Изготовление дельта принтера Rostock

Глава 1. Каретка.

Эксплуатация первого аппарата подчеркнула самый главный недостаток домашних 3d принтеров – низкую скорость. Даже вполне достойная (на сегодняшний день) скорость печати в 15 кубических сантиметров пластика в час, наверняка устроит далеко не всех.

Из-за большого объема иногда отказываешься от некоторых достойных моделей. Их изготовление чревато долгим, томительным ожиданием окончания процесса печати.

Это заставило меня присмотреться к другой конструкции 3d принтера – дельта принтеру ROSTOCK (http://reprap.org/wiki/Rostock).

Главная положительная черта такого подхода – малые перемещаемые массы. Чем масса меньше, тем быстрее можно осуществить её перемещение при тех же затратах мощности. Соответственно максимальная скорость будет выше.

Из минусов – капризный ретракт экструдера Боудена, и повышенные требования точности изготовления всей конструкции.

В традиционных принтерах используется декартовая система координат. При сбоях или недостатках по одной из осей, сравнительно просто определить источник неисправности (например, перекос Z-оси, пропуск шага и т.д.). В дельта конструкциях координаты высчитываются микроконтроллером по более замысловатым формулам, грубо говоря, проводятся геометрические расчеты. Уже труднее определить недостаток в каком-нибудь элементе принтера, так как явных отсылок к бракованной части может и не быть.

Итак, я приступил к изготовлению ROSTOCK, но с некоторыми изменениями в его конструктивных элементах.

Задача – достигнуть скорости 30 кубических сантиметров пластика в час. С моими не самыми мощными двигателями из старых МФУ, это было бы замечательным результатом. Но, предполагаю, что не мощность шаговых моторов координатной системы станет главным ограничителем, а возможности экструдера. Тем более, что в силовой части опять применю напряжение 24V. С таким питанием токи в обмотках шаговиков быстрее достигают установленных максимальных величин. Они работают лучше и вероятность пропуска шагов снижается. Да и при питании от 24V мои шаговики заметно меньше шумят.

Изготовление существенно упростило наличие первого аппарата, так как на нем распечатал ключевые компоненты нового принтера, что существенно сократило время и финансовые расходы.

Начал с подшипников.

После разборки лазерных МФУ, у меня имелись упрощенные пластиковые подшипники скольжения:

Главный недостаток – они допускали только горизонтальное применение. В ROSTOCK подшипники перемещаются по вертикальным направляющим, т.е. необходимо использовать другие. В местных магазинах совсем не оказалось классических LM8UU, ни в наличии, ни на заказ. Через интернет покупать не стал, ожидание доставки могло занять существенное время. Пришлось бы откладывать изготовление принтера до их получения.

Попробовал напечатать PLA подшипники скольжения:

Проверял на оси диаметром 8 мм без смазки. Перепробовал разнообразные варианты таких подшипников, но все потребовалось подгонять под ось. Как только немного рассверливал сверлом, движение становилось заметно легче, но стал заметен люфт. Снизить люфт при приемлемом скольжении не получалось. Чем меньше рассверливал отверстие, тем тяжелее ходил подшипник. Наконец добился приемлемого результата. И тут вспомнил про фторопластовый пруток, который по случаю купил несколько месяцев назад.

Внешний диаметр его 15 мм. У LM8UU именно такой размер. Отлично! Фторопласт (по западному – “тефлон” :-) ) отличный материал с многими уникальными свойствами, в частности имеет очень низкий коэффициент трения. Его применяют в некоторых подшипниках. Попробую из него сделать LM8UU.

Проделал отверстие 8 мм домашним способом. Зажал заготовку в дрели, и неподвижным сверлом просверлил во вращающемся фторопласте. Так необходимо делать для получения отверстия точно по центру цилиндра.

Поскольку в дрель у меня максимум влезает 12 мм диаметр, пришлось по быстрому нарисовать в 3d редакторе (использовал tinkercad) переходник с 15 мм прутка на 12 мм:

http://www.thingiverse.com/thing:241898

К сожалению, не получилось добиться хороших результатов дрелью. Провел испытания “на глаз”, стоит ли идти в этом направлении. Сравнил PLA и фторопластовый подшипники. Скользят по стержню они примерно на равных, но у фторопластового ощутимый плюс: трогается с места он значительно легче PLA. Поскольку в принтере подшипник за секунду может многократно сменить направление, попробую применить фторопластовый. Смущает только возможный его ресурс, не сточится ли во время работы. Но это узнаю, когда все заработает.

Обратившись к возможностям старенького, огромного советского токарного станка завода “Красный пролетарий” 1972 года, получились хорошие фторопластовые подшипники:

Но осталась проблема с люфтом. Иоганн, создатель принтера ROSTOCK, применил вот такую каретку:

http://www.thingiverse.com/thing:17175/#files

Кажется, с моими самодельными подшипниками не получится на такой каретке добиться приемлемого результата. Надо модифицировать.

Для нивелирования люфта, пришлось перерисовать её в 3d редакторе.

Получилось вот так:

Скачать можно тут: http://www.thingiverse.com/thing:248620

Туда же добавлены файлы от:

1) крепление для ремня MXL3.2

2) соединитель ремня 3.2 мм.

Поскольку у меня довольно короткие ремни, пришлось наращивать:

Соединял два отрезка ремня так: зубцы одного отрезка вставлял в зубцы второго отрезка и зажимал креплением. Соответственно первое наращивание на каретке, второе на соединителе ремня:

На одной из осей я сделал вылет вниз для третьего подшипника. Разнесение по максимуму подшипников на одной оси значительно улучшит продольную устойчивость, и позволит избежать перекосов. Отверстия сделаны для облегчения и экономии пластика. Изготавливать подшипники стандартной длины 24 мм в таком случае не особо нужно. Главное минимизировать поперечный люфт, а для этого вполне подойдут укороченные вдвое:

Их значительно легче изготавливать. Но в таком случае желательно жесткое крепление винтом:

Элементы крепления взял отсюда: http://www.thingiverse.com/thing:41743

Каретку собрал, испытал ход по осям и убедился в значительном уменьшении всяких болтанок. При некоторой настойчивости в изготовлении, люфты практически исчезли. После незначительной обкатки (чтоб все притерлось), смажу стальные направляющие фторопластовой или силиконовой смазкой (состав у них примерно схожий).

Видео печати первой версии каретки:

Продолжение: Глава 2. Мотоблоки.

Автор: Сергей Еремин, г.Владимир.

Содержание

Составитель. Патлах В.В.
http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2014 гг.