Об проектировании, косяках и выводах: делаю принтер на Hbot

Добавлено в закладки: 2

Привет, тридешники! Этот пост о том, как я экспериментировал с конструкциями принтеров и к чему я пришел. Основная цель написанного ниже: показать желающему собрать свое печатающее устройство, ошибки при конструировании, и что разработать свой собственный принтер – не так уж и тяжело.

Уже почти 2 года я в мире 3D печати. Начинал я, как и многие печатники, с принтера с кинематикой XZhead Ybed. В духе истинного репстраповца я запилил хендмейд принтер. Вот такой он на данный момент:

Каркас собран из квадратных стальных труб 25*25. Такой материал выбрал не случайно: помимо его прочности, трубы мне достались бесплатно – напилил старые ножки от школьных парт. Подробнее об изготовлении тут. Получилось дешево и сердито. А вот “надежно” язык не поворачивается назвать. В процессе эксплуатации выявил парочку основных проблем:

1. Дрыгостол. С этим сталкивался любой владелец прюши, мечающий печатать на релятивистских скоростях. Выхода два (имхо): облегчать стол и, как следствие, уменьшать влияние инерции на качество печати. Либо сделать все на супер-пупер жестких направляющих, чтобы это дело не гуляло(дорогого стоит).
2. Отсутствие закрытого корпуса. Многие говорят, что закрытый корпус нужен для защиты от сквознячков, типо края загибаются. Хз, но у меня и с открытым корпусом все норм держит, главное стол хорошо прогреть (90 китайских градусов) и смазать клеем. Пыль. Вот мой главный враг. Она оседает абсолютно везде: на валах, на электронике, в труднодоступных местах. И, честно говоря, надоело её вытирать, хоть я не из ленивых.
3. Область печати. Этот пункт я отнес к этой кинематике по очень простой причине: больше стол => больше масса => больше инерция => больше косяков на модельке. А ведь часто не хватает буквально на пару см больше, чем стандартный MK2B.

 

      Качество печати вот такое:

Выход я видел только один – переходить на Hbot. Т.к. нужна скорость и чуть больше область печати. Также я решил добавить второй хотенд и экструдер для печати растворимых поддержек, нейлоном и тп. Почитав страшилки про сбитые модели вторым соплом решил, что хотенды должны быть на разном уровне. Но это уже другая история. Пожалуй начну…

 

Конструкция 1

    Я решил продолжить концепцию использования школьных парт и валов. После самого первого (Фотачка) принтера я усвоил пару уроков:

1. Деревянные подшипники вкупе с маслом – это тлен.
2. Если делаешь Hbot на валах, чтобы не клинило надо разносить валы оси Х как можно дальше.
3. Сопло хотенда должно располагаться как можно ближе к креплению хотенда. То есть в идеале, надо закреплять каретку за сопло, однако это нельзя(пока) сделать из-за температурных соображений. Нагрев кроватки никому не нужен.

 

Учитывая все эти факторы я намалявал такую штуку:

Косяки

1. Ремень будет крепиться к краю каретки, что при таком размере “рычага” будет клинить конструкцию мама не горюй.
2. Стоимость валов+подшипников такова, что выгоднее купить рельсы, т.к. втулки тут не поиспользуешь, а подшипников надолго не хватит.
3. Напилить все эти крепления потребует много времени и сил.
4. Жесткость бы хромала.
5. Настроить все это…

Вывод

1. Чтобы было меньше геморроя, нужно все направляющие располагать на плоскости.
2. Для Hbota, с его кареткой-рычагом, лучше подходят рельсовые направляющие.

 

Конструкция 2

Первым делом заказал рельсы. Рельсы пришли гавеные, но я их полирнул по инструкции. Кстати, особо тугую рельсу решил полирнуть бормашинкой с войлочным кругом и пастой ГОИ. Не стоит повторять. Если переусердствовать (а оно обычно так и получается), то каретка будет болтаться. От школьных парт я еще не отказался, а в корпус решил вырезать из фанеры. Вот проект:

Этот проект я решил воплотить в реальность. Было пару плюсов:

1. Очень прикольно открывалась бы дверца. Если взять оргстекло нормальной толщины, сделать надежное крепление с фиксацией и все это дело затонировать… Чума.
2. Катушки с пластиком находятся внутри корпуса, что защищает их от пыли.

 

Саму сборку комментировать не буду, но лишь отмечу, что на фанеру и метизы ушло довольно много средств.

Дальше я решил экономить по полной – валы и втулки точил на стареньком станочке с разболтанным патроном. Вот че вышло:

Колхоз получился тот еще) Белые кубики – это фторопласт. Был опыт использования гаек из него на принтере. Результат печати на нем в начале статьи.

Косяки

1. Корпус хоть и получился жесткий, но довольно кривой. Пришлось повозиться, чтобы настроить
2. Фанеру 10ку первого сорта найти нереально. По крайней мере в моем городе. А вот второго сорта уже скалывается, причем часто. ДСП показало себя лучше, но если делать корпус полностью из него, то принтер будет весить тонну.
3. Если у вас кривое оборудование, то лучше втулки купить. Т.к. я потратил и время, и деньги, и почти желание продолжать. Был творческий кризис)
4. Крепления стола. Так делать не надо никому. Это тихий ужас. Вдохновившись успехом от печатающего принтера, я решил, что и этот получится собрать на коленке, без линейки и расчетов. Но нет. Все это дело развалилось довольно быстро, даже покатать не успел.
5. Обратите внимание на ось Z – это был эксперимент. Провальный, как оказалось. Кроватка ужасно клинила, а виной тому и валы, и втулки бронзовые, и две шпильки, и хлипкое соединение втулок. Не надо повторять.
6. Далеко разносить направляющие оси Z тоже плохо. Чем больше плечо рычага, тем больше вероятность переклина.

 

Короче говоря, время убил, денюжку потратил, а результат нулевой. Расстроенный провалом, решил остановиться и поехать к бабушке, заниматься обустройством сада и переделкой гаража дяди – развлекаться короче) Вот там я и нашел трубу 25*50 и сразу нарисовал в голове образ нового устройства .

 

Конструкция 3

Плюсы:

1. Можно залезать двумя руками и запросто доставать до любого уголка стола (главный вид там, где двигатель рядом со стойкой). Задняя стенка закрыта – соединяет две боковые стойки, а вот два “окошка” закрываются жалюзи, которое выдвигается из боковых стоек. Как по мне, очень оригинально.

 

Собственно вот и все плюсы

Косяки

1. Закреплять что-либо двигающееся на большой высоте с относительно маленькой площадью основания плохо, т.к. будет раскачивание корпуса.
2. Опять же, ходовые винты устроены таким образом, что все это будет застревать.
3. Жесткость верхней части никакая (начал собирать и убедился).
4. Трудно настроить геометрию. Еще раз убедился, что нужно собирать верхний узел на плоскости.

 

Так что было принято начинать рисовать сначала. Теперь я уже решил разместить рельсы на фанере. Таким образом можно достичь наилучшей параллельности и перпендикулярности выше упомянутых.

 

Конструкция 4

Как видно из рендера, фанера не только сверху, но скрепляет трубы у основания и заднюю стенку. “Обшивка” принтера – старый сломанный школьный стенд толщиной 5мм, который тоже достался бесплатно. Направляющие, ходовой винт и фланцы заказал на Али, т.к. это гораздо дешевле выходит, чем точить самому) Разобрав конструкцию 2, я начал собирать эту:

Напилил трубу, фанеру, покрасил, а потом начал сборку… Положив сверху уголок, я немного прибалдел. Вроде бы и сверлил ровно, и размечал хорошо. Но нет, каркас был кривой и переделка подразумевала замену труб и фанеры. А почему? Все просто: размечать нужно не от базовых кромок, а от середины, тогда результат будет много лучше. Но я все же решил проверить стол. С ним, кстати, тоже отдельная тема. Финская фанера – материал прочный, но тяжелый. А все делают стол легкий, например алюминиевый (напишите в комментариях почему, хочется разные мнения послушать). Плюс его я тоже криво сделал, несмотря на дефицитность материала. За собой все чаще такое замечаю, нехорошо Так вот, поставил валы, подшипники, винт и вот что из этого вышло:

LMK12LUU заедали. Я даже чувствовал, как шарики застревали. Потом смазал их густым солидолом (все пытаюсь купить что посолиднее, но руки не доходят), перевернул и о чудо! Заедать стало реже и не так сильно, но закусывания меня все равно беспокоят.

Косяки 

1. Как бы я не старался, собрать ровно на коленке у меня такое не получиться, т.к. уж очень надо четко разметить. Либо кондуктора колхозить. Но оно мне надо?)
2. Крепления труб у верхней фанеры так же плохо продуманы. На холсте все просто – тонкая выступающая часть фанеры отлично держится, а на деле шатается, хоть фанера 10ка.
3. Расположение экрана. Сначала мне нравилось (подсмотрел у Mark 2, дизайн просто космос), но тогда я еще слишком заморачивался по поводу термокамеры, а ведь экран то будет нагреваться тогда. Хотя я хз его рабочий диапазон (нужно было проверить, интересно же). Кстати, энкодер я бы вынес вбок – так не нужно было бы каждый раз поднимать дверцу.

 

В остальном меня конструкция более чем устраивала. Но как бы ее реализовать, не прибегая к самонасилию в мастерской? Оказывается, более умные дяденьки уже давно ответили на этот вопрос. Нужно просто глянуть на Signum, ZAV, Sprinter, Ultimaker (“деревянный”). Все можно запросто вырезать лазером. Причем средств можно затратить меньше, чем на покупку всего барахла, что вы видели выше. Короче говоря, я решил опять начать сначала. Мой любимый Компас, мышка и не одна чашка чая сделали свое дело – на свет (пока цифровой) родился новый малыш. Я назвал проект DUIT.

 

Конструкция 5

Плюсы

1. Экран под оптимальным углом. Энкодер выносить не нужно.
2. Каретки сделаны таким образом, что ремень располагаеться вблизи рельс и ближе к плоскости фанеры. Объяснить выгоду таких кареток врядли получится, т.к. нет знаний в этой области. Но попой чувствую, что так лучше. Типа если ролики выше, плечо рычага больше и это “наклоняет” каретку вдоль рельсы больше, что быстрее приводит к износу. А еще на дорогих принтерах так делают (аргументище) . Все, что вы только что прочитали – ИМХО, послушаю критику.
3. Слот для SD карты внизу, рядом с платой. По идее, так меньше вероятность сбоев из-за проводки. Но это не факт.
4. Нагревательный стол от 220В. О нем ниже.

 

Но проект еще сыроват, нужно много чего доделать: две переменные-сменные головки на серве, продумать дверцу и по мелочи. Но это уже в процессе сборки, подумал я и заказал резку. Обошлось мне это в 30$:

Лакировал я его уже в сборе, т.к. и так все туго входило. Нанес 3 слоя со шлифовкой каждого, кроме последнего. Для начала норм, а когда найду человечка, то обклею его принтом каким. Будет прикольно. Сбоку сделал прорези для тумблеров и кнопку для подсветки. Когда поставил рельсы, то провел испытание:

Потом установил шаговики с печатными шпулями. Кстати, шпули из ПЛА довольно неплохи. Натянул ремень, установил каретку (beta) и подключил к старому принтеру.

Сначала решил побаловаться с моделями в 1 слой. Вот так получилось:

Все линии получились ровными, что не могло не радовать. Но хотелось проверить и на криволинейных моделях. На помощь пришел Inkscape. Скомпилировав gcode из картинки я отправил его в репетир хост.

Рисовать мне понравилось. Сестренкам тоже . На этом приключения закончились, сел писать этот пост. Теперь вернусь к столу. Когда стал вопрос о нагреве такой площади (270*300), то я хотел травить платку с дорожками. Но меня останавливала цена текстолита. Да и в травлении опыта нет. Плюс дорожки рассчитать… Короче отложил затею. И вот как-то раз, читая комменты, натолкнулся на прикольную штуку: там парень брал кабель для подогрева пола, укладывал его змейкой, обматывал алюминиевым скотчем и все это дело ложил под стекло. Управлялось сие твердотельным реле. Но была опасность перегорания кабеля в местах изгиба. Он мне посоветовал сделать канавки в фанере и уложить кабель туда. Так я и поступил. В основу легла все та же бакелитовая фанера, т.к. не рассыхается. Нагрев решил поделить на режимы: половина стола и весь стол. Для печати маленьких и больших деталей соответственно (эксперимент).

Взял бормашинку, взял сверло 3 мм, скрутил все это, приспособил упор и начал фрезеровать:

Сразу в школе и подключил:

А у вас тоже были такие веселые учителя?

Так вот, нагревалось довольно быстро – 2 минуты. Но меня смущал дым(или пар), который валил из под стекла (видно на видео). Было решено обмотать все это алюминиевым скотчем

В итоге выделения исчезли, греться стало минуту, что радует. Стол получился тяжелым (со стеклом, наверное, кило будет), но это скорее плюс, т.к. он поглощает вибрации (предположение, можно оспорить)

Косяки

1. Боюсь, что в местах обжима все поплавится.
2. Кабель так закреплен скобой, что и он скорее всего отомрет.
3. Скотч отклеивается и стеклом его легко испортить. Надо колхозить жестяное покрытие наверх.
4. Никто не скажет точно заранее ресурс такого стола. У того парня подстилка до сих пор работает, но тут совсем другие условия.
5. Греет он хорошо не только сверху, но и всю фанеру. Я даже побаиваюсь за основание стола. Но зато термокамера будет…
6. Весит тонну. Как бы пропусков не было. Надо, наверное, делители шага убрать. Ну или 1/2, на крайний случай. Нужно экспериментировать.

 

Ну вот и все. Каждый делает вывод для себя сам, т.к. тут у каждого свои взгляды на идеальную конструкцию. Принтер делать весело и увлекательно, только затратно, если не знаешь как. Что касается меня, то я собираюсь из листового металла запилить принтер, но уже со всеми расчетами (вибрации, резонанс т.д.). Так же нужно в этом проекте 2 головы добавить, крышку и печатать наконец!)

С удовольствием почитаю все комментарии, отвечу на вопросы и вступлю в дискус

Всем спасибо за внимание.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Владик, 17 годиков