Как сделать 3D принтер своими руками: подробная инструкция

Механические компоненты

Детали для сборки реально приобрести в комплекте, но те, кто не ищут легких путей, часто решаются на самостоятельное изготовление. Им понадобятся:

• крепежные детали для формирования каркаса;
• рабочая площадка;
• устройство для нагрева и регулировки температурного режима;
• направляющие из металла;
• шестерни для электроприводов;
• экструдер.

Главной трудностью при изготовлении 3D принтера считается правильная конфигурация последних трех элементов. Большое значение имеет привод, который устанавливают для передвижения платформы на одной оси. Вторая становится залогом перемещения печатающей головки.

Что нужно знать при выборе экструдера

Важнейший параметр – это диаметр сопла. Чем он меньше, тем точнее печать и тем больше усилий требуется для проталкивания нити. Стандартные диаметры – это 0,2-0,3 мм и 0,4-0,5 мм. Сила подачи контролируется регулировочным винтом – если его закрутить сильно, то энергия двигателя будет тратиться на преодоление сил трения, если слабо – шестерня будет проскальзывать и оставлять вмятины на прутке.

Сила трения также возникает в промежутке между механизмом подачи и соплом. В этом месте находится теплоизолирующая вставка – как правило, это металлическая втулка с фторопластовым сердечником. Дешевые модели могут не иметь фторопластового сердечника, что негативно отражается на работе экструдера.

Еще один ключевой момент – выбор шагового двигателя. У обычных моторов параметр микрошага равен 200, что явно недостаточно для печати мелких деталей. Оптимальный вариант в таком случае – двигатель с микрошагом 400 единиц.

3д принтер из фанеры

Сначала посмотрите, как работает этот принтер

Теперь подробно, как прибор был собран

Сегодня не получится сделать видео о том, как построить 3d принтер от начала до конца, потому что принтер уже готов. Но, может быть, в ближайшем будущем на канале появится видео о том, как сделать 3d принтер из дерева с нуля. Потому что он будет переделан.

Конструкция 3д принтера

В основном, принтер сделан из дерева, для его конструкции использовалась одна единственная доска, которая была у автора. У него нет циркулярки, поэтому доска не распущена поуже, она такая большая и тяжёлая. Для того, чтобы собрать раму, доску распилил на несколько частей, здесь склеил, здесь скрутил саморезами, и это составило конструкцию рамы этого принтера. Доска толстая, поэтому жёсткости с запасом. Для осей использованы комплектующие из старых сканеров. Точнее, для двух осей из трёх 3d принтера. То есть для оси Z две направляющие. И для оси X две направляющие. Ось Y висит на алюминиевом профиле, довольно толстом тоже. И самодельные каретки из обычных шариковых подшипников. Это то, что было в гараже просто. На самом деле, вот эту часть надо было использовать на ось Z, при переделке это будет учтено.

Самодельный 3д принтер

В движение каретки приводятся так же моторами из сканеров, с родными редукторами, с родными ремнями. Вот здесь, правда, пришлось использовать редуктор из одного сканера, а мотор из другого, чтобы движение этой оси совпало по шагам с осью Y. На оси Z также стоит мотор из сканера. Он был униполярным, то есть из него торчало пять проводов, сейчас из него торчит четыре провода. Для этого пришлось перерезать там перемычку. С переделанным редуктором, который имеет возможность крутить вот такую шпильку м5. И этих шпилек две: одна с правой стороны, другая – с левой. Они между собой связаны ремнём.

Почему-то в других принтерах делают два мотора. Но мастер решил, что нет никакой сложности использовать ремень. Даже не понятно, зачем делают два мотора. Для того, чтобы отъюстировать ось, использовал подкладки из бумаги. То есть много маленьких бумажных листиков, которые подкладывал под точки опоры направляющих, для того, чтобы вывести их в параллель друг с другом. Они есть, как уже показал, вот здесь, вот тут, вот здесь. Так же такие подкладки используются для грубой настройки столика.

Электроника

Электроника самодельная. Её однозначно лучше купить, потому что в итоге получил очень много гемора. Но суть не в этом. Суть в том, что электроника сделана Arduino Uno китайский. Здесь с запасом стоят транзисторы полевые. Вот эти два даже с радиатором. Потому что раньше был аж на 200 Вт. И, разумеется, четыре драйвера стоит. Ардуино купить можно по этой ссылке.

На 3д принтере в настоящий момент отсутствует экструдер, точнее, его холодный конец. Есть только само сопло с нагревательным блоком. Всё это потому, что затеял его переделку под более лёгкий мотор. Изначально здесь был этот мотор, работало всё отлично. Чтобы иметь возможность побыстрее им мотылять, надо снизить вес. Плюс ко всему освободил этот мотор для одной из осей, и докупил к нему ещё один. Всё это сделано для того, чтобы в будущем сделать принтер несколько быстрее. Кстати о скоростях. Сканерные моторы на 12 В позволяют надёжно иметь скорость около 25-ти миллиметров в секунду. При большей скорости они могут начать терять шаги.

Столик для 3д принтера

В предыдущем видео вы могли видеть другой столик, он довольно больших размеров и сделан только из стекла. Но это большая проблема, потому что стекло трескается от сильного неравномерного нагрева. Поэтому мне от этого столика пришлось отказаться. Сделан из стекла от сканера, под него проложена стальная вязальная проволока. И с другой стороны, он в какой-то степени утеплён стеклолентой.

Второй столик значительно меньше, потому что был именно такого размера кусок металла. Уже сделан под заменяемое стекло. Его сюда можно прицепить на прищепках. Кстати говоря, оно тоже треснуло, оно изначально было в размер.

К этому стальному листу на винтиках прикручены обычные 5-ти Ваттные сопротивления. Держится на каретке при помощи вот таких подстроечных болтиках 3 шт., с навинченными на них гайками. Они сидят на фиксаторе резьбы, крутятся довольно туго. За счёт этого их можно настроить по отношению к осям принтера. Вот это одна из немногих напечатанных на этом принтере деталей. Это опора подшипника оси Z. Почему мастер её напечатал, потому что та, которая была сделана из дерева, имела довольно сильный перекос. За счёт чего на деталях, которые печатались на этом принтере, появлялась заметная неравномерность слоёв. То есть, при слоях в толщину 0,1 мм или 0,2 мм, выглядели они так, как будто толщина около 0,7. И прочность склеивания между слоями была низкой.

Одним из серьёзных недостатков данного 3д принтера является отсутствие концовиков. То есть, оси не знают, где начало, и приходится выставлять их вручную. По той причине, что можно центр принтера выставлять вручную в любое место, и таким образом печатать из одного G-code последовательно несколько деталей. Но выставлять ось Z вручную очень неудобно. Это каждый раз занимает минут 5 перед каждой печатью. Ещё одним недостатком, который свойственен очень многим принтерам, является то, что он открытый. То, что печатается, доступно любым сквознякам и доступно внешнему охлаждению комнатной температурой. А желательно для печати, чтобы его меньше скручивало, чтобы в нём было меньше внутренних напряжений, желательно принтер иметь закрытым и поддерживать внутри температуру около 70 градусов. Это то, что в будущем нужно исправлять. Нужно полностью переделывать принтер, делать его H-bot (эйч-ботом).

Направляющие (валы)

На что влияет. Плавность хода сопла, ровность слоев.

Варианты. Направляющих для Prusa i3 нужно ровно шесть штук. По две на каждую ось (X, Y, Z). Размеры следующие:

• 2 x 370мм (ось X)
• 2 x 350мм (ось Y)
• 2 x 320мм (ось Z)

Общепринятый стандарт для валов 3D-принтера — 8 мм. И гнаться за 10 или 12 мм смысла нет. Вес головы хотэнда не такой значительный, что бы на расстоянии в 370 мм гнуть вал.

Хотя, если у вас есть лишние деньги, можно извратиться и купить 12 миллиметровые валы. Вот только подшипники и подгонка пластиковых деталей потом выйдет дороговато.

Финансовый совет. Перфекционистам на заметку: рельсовые направляющие, конечно же, отличная штука. Но их стоимость даже в Китае откровенно пугает. Оставьте эту модернизацию на будущее.

К слову, валы можно купить как на AliExpress (тут или тут), так и по месту с тех же досок объявлений. Самый доступный вариант — отправиться на блошиный рынок и найти на разборке принтеров и старой оргтехники (МФУ, сканеры) шесть нормальных валов.

Главное, вооружитесь штангенциркулем. Все валы должны быть строго одного диаметра. Цена за штуку получится в районе 60 – 70 рублей.

Цена вопроса: 420 рублей (вариант блошинного рынка).

Принцип работы и разновидности

Печатающая головка 3-d принтера протягивает пруток пластика, разогревает его и выталкивает горячую массу через сопла.

Wade extruder

На картинке представлена упрощенная схема экструдера типа Wade. Устройство состоит из двух частей. Вверху расположен cold-end (холодный конец) – механизм, подающий пластик, внизу – hot-end (горячий конец), где материал разогревается и выдавливается через сопло.

Экструдер Боудэна

Существует и другая конструкция устройства, где холодная и горячая части разведены, а пластик поступает в hot-end по тефлоновой трубке. Такая модель, где cold end жестко закреплен на раме принтера, получила название Bowden extruder.

К ее несомненным достоинствам стоит отнести следующее:

Однако и недостатки имеются. Нить пластика на таком большом расстоянии может перекручиваться и даже запутываться. Решением этой проблемы может стать увеличение мощности двигателя колдэнда.

Cold end

Пруток филамента проталкивается вниз шестерней, приводящейся в движение электродвигателем с редуктором. Подающее колесо жестко крепится на валу двигателя, в то время как прижимной ролик не закреплен стационарно, а находится в плавающем положении и, благодаря пружине, может перемещаться. Такая конструкция позволяет нити пластика не застревать, если диаметр прутка на отдельных участках отклоняется от заданного размера.

Hot-end

Пластик поступает в нижнюю часть экструдера по металлической трубке. Именно здесь материал разогревается и в жидком виде вытекает через сопло. Нагревателем служит спираль из нихромовой проволоки, или пластина и один-два резистора, температура контролируется датчиком. Верхняя часть механизма должна предотвратить раннее нагревание филамента и не пропустить тепло вверх. В качестве изоляции используется термостойкий пластик или радиатор.

Итого

Своевременная прочистка сопла — необходимая для сохранения качества печати процедура, позволяющая получать качественные и относительно однородные по структуре детали с ровной поверхностью, без каверн и неровностей. Регулярно обслуживайте оборудование самостоятельно или обращайтесь к профессионалам.

Проведите ремонт, профилактику или апгрейд своего 3D-принтера в Сервисном центре Top 3D Shop — квалифицированный персонал, качественные материалы и гарантия на все работы к вашим услугам. Получить консультацию Узнайте больше о возможностях усовершенствовать ваше производство интеграцией нового оборудования:

Как устроен агрегат

Экструдер составлен из таких элементов:

• рамного основания, к которому крепится вся установка;
• привода;
• бункера для погрузки зерна;
• шнек-дозатора и привода к нему;
• нагнетающего шнека;
• цилиндра;
• приемной камеры;
• отрезного ножа;
• центра управления/контролера;
• двигателя;
• редуктора;
• манжеты;
• ремня;
• шайбы;
• гайки;
• регулировочного ключа.

Основная работа выполняется прессующим узлом. Он собирается из нагнетающего шнека, который вставляется внутрь сборного цилиндра. С помощью матрицы с отрезным ножом полученная масса обретает вид палочек либо жгутиков.

Нагнетающий шнек состоит из трех ступеней:

• входной части;
• средней части;
• выходного шнека;
• разогревающих шайб.

Все компоненты устанавливают на шпильке с левой резьбой. Деталь закрывается корпусом из металла. Шпонки передают вращение от главного вала до составного шнека. Всю конструкцию прикрепляют до несущей рамы, используя мощные болты. В корпусе есть окно с прикрепленным лотком.

Внутри самого корпуса есть несколько продольных пазов, перемещающих компоненты по оси шнека. Около выхода размещен регулировщик гранул. В его состав входят:

• носовой корпус;
• матрица (диск), что регулирует процесс с рукояткой;
• валик и нож, которые к матрице прижимает пружина.

Вращение валу с ножом — через поводок с пальцами. Готовые экструдаты выходят через носовой корпус и диск регулировки по отверстиям. Диск закрепляется в одном положении болтом, при изменении положения будет меняться температура и уровень давления в аппарате. Отслеживать температуру позволяет термопара, помещенная на корпус.

Работает от электросети, но появляются новые модели, работающие на жидком топливе. Разогрев происходит постепенно. На первом этапе, пока экструдер разогревается, в него загружается жмых либо мука. Зерно подают только тогда, когда система хорошо разогреется, оно разрывается и преобразовывается в палочки только при высоких температурах и сильном давлении.

Экструдер нити для 3D принтера

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Хочу поделиться своим опытом по сборке экструдера нити для 3D принтера. Нужно признаться что собирал я не спеша ввиду разных обстоятельств. Было допущено просто колоссальное число ошибок :)) Ценой как правило некоторых ошибок было как деньги так и время. В первую очередь механика оказалось для меня самым сложным. Из за отсутствия центрирования шнека скрежет по гильзе совершенно огорчал меня и заставлял каждый раз переделывать механику. Самым оптимальным для меня оказалось это монтаж шнека непосредственно в редуктор без каких либо дополнительных подшипников.

И так давайте посмотрим что получилось:

Был использован мотор nema34 и редуктор. При работе с такими мощностями нужно быть аккуратным и допускать подобных ошибок

В Android приложении реализаций mqtt протокола имелась, что значительно облегчило мне жизнь.

Работу узлов можно посмотреть на видео

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Производство

Ручной экструдер для полипропилена своими руками – это один из простых способов приобретения подобного агрегата. Следует отметить, что процесс сборки не так сложен, как может показаться, и вполне по силам любому.

Производство экструдеров довольно интересный процесс, напрямую зависящий от конфигурации и назначения агрегата. Производственные различия:

• количество рабочих камер;
• наличие дополнительных систем;
• конструктивное исполнение элементов.

Единственное что неизменно – цилиндрическая форма. На сегодняшний день она полагается наиболее технологичной, а потому остается собой.

Экструдер для больших объемов корма

Данный аппарат состоит из:

• Принимающего бункера,
• Двигателя и привода,
• Рамы,
• Редуктора,
• Манжет,
• Режущего узла,
• Дозирующего шнека с приводом,
• Цилиндра.

Камера прессующего узла — цилиндр, в который вставлен нагнетающий шнек. Разделяется шнек на три части: начальную, среднюю и выводную. Для большей прочности каждую из них закрепляют при помощи шпильки с левой резьбой. Узел закрывают корпусом из стального листа.

Раму сваривают из уголка или отрезов трубы. Размеры зависят от планируемых объемов перерабатываемого сырья и длины цилиндра. Прессующий узел устанавливается на раму, и крепится несколькими болтами. Далее приступают к изготовлению приемного бункера. Обычно его сваривают из стальных листов, а в нижней части делают отверстие, под которое ставят лоток. Через него сырьё поступает из приемника в шнек нагнетателя. Для перемещения зерна в нижней части корпуса делают продольные выемки. В конце шнекового отдела устанавливается режущий узел для регулирования размера гранул. В него входят:

Прижатие ножей к матрице осуществляет пружина, а вращение вала происходит при помощи привода и поводка. Готовый продукт выходит через отверстия в матрице, и обрезается ножами по заданным параметрам.

Экструдер для кормов обрабатывает зерно только при высоких температурах, создаваемых работой двигателя и редуктора.

С валом и носовым корпусом они соединяются цепным приводом, и крепятся к раме. Для безопасности электрический узел можно также закрыть стальными манжетами. Регулирование температуры осуществляется изменением положения матрицы, а контроль — термометром. Устанавливают его рядом с режущим элементом.

Не-FDM 3D-печать

Большинство людей, даже убежденные любители, не имеют непосредственного доступа к другим технологиям 3D-печати для изготовления шестеренок. Между тем такие сервисы существуют и могут помочь.

SLA – отличная технология для профессионального прототипирования шестеренок. Печатаемые слои не видны, в результате процесса можно получать очень мелкие детали. С другой стороны, детали получаются дорогими и несколько хрупкими. Если вы используете этот процесс для прототипирования будущей литой модели, проблем с ее извлечением не возникнет. Делайте деталь сплошной, а то она непременно сломается!

SLS – очень точный процесс, в результате которого получаются прочные детали. Технология не требует подпорок для нависающих структур. Можно создавать сложные и подробные изделия, лучше со стенками толщиной до четверти дюйма. Слои печати также почти невидимы... НО, шершавая поверхность (потому что технология основана на порошковой печати) крайне склонна к износу. Требуется очень мощная смазка, и многие вообще не рекомендуют SLS-шестеренки для приложений длительного пользования.

Технология BinderJet хороша для детализированных и точных многоцветных декоративных или не конструкционных деталей. Подойдет для получения деталей безумных цветов, впрочем, очень хрупких и зернистых, так что это не то, что требуется для функциональных шестеренок.

Другие статьи и проекты автора:

Какие проблемы нас поджидают в процессе самостоятельной сборки?

Можно выделить целый ряд сложностей:

• первое и самое очевидное – собрать устройство без зазоров. Даже с небольшими шатаниями каркаса принтер будет работать некорректно;
• недорогие самодельные устройства может заклинить. Это вытекает из первой проблемы. К сожалению, дешево и надежно бывает очень редко;
• третья проблема – это возня с контроллерами. Их работа может быть ненадежна, со множеством сбоев;
• не стоит ожидать от самодельной печатающей головки превосходных результатов в точности. Изготавливаемые детали будут хуже, чем у принтеров от производителя.

Экструзионные линии

В условиях промышленных предприятий экструзионное оборудование следует рассматривать в качестве главного компонента линии по осуществлению этого процесса. Помимо основного оборудования — экструдера она включает и целый набор других механизмов и устройств:

• намоточные и отрезочные механизмы. Они используются для приведения изделий в необходимый для складского хранения и транспортировки вид;
• маркирующие и ламинирующие системы различного принципа действия;
• механизмы протяжки готовых профилей;
• система охлаждения. Её установка выполняется на выходе экструдера, чтобы повысить скорость процесса полимеризации готовых изделий. Эти системы могут быть различного типа — воздушные или в виде охлаждающей ванны;
• система подготовки и загрузки сырья. В отдельных случаях полуфабрикат необходимо предварительно подвергнуть процедуре просушивания и последующей калибровке перед тем, как подавать его в загрузочный бункер.

В составе оборудования могут использоваться и другие механизмы, а также применяться технологические устройства для автоматизации непрерывного процесса производства.