Усиление конструкции 3d принтера Prusa Reprap

Занимающимся 3д-печатью известно, что любительские самосборные принтеры потипу Prusa имеют самый главный недостаток в виде недостаточной жесткости конструкции — она раскачивается если каретка по оси X резко начинает движение или останавливается, что непосредственно зависит от скорости печати. Как мы знаем, поэтому и существует компромисс между скоростью печати и качеством. Если период рывков каретки совпадает с резонансной частотой конструкции то колебания могут быть на моём принтере такие, что в итоге сопло отклоняется от нужной точки на полмиллиметра, а на сверхскоростях на целый миллиметр. 

Итак, вспомним конструкцию Прюши. Вот картинка из интернета:

Как мы видим состоит она из 2 треугольников образующих квадрат в основании, а сверху они соединены 2 близкорасположенными шпильками. Треугольники устойчивы к раскачиванию вдоль их плоскости, но стоит покачать их с боков, направив силу перпендикулярно их плоскости — они спокойно наклоняются, т.к. в данном случае нагрузка ложится на двадраты, а квадрат можно скашивать как угодно, он намного слабее сопротивляется, тем более что шпильки диаметром 8мм не дают никакой жесткости на изгиб.

На принтерах другой конструкции (в форме куба например) этот недостаток отсутствует. Впрочем он окупается простотой сборки. Но у каждого репраппера со временем образуется вопрос — как увеличить скорость печати и уменьшить влияние вибраций?

Я так понимаю, что общепринятого решения данной проблемы не существует.

Товарищ Setar привязал свой принтер к столу на стальные тросы натянутые, как мачту на распорки. Наверное это действенно, особенно если, как в моем случае, принтер стоит на массивной гранитной или стальной плите. Я попробовал натянуть веревки талрепами — не понравилось, потому что конструкция перекосилась в ту сторону, в которую было сильнее натянуто, а отрегулировать натяг равномерно по всем точкам было невозможно.

На Фингиверсе лежит моделька распорок для Прюши. Вот оно в сборе, картинка оттуда:

Всё думал скачать это но прикинул и решил что недостаточно будет таких мер, как ни крути. 

Итак, раз стальные шпильки не сопротивляются изгибу, значит надо их заставить работать на растяжение, как спицы в колесе. Вариант выше плох тем, что берется центр от вертикальной шпильки. Мне кажется это наполовину бесполезно, т.к. шпилька ведь гнется по всей своей длинне. Да и максимальную высоту печати сильно ограничивает.

Хорошим решением было бы создать жесткий квадрат, например сварную рамку в виде перевернутой буквы П. Но как хорошо закрепить такую штуку и к чему — вопрос сложный.

Я несколько раз решал что ничего из простых решений не поможет и не стоит больше думать об улучшении. Но тут понял что проблему шпилек можно решить заменив их на стальные валы. Поидее надо было бы использовать стальные валы во всей конструкции где возможны изгибы, но мы не можем этого сделать, т.к. нам нужна резьба для того чтобы привинчивать соединительные крепления. 

Далее ход мыслей был таков: раз заменить шпильки на валы мы не можем, то значит надо просто добавить валы к конструкции. Валов на 8мм конечно же в этой стране дифицит, поэтому я нашел у себя направляющие на ~10мм от матричных принтеров.

Итак, 10мм пруток будет лежать на 2 шпильках нижнего квадрата, к нему будет приделан пруток наверх.

Теперь надо как-то соединить один пруток к 2 шпилькам, а потом его же под произвольными углами к 2 другим в разных плоскостях. В связи с сложностью задачи, было решено решать её самостоятельно) В итоге быстрого моделирования смоделированы сначала зажимчики для соединения под углом 90 градусов:

Напечатал. Гламурно розовый периметр вышел

Прикинул как сидит на шпильке — сидит отлично

И добавил пластиковую прокладку чтобы не царапать полированный вал. Можно было вставить тонкую резинку. Для проверки прочности свинтил.

Надо помнить что полученный крепеж будет использоваться не с целью придать жесткости за счет прутка между 2х точек его крепления, а с целью просто закрепить пруток в 2х точках.

Далее соединение для крепежа с произвольным углом. Это штука сложнее. Такую же прочную как вышеописанную создать не получится. Поэтому используем крепление на одном болте.

Принцип тот же. 

Устанавливаем систему. Вид на нижнюю часть:

Я оказался ограничен длинной толстого прутка. чем он длиннее тем будет эффективнее, но габариты принтера увеличатся.

 

Крепления вверху:

Общий вид такой. Второй пруток от матричного принтера оказался длинный, поэтому я его так и поставил. 

 

Результаты

Думаю вам стало понятно что я сделал треугольник, который будет сопротивляться перекосам. Теперь, при покачивании принтера рукой, он перестал качаться!

Поидее надо провести тестирование с помощью софта, но мне сейчас не до этого.

Улучшение

Вместо валов, думаю использовать шпильки диаметром 10мм (шпильки будут врезаться в пластик крепления и обеспечивать еще более жесткое соединение), а так же создать такой треугольник и на заднюю часть тоже, и, возможно, связать эти 2 треугольника.

Да и вообще, 8-миллиметровые были использованы только потому, что попались под руку. Как куплю 10мм шпильки — построю свой дополнительный каркас исключительно на них.

Скачать модели можно здесь:

http://3dmarket.org/Shape/View/31

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*