Część 1:Spis treści:
- 1. Wstęp
2. Założenia
3. Mechanika ruchu
4. Dlaczego nie CoreXY?
5. Ostateczny kształt "krzyża"
6. Toolchange - system zmiennych narzędzi
7. Parking głowic
- 8. Oś Z
9. Stół
10. System mocowania stołu
11. Rama główna i pomocnicza oraz jej wzmocnienia, komora
12. Elektronika
13. Nad czym obecnie pracuje?
Moja zabawa z drukiem 3D rozpoczęła się od zakupu drukarki Ender 5 Plus, która sama w sobie jest bardzo poprawna i polecam ją na początek, lecz z czasem, gdy poznawałem jej wady i zalety zacząłem ją przerabiać, zaczęło się od elektroniki, potem prowadnice liniowe i ostatecznie jestem zadowolony z efektów, lecz ograniczeniem stała się już sama konstrukcja.1. Wstęp
W międzyczasie w ramach jednego z przedmiotów na studiach poznałem program do projektowania 3D - SOLIDWORKS i postanowiłem, że chcę nauczyć się jego obsługi, ale do tego potrzebna jest mi motywacja - więc zaprojektuję drukarkę 3D, taką jaką chciałbym mieć.
Projekt rozpoczął się około połowy roku 2020.
2. Założenia
- Pole robocze 400x400x400
- Dwa ekstrudery
- System wymiennych narzędzi (kwestia rozwojowa)
- Mechanika kartezjańska - nie CoreXY (poniżej wyjaśnię dlaczego)
- Zero rolek - tylko prowadnice liniowe MGN12
- Stół na 230V
- Komora
- Sterowanie przez Raspberry Pi 4
- Prędkość drukowania >300mm/s
- Możliwie lekka głowica
Początkowo mechanika miała być identyczna jak w UltiMaker - wałki liniowe o średnicy 8mm tworzące krzyż a na środku zawieszony hotend Chimera, lecz pierwsze analizy statyczne w programie SOLIDWORKS pokazały, że wałki liniowe o długości 60cm są zbyt elastyczne i pod obciążeniem testowym 300g na środku ugną się o przeszło 0.2mm a tyle wynosi jedna warstwa - nie do zaakceptowania. Rozwiązanie było proste - zastosować prowadnice liniowe MGN12 zamiast wałków.3. Mechanika ruchu
Tak oto powstała pierwsza wersja:
źródło: https://www.youtube.com/watch?v=cks0Qfwi6PQ
Cały czas miałem dylemat czy dobrze robię stosując mechanikę kartezjańską zamiast CoreXY. Przed CoreXY skutecznie odstraszyło mnie to jak precyzyjnie musi być zaprojektowany układ ażeby precyzyjnie działał. Poza tym CoreXY opera się na paskach, których w moim przypadku byłoby wiele metrów. Na takie paski działa temperatura, która sprawia, że paski stają się podatne na rozciąganie pod wpływem akceleracji. Poza tym paski wymagają idealnie równoległego prowadzenia - bez tego okrąg staje się owalem a to jest ciężkie do eliminacji i wykrycia.4. Dlaczego nie CoreXY?
Stwierdziłem, że system kartezjański jest bardziej przewidywalny i prostszy do zaprojektowania.
Ten etap sprawił mi bardzo dużo problemów, gdyż skoro krzyż to na środku miejsca nie ma a tam trzeba zmieścić głowicę drukującą5. Ostateczny kształt "krzyża"
Rozwiązałem to poprzez obrócenie prowadnic o 90° co pozwoliło mi zastosować element spajający to w formie kątownika i rozsunięcie wózków prowadnic, dzięki temu nad ekstruderem mam pustą przestrzeń co pozwoliło na swobodne poprowadzenie rurek bowden doprowadzających filament.
Zdjęcie to pokazuje o czym będzie kolejny punkt , lecz wcześniej
dodam jeszcze, że znajomi podpowiedzieli mi, że przy prędkościach >300mm/s, które planuje osiągnąć same prowadnice mogą okazać się niewystarczająco sztywne, więc "krzyż" został wzmocniony profilami Tslot 2020. Rozwiązało to kolejny problem, którego sam jestem powodem
Podczas zamawiania prowadnic liniowych zamiast zamówić 7x 500mm + 2x 600mm zamówiłem 9x 500mm. Profil pozwolił mi przykręcić prowadnice na środku a wózki i tak nie dojeżdżają do jej końca.
Jest to jeden z elementów tej drukarki, który pojawił się w trakcie z racji przebudowania głowicy. Stwierdziłem, że jeśli jest możliwość to czemu nie spróbować Mało jest drukarek, które posiadają taką możliwość.6. Toolchange - system zmiennych narzędzi
Ciężko jest znaleźć informacje jak to zrobić, jakie są wady i zalety danego rozwiązania itp.
Tak na prawdę na rynku dominuje jedno rozwiązanie - e3d tool changer
Jeśli chodzi o sposób pozycjonowania to jedynym sensowny rozwiązaniem jest tzw. Kinematic Coupling (nie mam pojęcia jak to po polsku nazwać).
Bazuje to na sześciu wałeczkach (kołki walcowe norma DIN 7) i trzech kulach.
Dzięki temu po dociśnięciu jednej części do drugiej zawsze są idealnie w tej samej pozycji względem siebie.
Kolejną kwestią było blokowanie narzędzia w uchwycie (blokowanie i dociąganie). Początkowo planowałem system bloczków i linek jak na filmiku poniżej:
źródło: https://www.youtube.com/watch?v=ibJpjYAcjaM Ostatecznie okazało się, że jest to trochę przekombinowane i ostatecznie użyję serwomechanizmu modelarskiego. Można nim sterować bezpośrednio z płyty głównej, jest mały i lekki, zna swoje położenie i ma wysoki moment obrotowy. Niestety dodany do prowadnicy profil 2020 uniemożliwił mi montaż serwa jak na zdjęciu powyżej, więc
musiałem dodać małą przekładnię kątową - początkowo planowałem wydrukować ją, lecz w tak małych detalach druk 3D jest mało precyzyjny, ale okazało się, że idealnie pasuje zębatka LEGO 6589.
Mocowanie serwomechanizmu zaprojektuje później, po uruchomieniu drukarki w wersji podstawowej. Sporą niewiadomą dla mnie jest jeszcze system dociągania głowicy do uchwytu.
Mocno mi pomógł znajomy z rosyjskiej społeczności druku 3D.
Poniższe zdjęcie pokazuje, że krążek posiada dwie powierzchnie w kształcie podwójnej helisy. W momencie obrotu pręcik jednocześnie dociąga i blokuje narzędzie. Czy serwo da radę? Nie wiem
Jeśli macie jakiś pomysł jak to rozwiązać to będę wdzięczny!
Co planuje za narzędzia?
- Chimera hotend
- Laser 2.5W
- Pisak
- Wrzeciono (coś małego, głównie do frezowania płytek drukowanych)
- Możliwe, że dołożę hotend z dużą dyszą np 0.8mm do wypełnień, wewnętrznych obrysów ścian itp.
Jest to część, której rozwój chwilowo wstrzymałem, na razie mam jakiś pomysł na to, lecz sukces poprzednich punktów decyduje o tym jaki będzie końcowy kształt.7. Parking głowic
Z tyłu każdej głowicy przymocuje wydrukowany element posiadający dwa otwory w kształcie dystansów jakie są używane do mocowania PCB w obudowach. Dwa takie pręciki będą umieszczone na parkingu i na nich spocznie głowica.
źródło: https://www.youtube.com/watch?v=oMsJ6JwUVcQ
Dalszy ciąg opisu w drugim poście