Ramię robota jako drukarka 3D – potencjalne zalety i przyszłość druku wielkogabarytowego

[Krzysztof72]

Mało popularny w świecie druku 3D (metoda FDM), jednak posiadający pewne potencjalne zalety sposób na druk 3D przy pomocy tak zwanego ramienia robota. Osobiście jakie ja widzę zalety takiej metody to zastosowanie w druku wielkogabarytowym, przy jednoczesnym zachowaniu oszczędności przestrzeni i możliwym znacznym obniżeniu kosztów budowy takowej drukarki. Zasadniczo chciałbym aby doświadczone osoby wypowiedziały się jakie potencjalne mogą widzieć wady i ograniczenia takiej metody druku, jak również problemów przy wykonaniu takiej drukarki. Na myśli mam oczywiście drukarkę wielkogabarytową, której wymiary miały by w osi X oraz Y minimum 1500x1500mm i około 1000mm w osi Z.

Technicznie jest to możliwe co obrazują poniższe filmy:











Głównie to jest uniwersalne ramię robota, mające o wiele więcej możliwości w zależności od przystosowania min. CNC, spawanie, lutowanie, zgrzewanie, układanie, sortowanie, malowanie, inspekcja przy użyciu AI, wszystko to co ma miejsce przy produkcji...

Nasuwa się pytanie, czy zbudowanie w tym wypadku takiej drukarki jest możliwe w warunkach domowo - warsztatowych, posiadając odpowiednią wiedzę. Potencjalnie jest to możliwe, na pewno dużym problemem będzie znalezienie lub adaptacja odpowiedniego oprogramowania pod sam już druk, gdyż pod tym kątem praca, a dokładniej sterowanie takiego ramienia nie będzie tak jak w klasycznych drukarkach - pudłach wyglądać.

Tutaj taka biurkowych rozmiarów drukarka na ramieniu robota:









W opisie pod ostatnim filmem właściciel udostępnia cały projekt do pobrania, jeśli ktoś sam chciałby zbudować taką drukarkę...
W sumie na bardzo szybko można powiększyć w skali wszystkie elementy, dobrać silniki odpowiednie do napędu i od strony hardware szybko można taką drukarkę wykonać, kwestia pozostaje jakie dobrać oprogramowanie oraz dobry sterownik...

[Jarewa]

Kto w dzisiejszych czasach produkuje bodwen? ja rozumie jakaś drukarka za cirko 500zł ale firmowe za kupę kasy?

[dziobu]

Może odkryli ile to masy dojdzie na końcówce ramienia i dali sobie spokój.
btw.
Ten Dobot nie jest wielkogabarytowy (zasięg 400mm, wys 250mm); 5k EUR netto.

W sumie na bardzo szybko można powiększyć w skali wszystkie elementy, dobrać silniki odpowiednie do napędu i od strony hardware szybko można taką drukarkę wykonać

Ale wiesz że mechanika tak się nie skaluje...?

[Fest]

Konstrukcja przez to jest w postaci ramy bo ma być sztywna. Dzięki temu mozliwe są do uzyskania znaczne przyspieszenia. Wiszące w powietrzy ramię niegdy tej sztywności ne zapewni. Da się tak drukować, ale bardzo wolno.

[majek]

Co do softu, to taki Dobot ma kinematykę SCARA i Marlin od dawna to obsługuje.

[dziobu]

Ale to akurat średni przykład bo scara nie oferuje takich zasięgów jak zwykłe ramię. Pewnie znalazł się w pierwszym poście przez przypadek.
Tak czy owak...to najtańsza z tam występujących opcji.

[Rozarh]

Odnośnie firmware to widzę, że Marlin i RepRapFirmware obsługują SCARA. Klipper - nie.

[Krzysztof72]

Robiąc dalsze poszukiwania w temacie ramienia robota jako drukarki 3D, udało się zawęzić kryteria tego jaka konstrukcja najlepiej by się do tego nadawała, biorąc pod uwagę koszta i możliwości adaptacji takiego sprzętu do warunków domowych:
Ma to być ramię robota typu SCARA, czyli wykonujące ruchy zawiasowe, wokół swoich osi obrotu, które załatwiają nam osie X oraz Y. Do standardowego druku metodą FDM nie potrzebne są 5 czy 6 osi jak w klasycznych ramionach. Komercyjnie jest to konstrukcja typu Dobot M1.

Ktoś już kiedyś podejmował próby budowania drukarki 3D, wykorzystując wspomniany typ ramienia. Od strony konstrukcyjnej to fajne jest zastosowanie profili, które można dobrać na dowolną długość, oraz elementy łączeniowe, które można wykonać na drukarce 3D. To co się rzuca w oczy to koniecznie przydał by się dodatkowe ramię bliższe na dole aby bardziej ustabilizować konstrukcję, szczególnie jeśli miała by być do druków wielkogabarytowych.







Nie urywa to oczywiście tyłka o czym sam autor dwóch pierwszych filmów zaświadcza, ale o wiele ciekawiej prezentuje się konstrukcja już z dwoma ramionami, którą obsługują dwa silniki w ciekawy sposób: Dzięki dwóm ramionom konstrukcja będzie o wiele stabilniejsza, mogąc wykonywać znacznie szybszą pracę:

[JGFTW]

Problem z ramieniem robota jako drukarki 3d, szczególnie tej z drukowanych elementów jest taki, że to będzie słaba drukarka, bo takie ramiona mają duże luzy przez przełożenia, a prędkości mogą być naprawde żałosne, więc druk wielkogabarytowy trwałby za długo. Zgadzam się z tym co napisał Fest.
Musiałbyś przyspieszyć ten druk zapewne jakąś głowice typu high flow jak Volcano z dyszą >=1mm albo zrobić coś samemu.

Przy okazji ekstrudera to jak wspomniał kolega Jarewa wcześniej - ja też myślę, że musi być typ bezpośredni. Zaczyna to już swoje ważyć, więc i ramiona muszą być porządnie zrobione.

Żeby to miało sens to musiałbyś zrobić takiego robota z metalu (właściwie baza musi być z czegoś jak żeliwo, ramiona napędu to pewnie aluminium, a najbardziej wysunięte belki zapewne włókno węglowe), a biorąc pod uwagę ilość przekładni to pewnie będziesz walczył mocno z eliminowaniem luzu.

Co widać na filmikach to, że większość urządzeń typu SCARA nie jest wysoka; myślę, że nie bez powodu
Ramie robota też nie będzie oszałamiało wysokim polem roboczym.

Czego praktycznie nie widać na filmikach to stół - musi być grzany, dobrze zaizolowany i najlepiej jakby podczas druku nie wiało na niego zimne powietrze.
Obstawiam, że najlepiej jakby platforma ze stołem opuszczała się w dół, wgłąb jakiejś obudowy to rozwiążesz problem kombinowania z podnoszeniem maszyny i małej wysokości.
Jak trzeba będzie i tak to zamknąć w pudle to pojawia się pytanie czy nie lepiej wybrać inną kinematykę?
Chyba, że masz jakieś inne rozwiązanie typu think outside the box

Klipper co prawda nie ma gotowych plików konfiguracyjnych na kinematyke SCARA, ale możesz je stworzyć sam w końcu to tylko kod pythona
https://github.com/Klipper3d/klipper/tr ... kinematics
https://github.com/Klipper3d/klipper/bl ... ematics.md

ReprapFirmware wspiera kinematyke SCARA (nawet dwie wersje już masz ogarnięte):
https://docs.duet3d.com/User_manual/Mac ... tion_SCARA
https://docs.duet3d.com/User_manual/Mac ... llel_scara

Nie jest temat niemożliwy do zrobienia, ale trudny. Pytanie czy warto iść w rozwiązanie typu SCARA?
Jak chodzi o kwestie edukacyjną to ramie robota będzie lepsze niż jakaś niszowa kinematyka.

[atom1477]

Nasuwa się pytanie, czy zbudowanie w tym wypadku takiej drukarki jest możliwe w warunkach domowo - warsztatowych, posiadając odpowiednią wiedzę.

Tego typu kinematyka posiada spore luzy i elastyczność.
Dodatkowo dokładność zależy od precyzji wykonania ramiom (lub precyzji zmierzenia ramion, aby wpisać korekcje do programu).
Do wykonania potrzebne są precyzyjne przeguby.
Nawet w wykonaniu fabrycznym jest to trudne.
Widziałem takiego robota na żywo, i wiem że nie działa tak pięknie jak to wygląda na filmach.
Dynamika jest całkiem duża jak na ciężki end-effector. Ale nie wzrasta znacząco bez obciążenia (z lekkim end-effectorem).
A luzy, niedokładności, i niedokładność prowadzenia po ścieżce pozostają (mniej więcej dokładną pozycję masz na koniec, ale niekoniecznie podczas całej szybkiej ścieżki ruchu).
Zaletą takich ramion jest zajmowanie małej ilości miejsca jak na pracę jaką wykonują. Stąd są dobre do przemysłu, bo się nadają do wielu rzeczy.
Ale do drukarki, która jest jednym konkretnym zastosowaniem, można znaleźć optymalniejsze rozwiązania.
Szczególnie dla ekstrudera który porównaniu do takiej wielkości ramienia robota, będzie dość lekki.

Jedynie kinematyka SCARA ma jeszcze by się nadawała, bo ma tylko jedną płaszczyznę obrotową.