестве. Наиболее большую разницу можно разглядеть у китайских устройств.

Планы на будущее:

Все таки сделать подогрев стола — куплена силиконовая грелка на 220В 100Вт и твердотельное реле; Спроектировать и напечатать кабель-каналы и спрятать провода; На оси Z поменять шпильку М8 на трапецеидальный винт — куплен; Спроектировать радиальнй обдув печатаемой детали. Прикрутить Octoprint — уже есть, установлен на OrangePi Zero, осталось подать питание.
За сим разрешите откланяться, Спасибо за внимание. С критикой, пожеланиями и вопросами — прошу в комментарии.

P.S. Все таки чукча читатель, а не писатель.

Корпус

На что влияет. Корпус обеспечивает жесткость всей конструкции. Учтите, что во время печати хотэнд будет постоянно перемешаться вверх, вниз, влево, вправо, вперед и назад. Иногда эти движения будут очень резкими и быстрыми, поэтому, чем надежнее будет корпус, тем лучших результатов вы достигните.

Варианты. Чертеж рамы есть в открытом доступе (тут или тут). Дальше остается обратиться в конторы, занимающиеся резкой фанеры, ДСП, акрила или металла.

Из стали 3-4 миллиметра выйдет подороже, потяжелее, но надежнее. Из фанеры 6 – 8 мм дешевле. Есть варианты и из акрила.

Финансовый совет. Готовые варианты рам на AliExpress и Ebay сразу отметайте. Там просят в три-четыре раза большую сумму. Полистайте доски объявлений по месту жительства. Средняя стоимость корпуса из фанеры варьируется в пределах 600 – 1000 рублей. Все, что дороже — от лукавого.

Цена вопроса: 800 рублей (здесь и далее – приблизительная стоимость).

Пластиковые детали

Самое время обратиться к тем, у кого уже есть 3D-принтер. Поищите объявления «3D печать в вашем городе». Обсудите стоимость печати комплекта деталей для Prusa i3.

Как правило, оценивают за грамм печати, но есть и готовые комплекты. Тянуть это добро из Китая нет никакого смысла.

Цена вопроса: около 1000 рублей, но зависит от наглости печатника.

Второе: готовим мотор

На данной стадии нам потребуются три шаговых двигателя от приводов. В пластиковом экструдере нами будет применен 1 NEMA 17-шаговый двигатель, поскольку для перемещения пластикового волокна нам потребуется достаточная мощность. Также нам потребуется ЧПУ-электроника (RAMPS или RepRap Gen6/7). Выбор этого компонента зависит от того, устроит ли вас их стоимость и вообще найдутся ли они в продаже. Также нам потребуется подготовить блок питания, кабели, разъемы, устойчивые к воздействию тепла трубки. К шаговым двигателям потребуется припаять провода, причем каждый из них должен располагаться на своем месте (оно определяется паспортом конкретного двигателя). Паспортные данные для CD/DVD шаговых моторов представлены здесь:https://robocup.idi.ntnu.no/wiki/images/c/c6/PL15S020.pdf, паспортные данные для NEMA 17 шагового двигателя можно найти здесь https://www.pbclinear.com/Download/DataSheet/Stepper-Motor-Support-Document.pdf.

Необходимые инструменты

Для сборки компонентов понадобятся:

Отвертки.
Гаечные ключи.
Гравер для доработки элементов.

Вместо отверток можно использовать шуруповерт. Инструменты (насадки) должны быть разных размеров, чтобы закручивать все гайки и винты.

Основные характеристики SLM & DMLS

В SLM-устройствах лазер расплавляет каждый слой металлического порошка по отдельности. Температуры резко меняются, из-за чего в деталях возникают внутренние напряжения. Это может негативно сказаться на качестве продукции, хотя оно в любом случае будет выше, чем при литье. Изделия, распечатанные на SLM-принтерах, превосходят DLMS-аналоги по запасу прочности и по монолитности.

При работе по DLMS-технологии внутренние напряжения не создаются, поэтому качество изделий несоизмеримо выше, чем у аналогов, изготовленных посредством штамповки или литья. Это особенно востребовано для аэрокосмической и автомобильной отраслей, так как используемые в них комплектующие должны быть исключительно прочными.

Установка экструдера

После того как готов стол для 3Д-принтера, устанавливают экструдер. Помещают два линейных подшипника на средние линейные стержни. Проверяют, насколько далеки друг от друга осевые подшипники. Отмечают, где они сели и где должны быть отверстия. Выполняют эти отверстия с помощью сверла. Закрепляют линейные подшипники винтами. Далее нужно отметить середину блока от линейных подшипников и выполнить другие монтажные отверстия. Помещают направляющие стержни против середины четырех отверстий. Передвигают экструдер, чтобы закрепить экструдер на месте. Эта конструкция позволит в дальнейшем снимать или модернизировать его.

Экструдер состоит из термистора, который измеряет температуру, нагревательного элемента и головки. Термистор и нагревательный элемент входят в отверстия на головке экструдера, как показано на рисунке. После окончания монтажных работ осуществляют соединение электрической схемы экструдера.

Шестое: внимание электропроводке

На данном этапе пора проверить работу двигателей принтера. Для этого подключаем компьютер к контроллеру посредством USB-кабеля, а двигатели – к нужным выводам. Запускаем Repetier Host и активизируем связь между контроллером и программным обеспечением через последовательный порт, который еще нужно выбрать. Если соединение будет выполнено правильно, можно будет контролировать подключение двигателей посредством ручного управления.

При эксплуатации принтера нужно внимательно следить за тем, чтобы двигатели не перегревались, особенно если устройство будет эксплуатироваться слишком долго. Для этого на стадии тестирования двигателя нужно уделить внимание регулировке величины тока, который будет подаваться на мотор. Это важная процедура, позволяющая избежать потери шага. Для проверки подключаем только один двигатель, соответствующий одной оси. Затем так же проверим остальные двигатели посредством мультиметра, подключенного последовательно между контроллером и источником питания.

Для этого подключим только один двигатель, который соответствует одной оси. Такую же операцию будем проводить и для двух оставшихся двигателей. Для этого шага нам нужен мультиметр, который подключен последовательно между источником питания и контроллером, при этом прибор выставляем в режим измерения тока.

Теперь подключаем контроллер к компьютеру, при этом измеряем ток мультиметром. После активации двигателя через интерфейс Repetier ток должен увеличиться на определенную величину, а на дисплее измерительного прибора будет отображаться информация о тока работающего шагового двигателя. Ток должен быть определен для каждого двигателя-оси, при этом значения будут различными. Чтобы установить ограничение по значению на каждую ось, настраиваем небольшой потенциометр для шагового мотора. Настройка выполняется в соответствии со следующими параметрами:

Для разводной платы устанавливаем 80 mA.
Для осей шаговых двигателей X и Y ставим ток в 200 mA.
Для оси Z тока нужно больше, поскольку именно по ней будет перемещаться каретка, а значит, энергии потребуется больше. Здесь ставим объем тока 400 mA.
Для двигателя экструдера ставим ток 400 mA.

Программное обеспечение

Код, управляющий принтером, надо загрузить в плату Arduino Mega. Скетч представляет собой G-код, который используется во всех ЧПУ-станках. Для его формирования есть автоматическая утилита, которая сама рассчитывает необходимые данные по установленным параметрам.

Шаблонный вид G-программы:

O0003 (qewrtyu) (номер и название программы)

G00 Z0.7 (поднятие инструмента на безопасную высоту)

G00 X0 Y0 (перемещение инструмента к точке начала фрезерования)

G01 Z-2 F60 (опускание инструмента на необходимую глубину фрезерования)

G01 X0 Y200 F60 (фрезерование 1-й стороны)

G01 X0 Y0 (фрезерование 2-й стороны, возврат к точке начала фрезерования)

G00 Z0.7 (поднятие инструмента на безопасную высоту)

M30 (конец управляющей программы)

Скетч можно загружать через программатор, созданный с применением SPI-интерфейса. Некоторые китайские аналоги Arduino имеют в своем составе микросхему (CH340 различных модификаций), которая является преобразователем SPI-USB. С ее помощью можно программировать микроконтроллер на плате через USB-интерфейс.

Десятое: время испытаний!

Теперь можно считать, что 3D-принтер готов к первому испытанию. В экструдере мы используем пластиковое волокно диаметром 1,75 мм. Выбор этого материала не случаен: он более гибкий и пластичный, поэтому подвергается прессованию. К тому же в процессе печати такая толщина волокон потребует меньшего количества энергии. Мы будем использовать PLA-пластик, который является биологическим материалом, плавится при более низких температурах, экологически безопасен и легок в использовании.

Запускаем Repetier и активируем срезы профилей Skeinforge. Попробуем напечатать небольшой куб, чтобы проверить калибровку. Он напечатается быстро, поэтому можно сразу обнаружить проблемы конфигурации, потерю шагов моторов уже после проверки фактического размера полученного куба. Чтобы начать печать, открываем модель STL, нарезаем стандартный профиль (или скачанный), чтобы увидеть объект и соответствующий ему g-код. Экструдер подвергается подогреванию, а после того, как будет достигнута температура плавления пластика, выдавливаем немного материала, чтобы убедиться в правильной работе системы.

Теперь перемещаем печатающую головку экструдера в начало координат, при этом она должна быть как можно ближе к каретке, но не касаться ее. Это и будет исходное положение головки – с данного момента можно приступать к процессу печати на созданном вами 3D-принтере.

Монтаж оси Z

Берут опорный блок сборной плиты. Отмечают блок с обеих сторон в центре, на 2 см от самого длинного края. Выполняют отверстие сверлом. Закрепляют гайками все винты в монтажных отверстиях. Крепления должны быть жесткими. Помещают соединители вала на два оставшихся шаговых двигателя и используют шестигранный ключ, чтобы затянуть их надлежащим образом.

Помещают винты на другом конце муфты и снова затягивают их. Используют Zip-галстуки для закрепления шаговых двигателей на дне корпуса. Помещают опору монтажной пластины на резьбовые винты и отпускают винты, чтобы опустить плиту. Сдвигают верхние пластины над резьбовыми соединениями, чтобы убедиться, что все на месте.

Столик, пружины, стекло, концевики

Платформа, на которой будет расположена 3D-модель, должна иметь обязательный подогрев. Температуры тут доходят до 100 – 110 градусов по Цельсию в зависимости от типа пластика.

Самый доступный и проверенный временем вариант – MK2 размером 214 х 214 мм. Не забудьте приобрести пружины для столика (нужно 4 штуки). С ними намного легче выставлять уровень сопла.

Сверху столик накрывают обычным стеклом толщиной 3-4 мм. В идеале – зеркалом. Размеры 200 х 200 мм с небольшими скосами по краям для крепежа винтов. Цена вопроса у стекольщика – около 60 рублей, везти из Китая нет смысла.

Концевые выключатели — специальные механические кнопки, которые будут ограничивать размеры стола и «пояснять» электронике где конец рабочей области принтера. Как вариант, недорогие KW12-3. Нужно 3 штуки (по одному на каждую ось).

Хотэнд и механизм подачи пластика

Именно в этом блоке происходит магия 3D-печати. Тут греется пруток пластика и выдавливается сквозь миниатюрное сопло. Не буду ходить вокруг да около. Проверенный годами вариант — версия хотэнда V6 с кулером, терморезистором 100к, нагревательным элементом, радиатором, тефлоновой трубкой. Например, такой.

Механизм подачи пластика (будет крепиться на один из двигателей NEMA 17) лучше взять металлический. Во-первых, удобнее собирать, во-вторых, полностью исключен пропуск шагов во время печати.