Фотополимерный принтер на основе LCD матрицы.

Здесь каждый может завести свою тему-блог по сборке 3D принтера
Аватара пользователя
dark184
Сообщения: 1492
Зарегистрирован: 19 фев 2018, 18:18
Имя: Алексей
Откуда: Архангельск
Благодарил (а): 11 раз
Поблагодарили: 115 раз

Фотополимерный принтер на основе LCD матрицы.

Непрочитанное сообщение dark184 » 31 дек 2019, 17:22

Вот и закончилась эпопея с моими 3D принтерами на FDM технологии. Основа сделана, собрана, отстроена и работает. Теперь будут только мелкие переделки, касающиеся в основном хотэнда и мелких конструктивных просчетов (такие как не приклеенные дребезжащие втулки). Но руки чешутся собрать еще что-нибудь. Долго думал чем заняться, чтобы и бюджетно и интересно. Было много планов, но на все рук не хватит, надо выбрать что-то одно, все остальное отложить. Решился все-таки собрать фотополимерный принтер. Дополнительно на мое решение купить или изготовить самостоятельно фотополимерный принтер повлияла еще и необходимость изготовления печатных плат фоторезистом. Долго решал, возможно, выгоднее все-таки купить такой принтер? Пока мониторил цены, анализировал конструкции… Вобщем, стартовая цена такого далеко не лучшего принтера начинается с 12000 рублей без учета доставки. Более-менее принтер адекватной конструкции начинается с 21500 рублей с доставкой из России. И опять же такой принтер потребует «допилинга». К тому же подоспели новые таможенные пошлины с лимитами 200 евро или 31 кг. Единственный большой плюс новых таможенных пошлин, это 200 евро и 31 кг по весу только на одну посылку (раньше было до 1000 долларов или 31 кг. по весу в месяц).
Задав сам себе вопрос «а как же процесс?», принял окончательное решение собирать фотополимерный принтер самостоятельно. Бюджет себе выделил, основываясь на цене самого дешевого принтера на всем известной Китайской торговой площадке, 12000 рублей, максимум 15000. Постараюсь из него не выходить, но не факт что получится.
Для моих целей (печать фотополимером и засветка фоторезиста на печатных платах) на мой взгляд как нельзя лучше подойдет LCD матрица с подсветкой УФ светодиодом. Не могу упомянуть пользователя 3DLab. Это наверное единственная самодельная конструкция принтера с LCD матрицей. Благодаря его ссылкам мне не пришлось искать самостоятельно самую основу, УФ светодиод и линзу. Я взял вот эти
https://aliexpress.ru/item/32836018477. ... bd9bWQey7l сам УФ светодиод 405 нм и 100 Вт.
2019-12-30 16-13-14.JPG
https://aliexpress.ru/item/32633028377. ... 33edCwhbgt стеклянная линза, подобие коллиматора и крепежный кронштейн. На мой взгляд линза должна быть обязательно стеклянной, светодиод греется, не факт что пластиковая линза не начнет плавится или не потемнеет со временем.
2019-12-30 16-15-24.JPG
Все это вместе с доставкой мне обошлось в 1696,60 рублей. Сам светодиод требует охлаждения, поэтому прикрутил его на радиатор от процессора, который завалялся у меня еще со времен… Да где-то еще с начала 2000 годов, под какой сокет я уже точно не помню. В радиаторе просверлил отверстия для крепления светодиода и под крепежный кронштейн для коллиматора и линзы.
2019-12-30 16-14-38.JPG
Все это дело собрал, не забыв намазать термопасты между светодиодом и радиатором.
2019-12-30 16-24-16.JPG
2019-12-30 16-28-10.JPG
Первое тестовое включение… Сборка конечно на «шару» из того, что было... Не сказал бы что меня все устроило на 100%. Чисто теоретически, линза должна дать четкую границу света и тени. Граница, конечно, есть, но не такая четкая, что скорее всего свидетельствует о наличии паразитной боковой засветки. Насколько я помню физику, раздел оптика, чтобы получить от собирающей линзы параллельный пучок лучей, ТОЧЕЧНЫЙ источник должен находится в фокусе линзы. И вот тут пока засада, светодиодов от 20 Вт просто не существует в природе, только матрицы, так что расположить матрицу можно только в фокальной плоскости линзы в лучшем случае, либо ставить настолько большую собирающую линзу, для которой матрицу светодиодов можно будет считать точечным источником света. Второй вариант вряд ли приемлем, хотя теоретически и должен дать наилучший результат. Опять же, если удастся найти плоско-выпуклую линзу достаточно большого диаметра и с приемлемым фокусным расстоянием, испытаю и ее. Опять же если матрицу расположить точно в фокальной плоскости, получим вместо равномерной засветки, засветку точками. Причем с искажениями.
Побочные фокусы.jpg
Побочные фокусы.jpg (65.66 КБ) 1642 просмотра
Фото с просторов интернета.
Наша задача минимизировать эту засветку, обеспечив минимально возможные расстояние с обеих сторон LCD экрана.
Теперь о питании самого УФ светодиода. Как показали эксперименты, на номинальную мощность 100 ваттный светодиод выходит при напряжении около 33-33.5 вольт. Ток в цепи светодиода составляет 3 ампера. Здесь я вижу как минимум три варианта:
1. Установить специализированный LED драйвер. Они есть в продаже, но цена на 100 ваттный драйвер кусается, порядка 1700-2000 рублей. Но в этом случае отсутствует возможность регулировки мощности без дополнительного «колхозинга».
2. Сделать по образу и подобию 3DLab. Это от 12 В. источника питания ставить Step Up преобразователь с регулятором тока и напряжения. При этом обязательно ограничиваем напряжение на 34 вольтах, дабы избежать перегрузки светодиода при нештатных ситуациях. Затем подключаем светодиод и регулируем ток до необходимого значения. Решение так себе. Нужен мощный источник питания. Если прикинуть, то при номинальном режиме работы светодиода, учитывая КПД Step Up преобразователя (возьмем около 90%), то источник должен обеспечить ток минимум 9-10 ампер. Сюда смело можно еще добавлять 1,5-2 ампера на работу остальной электроники. Не забываем про запас мощности, а учитывая что производители, особенно не очень честные китайские, очень любят завышать характеристики, т.е. смело можно брать БП сразу на 20 ампер. Не есть гуд, хотя и приемлемо. Намного более приемлемо установить блок питания на 24 вольта. Тогда с учетом КПД преобразователя, от источника понадобится обеспечить всего 4.5 ампера. Что наиболее приемлемо, да и такой БП будет заметно дешевле. Уже лучше.
3. Т.к. для работы светодиода хоть и нужна стабилизация тока, но вовсе не обязательна. Вполне достаточно ограничить напряжение на светодиоде с некоторыми оговорками, например нагрев светодиода, деградация… Не самый лучший метод, но вполне приемлемый для домашнего принтера. БП нужен на 36 вольт (например, такой https://aliexpress.ru/item/32915528882. ... 61ddSrhubQ), либо с возможностью подстройки выходного напряжения, либо самостоятельно пересчитать делитель обратной связи на выходе БП и слегка занизить выходное напряжение до необходимого уровня. Задача простейшая. И такой БП даже немного дешевле 24 вольтового, к которому еще нужен StepUp преобразователь.
На мой взгляд самый лучший вариант, это 1. Но он и самый дорогостоящий. 3 вариант приемлем, но, возможно, по стоимости будет дороже 2, т.к. все равно придется ставить еще один БП или StepDown преобразователь для питания остальной электроники. 2 вариант считаю наиболее приемлемым для домашнего принтера, но необходимы испытания БП, он должен выдержать долговременный ток в 5.5-6 ампер. С испытанием проблем возникнуть не должно, есть электронная нагрузка.
Теперь второй важный момент такого принтера, LCD матрица. Чисто теоретически, чем выше разрешение матрицы, тем лучше. НО! Смысл в матрице с высоким разрешением, если присутствует паразитная боковая засветка? На мой взгляд большого смысла нет, разве что с заделом на будущее. Выигрыш будет только если использовать идеальный источник света без боковой засветки, ну или почти идеальный.
На сегодняшний день у меня есть такая 7''матрица, разрешением 1024х600 с HDMI и тачем.
https://aliexpress.ru/item/32639615250. ... 33edDrN0aV
Тогда она мне обошлась в 3104,28 рубля. Сейчас она стоит ощутимо дешевле. Также есть мысль приобрести такую матрицу
https://aliexpress.ru/item/33031561157. ... 2e0e5QFrpp
стоимость 4531,15 рубля вместе с платой. Целесообразность покупки буду оценивать по результатам экспериментов с источником подсветки. В том виде, в котором она сейчас смысла в покупке нет.
Купил себе танк и никого больше не жалею.

Аватара пользователя
dark184
Сообщения: 1492
Зарегистрирован: 19 фев 2018, 18:18
Имя: Алексей
Откуда: Архангельск
Благодарил (а): 11 раз
Поблагодарили: 115 раз

Re: Фотополимерный принтер на основе LCD матрицы.

Непрочитанное сообщение dark184 » 09 янв 2020, 12:59

На днях наткнулся на объявление в моем городе о продаже фотополимерного принтера anycubic photon. Состояние нового, причем реально, платформа вообще в идеале, ни одной царапинки, ванна тоже в идеале, пленка не откручивалась ни разу. По пленке видно что принтер уже печатал, но пленка в хорошем состоянии. В комплекте с принтером 1.5 литра оригинального фотополимера, дополнительно запасные пленки, фильтра... Вобщем на месте сторговались на 14000 рублей. Лично я оценивал по комплектации, со всем тем, что было в комплекте за новый на али сейчас просят около 16000-17000 рублей вместе с доставкой. Возможно несколько дороговато взял, можно было еще поторговаться.
Вобщем пробная печать Марвина удалась, качество просто отменное. Но есть и серьезный недостаток, явная боковая засветка. Заметна на первых слоях, где время экспозиции 50 секунд. Остальные слои 8 секунд и здесь боковая засветка вроде как не сказывается. Для сравнения, белый марвин отпечатан на фотополимерном принтере, зеленый на FDM, разница небо и земля. Извиняюсь за качество, фотографировать белые объекты очень сложно, поэтому фото много.
Спойлер
2020-01-08 11-35-15.JPG
2020-01-08 11-36-22.JPG
2020-01-08 11-36-45.JPG
2020-01-08 11-37-32.JPG
2020-01-08 11-37-45.JPG
2020-01-08 11-37-56.JPG
2020-01-08 11-38-19.JPG
2020-01-08 14-25-40.JPG
2020-01-08 14-25-40_1578482827471.JPG
2020-01-08 14-25-49.JPG
2020-01-08 14-26-07.JPG
2020-01-08 14-26-31.JPG
Отказываться от постройки собственного принтера пока не собираюсь, но пока приостановлю деятельность...
Купил себе танк и никого больше не жалею.

Ответить
Яндекс.Метрика