Итак, вы решили что вам необходим 3д принтер и вы хотите собрать его самостоятельно (при этом сэкономив и узнав много нового).

Эта инструкция призвана озарить ваш путь создания собственного домашнего принтера, т.к. покачто вы, скорее всего, не представляете последовательности действий и списка необходимых комплектующих.

Читайте статью о разобранных примерах комплектов некоторых принтеров RepRap в статье "Что необходимо для сборки принтеров RepRap — Prusa, Air, i3, Rostock"(пока в разработке)

 

Давайте разобьем наш будущий 3д-принтер на составные части по категориям, основные из которых:

1. Рама принтера. Это его конструкция, на которой закрепляются направляющие и приводы с каретками, а так же на ней закрепляется электроника.

2. Двигатели и передача усилия от них на перемещение кареток (двигатели, шестерни, ремни, резьбовые шпильки, подшипники для ремней)

3. Системы перемещения кареток. Это то, что дает кареткам двигаться плавно и при этом не болтаться (линейные направляющие, линейные подшипники)

4. Толкатель, плавитель и выдавливатель пластика. (как правло печатаемый экструдер с шестернями, толкающий болт и система прижима прутка к этому болту, хотенд)

5. Плоскость для печати (нагревательный стол)

6. Электроника управляющая. В принтерах РепРап это плата или сендвич из 2 плат, подключается по USB к компьютеру.

 

 

 

1.Рама. Рама непосредственно зависит от конструкции принтера — она может быть выполнена из

• резьбовых шпилек соединенных пластиковыми деталями (RepRap Prusa, Original Mendel и др)
• листового материала, соединенного торцами с помощью винтов (Ultimaker)
• листового материала, соединенного резьбовыми шпильками (RepRap Prusa Air2)
• алюминиевого профиля, соединенного пластиковыми деталями (MendelMax, Kessel)
• остальные комбинации вышеперечисленных материалов

Таким образом, для сборки какого-либо принтера вам необходимо иметь наборы из материалов, составляющих раму. Т.к. принцип движения RepRap это саморепликация, то будьте готовы у тому что для любого принтера придется купить напечатанные пластиковые части. Их доля составляет большой процент в принтерах на шпилечной конструкции, процент поменьше — в принтерах с применением листового материала (Prusa Air, Prusa i3)  а наименьший или даже вообще нулевой — в аппаратах, полностью скрученных например из фанеры. 

Помимо комплектов деталей не забудьте про крепёж для них чтобы собрать раму. В шпилечных конструкциях это около сотни гаек и шайб М8, в остальных меньше, в основном, скорее всего, винты и гайки М3.

 

2. Двигатели.

В домашних 3д-принтерах используются шаговые двигатели. Как установившийся стандарт — в репрапе двигатели Nema17. 

Но эти двигатели бывают разных характеристик. Нас интересует почти только одна из них — момент удержания. Выражается в кг/см или ньютонах на метр.

Для осей X и Y (для перемещения стола по Y и каретки по X в принтерах Prusa) — желательно около 4.8 кг/см. Двигатели будут таскать каретки весом в грамм 400 с помощью ремней, при этом иногда очень быстро ускоряться.

Для перемещения каретки по оси Z в принтерах Prusa используется резьбовой вал (резьбовая шпилька), поэтому не нужно применять много силы и хватит двигателей с 2 кг/см

Для экструдера необходим тип двигателя в зависимости от экструдера. Скорее всего понадобится мощный мотор с моментом 4.8 кг/см, но при использовании прутка 1.75мм можно обойтись и более слабым в угоду перемещаемому весу.

Итого, например, на принтер Prusa Mendel 2 или Prusa Air 2 нам необходимо как минимум 5 двигателей — 1 на ось X, один на  ось Y, 1 на экструдер и 2 на ось Z

Ремни и шестерни

1. В РепРапах для осей X и Y момент передается от вала двигателя через шестеренку на ремень, который тянет каретку. Но ремень необходимо натягивать, он натягивается  с одной стороны на вал мотора,  а с другой — катается по подшипнику (как правило 608zz). В репрапе для целей саморепликации печатаются и шестерни, они обычно поставляются вместе  с комплектом пластиковых деталей. 

• Основной параметр ремней и шестерен — шаг зубьев (pitch). В репрапе для того чтобы печатаемые шестерни хоть как-то нормально печатались используется тип ремней T5, что соответствует 5мм шагу зубов. Предпочтительней использовать ремни и шестерни T2.5. Так же бывает стандарт GT2 (2мм) но он менее распространен. 
• У ремней второй параметр — ширина ремня (обычно 5 или 6мм).
• У шестерен — количество зубьев. Чем больше тем лучше, но в разумных пределах. Стандартно — 12-20 для T2.5 и 10-15 для T5. Диаметр посадочного отверстия на двигатель должен соответствовать двигителю. 

А так же вместо ремней иногда используются тросы или шнуры (0.2-0.4мм). Например на любой прюше можно ремень заменить на шнур, но при этом придется использовать и соответствующие шестерни.

2. Для оси Z в обычных репрапах применяют винтовую передачу — те же самые шпильки М8 прикреплены к валам двигателей и двигают каретку вверх-вниз  на обычных гайках. Вам понадобятся соединители валов двигателей и вертикальных резьбовых шпилек (они обычно входят в комплект пластиковых деталей)

Итак, для типичного принтера Prusa Air вам понадобится 2 шестерни и 2 ремня. Вертикальные шпильки для оси Z должны осталься от рамы.

 

3. Системы линейного перемещения. 

Построены обычно на стальных закаленных валах (линейных направляющих) толщиной 8мм.

Вам понадобятся направляющие (нужной на каждую ось длины) и необходимое число линейных подшипников. Например 6 направляющих для Prusa и 12 линейных подшипников. Крепежи линейных подшипников обычно входят в комплект пластиковых деталей.

 

4. Толкатель, плавитель и выдавливатель пластика.

Состоит из:

1. Экструдер

• Корпус экструдера (печатаемый)
• Толкающий болт с насечками (hobbed bolt)
• Прижиматель прутка к болту подшипником (печатаемый)
• Двигателя
• Шестерён двигателя

2. Хотенд

• Так называется термобарьер с нагревателем, термистором и соплом в сборе

 

Состав ставшего классиическим экструдера Wade приведен выше, однако всё большее распространение получают экструдеры с прямым приводом — это когда пруток толкается непосредственно двигателем, без редуктора из 2 шестерен.

 

5. Плоскость для печати 

Она же каретка оси Y в принтерах Prusa.  Вам понадобится: 

• собственно сам стол (из фанеры, дсп, аллюминия),
• нагревательная плата из стеклотекстолита (PCB heated bed)
• стекло на нагревательную плату, закрепленное на ней зажимами (например канцелярскими зажимами)
• покрытие стекла (для прилипания пластика ABS обязателен каптоновый скотч, для PLA можно попробовать обойтись и чистым стеклом)

 

6. Электроника

Электроника включает в себя довольно много компонентов. Но главный из них это плата микроконтроллера.

Возьмем к примеру удобный вариант электроники называюшийся RAMPS — необходимо

• плата Arduino Mega 2560 (в нее вставляется USB-кабель)
• сама плата RAMPS (стыковывается с платой ардуино)
• драйверы шаговых двигателей (пристыковываются на плату RAMPS)

Это всё можно купить комплектом.

Далее:

• блок питания на 12В (подойдет компьютерный от 400 Ватт мощностью)
• концевые выключатели (endstops) (обычно 3 штуки, по штуке на ось)
• термистор на нагревательный стол и на хотенд

Провода:

• провода к концевым выключателям
• провод к блоку питания
• провода к двигателям
• провода к термисторам хотенда и нагревательного стола
• мощные провода для питания нагревательного стола и хотенда