Почему первый 3D-принтер стоит собирать самому
- Это дешевле, чем приобрести уже собранный на месте
- Это быстрее, чем ждать из Китая Anet A8 за 109$ (далее — обычный стиральный порошок3D-принтер)
- Это более качественно (при некривых руках ;-)
Ну и наконец, рано или поздно Вы столкнетесь с необходимостью ремонта/модификации принтера и практиктические навыки по данным устройствам все-равно придется осваивать.
Причем в самый неподходящий момент.
А учитывая, что впереди были новогодние праздники и долгие карантинныезимние вечера,
я за два дня в трех местных магазинах приобрел все необходимые комплектующие, которые обошлись в те-же 109 долларов.
И только благодаря «Марсианскому правилу» итоговая сумма выросла всего на три вечнозеленых.
Но вопреки широко известному по фильму скотчу я использовал синюю (а как-же без нее) изоленту и пластиковые стяжки.
В общем, если Вы только думаете собирать 3D-принтер — добро пожаловать под кат,
где будут мои соображения по поводу конструкции и сборки некоторых узлов.
Ибо подробных инструкций по сборке в интернете и так полно.
Итак, начнем с Марсианского правила — после покупки всех необходимых комплектующих, считайте что Вы на красной планете, и следующая ракета с Земли будет через пол-года.
Благодаря этому я избежал увеличения стоимости устройства по краней мере в полтора раза и таки улучшил качество механической части.
Единственное, что можно себе позвольть — пойти в соседние промтовары или открутить запчасть от любимого луноходавелика ;-)
Далее речь пойдет о сборке Prusa-совместимого принтера Graber I3, но равно касается любого устройства на основе платы управления RAMPS 1.4+Arduino Mega 2560.
Пойдем от ~печки~корпуса — тут стоит отбросить эстетику напрочь и представить что Вы взялись за него рукой и начали шатать.
Правильно! Без должной механической прочности придется либо каждый раз выставлять уровень стола принтера, либо прикрутить его саморезами к кухонной столешнице;-)
С этой точки зрения наличие высокого короба в основании добавляет жесткости по сравнению с оригинальным грабером или Аннушкой.
Но второй раз со старта я-бы собирал уже RepRap Mendel
Да, корпус из фанеры, как у меня придется подвергнуть при сборке покраске, напилингу и засверлингу, главное не прослабить посадочные места дав место люфтам.
Красить лучше акриловыми лаками — они не воняют, если только их версия не аэрозольная.
Ну и конечно, фанера предпочтительней металла с точки зрения акустического комфорта.
Единственный минус выбранной АТХ-версии корпуса — неудобное вертикальное положение экрана против оригинальной версии Грабера:
Плюсы — лучше прочность, можно не заморачиваться с укладкой проводов и креплением платы управления, использование дешевых блоков питания ATX.
Так мы подошли ко второму краеугольному вопросу — ПИТАНИЮ.
Наш 12-вольтовый блок должен обеспечивать ток 20А.
Помните как Вы выыбирали БП для игрового/учебного/рабочего ПК?
По весу!
Скажу сразу, если покупать новый блок питания из магазина — не легче 1 кило и заявленная мощность от 400Вт.
Если Б/У — смотрите на ток и перед использованием следует снять крышку и выдуть всю пыль компрессором — на шиномонтаже вам за три рубля ее выдуют вместе с тараканами ;-)
Идем дальше, компьютерщики/ 3D-шники клевые ребята, но иногда забывают закон Ома, подключив на RAMPS питание одним, Карл проводом AWG-20 (сечение ~0.5 мм кв.)
Я сделал правильно, и совершил ошибку!!!
На горячем столе мощностью 120Вт ток в 10А просто расплавил разьем питания
Пришлось его демонтировать и запаять провода.
Да, о паяльниках — мощности 60Вт — решительно мало: ни дедовский с медным (тольстым) жалом, ни современный с терморегулятором не смогли растопить припой в процессе пайки акустического провода сечением 1.5 квадрата к горячему столу.
Пришлось раскопать из кладовки топор войны:
Но не будет криминалом использование провода в 1 квадрат и пайка не 3, а 2 скрученных жил AWG-20 от блока питания, тогда 60Вт хватит.
Продолжаем тему закона Ома — Вы уже приобрели «дешевые» шаговые двигатели NEMA-17, самое время теперь посмотреть на ток потребления обмоток.
Стандарная модель 1.66(1.7)А, усиленная — 2(2.1)А, «тихая/дешевая» — 1.33А, у меня последняя.
Ток, выдаваемый обычным драйвером 4988 — до 2Ампер (даже дока не говорит на обмотку или в целом ;-)
Вроде все Ок, но на оси Z два двигателя и RAMPS, да и другие платы управления явно содержат два разьема для их параллельного включения.
Нет, не страшно если на максимальном токе у Вас обуглятся резисторы R100 (есть платы с R50 на вдвое меньший ток).
И даже не в том, что двигатели недополучают мощность (у меня везде кроме оси Z выставлено 0.75А)
Просто при таком включении характеристики двигателей должны совпадать АБСОЛЮТНО, иначе возможен клин/пропуск шагов на определенных режимах.
Прошивка REPETIER с этим не справилась вообще, MARLIN через раз сбивался на этапе перемещения экструдера из парковочного положения в начале печати.
Не помогла ни перетасовка двигателей, ни драйверов.
Ось Z с двумя моторами спасает лишь их последовательное включение:
И о, чудо, все заработало не на 2амперах, а на тех-же 0.75 как и остальные оси!
Кто-то может меня упрекнуть в недостаточной аккуратности сборки осей, и как следствие большому требуемому усилию на Z-валах.
Отвечу — на выключенном принтере рукой покрутите правый/левый вал — что произойдет со свободным?
Правильно, у большинства он останется без движения, у меня-же при параллельном включении за счет самоиндукции второй вал тоже крутился.
Да, о валах — обычно, Graber рассчитан на хозмаговские резьбовые шпильки м5 с шагом 0.8 мм.
Смазывать их следует любой пастообразной смазкой для подшипников — шрус, «синей» для игольчатых подшипников, графиткой да хот солидолом!
В общем, Вам путь в дедушкин гараж/на авторынок, а еще лучше взять смазку от луноходавелоцепи.
Можно конечно еще приобрести гламурный белый Molycote-DX, но это дело вкуса.
Да, тут меня в первый раз спасло «Марсианское правило» — я запорол гнезда гаек левой каретки оси Z
- при прогоне дрелью резьба коснулась несоосных отверстий боковых накладок — стружка-клин-fail.
Чуть не побежал покупать 3D-эшные пластиковые каретки оси X/Z и «обычные» трапецевидные шпильки/гайки
Но нет, оказалось, можно выбросить лишние/неправильные накладки, а между элементами фанерной каретки прекрасно зажимаются гайки на м6:
К слову, в местном хозмаге не оказалось шпилек из нержавейки — взял обычные, оцинкованные.
Немного сточил резьбу напильником, дабы они входили в пятимиллиметровые муфты и бинго!
Плюсы такого тюнинга получаем нормально считаемый шаг резьбы 1 мм и то, что в муфту шаговика зажимается не резьбовая, а цилиндрическая часть!
Да, рекомендую перед сборкой рассверлить крепежные отверстия двигателей оси Z сверлом на 5 — расстояние между направляющей и резьбовой шпилькой немного разнится в креплении и каретках!
В итоге это приводит к тому, что при движении по оси Z верхние концы шпилек движутся по круговой орбите, а экструдер ходит ходуном.
В общем, нужно подбирать положение двигателей дабы шпильки при вращени осей (через меню принтера) оставались на одной оси.
Кроме того, рассверлингу подверглись многие крепежные отверстия, ибо гнезда в фанере моей версии принтера вырезаны под гайку м5.
Не забывайте при сверлении с обратной стороны прижимать дощечку, иначе сколы фанеры могут оказаться катастрофическими.
Одним словом, основа корпуса собрана на пятимиллиметровых болтах!!!
Ага, а пресловутая левая каретка собрана вообще на стяжках:
Дело в том, что со шпильками на 6 мм и винтами крепления на 4 обнаружилось касание их резьбовых частей.
Я не стал ставить 3 мм винты и уповать на пол-миллиметра, а использовал стяжки.
Это действительно уникальный крепеж, заменивший используемую когда-то проволоку.
Единственное, что стяжки не выдерживают — это гидроудары в дачном водопроводе;-)
Так что будете лететь на Марс — захватите побольше стяжек!
Теперь перемещаемся на саму плату управления, а точнее к драйверам шаговых двигателей и их настроке.
Болеее конкретно поговорим о борьбе с шумом.
Кто-то ставит недешевые драйверы TMC2100 в «тихом» режиме (их кстати нужно только два — на оси X и Y)
Но рельно все дело в психоакустике:
А теперь посчитаем — при микрошаге 1/16, скорости перемещения каретки 60 мм/с и 20-зубчатой шестерне с 2-мм шагом ремня у нас получится частота 4800Гц!!!
OMG! Это-же пиковая частота восприятия!!!
Можно удвоить микрошаг (а заодно и ток дабы избежать пропуска шагов), поставив DRV8825? тем самым сместив частотный диапазон вверх.
А можно показать шуму средний палецджампер перейдя на микрошаг ¼.
Кончно, можно вообще убрать микрошаги, и остановиться на точности позиционирования осей X, Y 0.2 мм.
Для большинства задач этого достаточно, принтер начнет «басить» на 300Гц.
Но все дело в индивидуальных предпочтениях и восприятии звука — поэкспериментируйте с меньшим делителем микрошага и подберите свою комфортную частоту!
А вот где действительно стоит использовать DRV8825 с микрошагом 1/32, так это стандартный экструдер MK8!
Если посчитать то с филаментом диаметром 1.75 мм и зубчатым роликом 11 мм, на стандартном сопле 0.4 мм и делителе 16 мы получим 0.2 мм столбик пластика на один шаг!!!
Такая замена оправдана лишь после настройки усилия прижима, температуры экструдера, типа пластика и тока шагового двигателя!
Если Вы не можете обеспечить нормальную работу системы подачи без щелчков и с током меньше половины от номинального на шаговике, данный путь не подходит.
Тогда следует либо печатать редукторную систему подачи, либо купить «Титан», что перечит «Марсианскому правилу».
Улучшилось-ли от такого тюнинга качество?
По крайней мере, поддержки стали отделяться без приложения черезмерных усилий, что уже показатель.
Для печати шестеренок и других деталей системы RepRap (частично самовоспроизводящийся принтер) требуется достичь определенного качества печати.
Но достигнув его, необходимость в вышеуказанном пункте отпадает ;-)
Ок, вторая наиболее ответственная часть после сборки/настройки оси X/Z — стол для печати!!!
Вот тут я не то что-бы против фанеры, но и не за!
Может влияла близость нагревательного элемента, пусть и закрытого термоизоляцией, может то, что я не покрасил фанерную основу серебрянкой, а может три подшипника вместо четырех.
В общем уровень стола гулял постоянно, непредсказуемо и на 0.2 мм!
И если-бы не «Марсианское правило», был-бы куплен автоуровень.
Одним словом, вооружившись болгаркой я соорудил стол на 4 подшипника из сендвича алюминий-полиэтилен-алюминий:
Теперь стол гуляет не более, чем на 0.05 мм (проверял щупами для регулировки клапанов) и я его даже не корректирую для слоя 0.20/0.30 мм.
Да, пружины сотят мегажесткие, в качестве верхней опоры/направлющих пружин взял латунные регулировочные винты от того-же стола.
И стекло стола, оно 4-мм, ибо это основной его жесткий элемент (1.5-мм текстолит нагревателя «гуляет» и гнется как хочет).
Зажимы желательно ставить максимально близко к углам, но это мешает контролю/настройке зазора!
А да, оси у меня оказались длиннее, я их резать не стал, а зафиксировал стяжками — так надежней!
Область печати получилась 190×180х180 (XYZ).
Можно конечно радикально все переделать (сделать ниже стол, изменить крепления ремня на нем, иначе расположить экструдер), но меня пока устраивает.
И пара слов о прошивках — я насчитал 8 разных наименований, но попробовал всего три:
- TeaCup — хорош для систем на контроллерах с малым обьемом памяти (Arduino Leonardo)
- Reptier — имеет удобный онлайн-конфигуратор, может использоваться опционально как фрезер или станок лазерной резки (при замене экструдера на соответствующий инструмент).
- Marlin
Поначалу схватился за вторую версию Марлина, рассчитывая перейти с Arduino Mega на давно пылящийся в ящике Due, но прошивка тяжелая как при компиляции, так и для 8-битного Atmega2560.
Потом застрял с движками в Repetir.
Teacup расмотрел между рюмками чаю ;-) — не нашев как быстро запустить экран 2004 — бросил эту затею.
Ну и вернулся к Марлину версии 1.1.9, загрузив отдельно примеры прошивок с github.
Мне подошел свежий вариант от алиэкспресовского Prusa_i3_MKS_Gen_2Z_V1.2, поставил только свои размеры стола, шаги и инвертировал напраление Y.
Вот в общем-то и все мои заметки/замечания.
Да, еще ответственно следует отнестись к выбору филамента.
Не стоит печатать из говна Либератор!
Конечно, наверняка вы уже приобрели моток ABS вместе с остальными комплектующими, но лучше отложите его на потом, а для начала возьмите PETj, coPET или PLA.
Я сразу приобрел соPET.
Дело в том, что указанные пластики не столь требовательны по параметрам и условиям печати как ABS.
Кто-то даже печатает ими на принтерах без подогрева стола!
ABS хорош лишь ценой, но если печатать в жилом помещении не под вытяжкой — аромат будет еще тот.
Да и поговаривают о вреде для здоровья от его испарений, а нагрев стола до нужных 100–110 градусов Цельсия требует титанического терпения.
К слову, у меня прямо «Запорожец» получился, до сотни разгоняетсягреет минут 10, до 120 — никак;-)
Итак, отпечатав моток филамента, я уже почти заказал второй такой-же, но нашел ABS+ вдвое дешевле!
На нем деталь не так ведет (по сравнению с обычным ABS), температура стола 90–100 градусов цельсия, и даже первая модель таки отпечаталась хотя и с отрывом краев.
После чего была сооружена вытяжка с угольным фильтром, новый держатель катушки и обдув силовых транзисторов RAMPS-а.
И даже края деталей стали липнуть лучше.
Казалось-бы, ABS+ это абсолютный плюс, но нет!
На третьей модели края детали поднялись вместе с 4-мм стеклом, которое предсказуемо лопнуло посередине!!!
Может виной стал дефект стекла, но проверять уже как-то не хотелось.
Поэтому мой выбор — PET-пластики (PETj, coPET и иже с ними) — стол можно не греть вообще (при использовании обычного клеящего карандаша на основе PVP)
Я грею его для первого слоя до 75 градусов цельсия, потом — 70 дабы избежать отклеивания высоких деталей.
Температура экструдера — 240 градусов всегда, полный обдув со второго слоя, скорость — 60 мм/c.
Если печатаю вечером — ставлю скорость 40 мм/с, ибо на шестидесяти в тумбочку под принтером вселяется дух черного 3D-эшника и начинает хлопать дверцами ;-)
Да, PET — он пищевой — смело можно печатать кружки, детские игрушки.
Сколько времени все заняло?
До первой печати (сверху) — неделя, до адекватного кубика XYZ, устраивающего меня по всем параметрам — три
Стал-бы я делать все это во второй раз?
Разве что RepRap Mendel V2, но под стол с областью печати 300×300 мм.
Ибо каждый падаван должен собрать свой первый световой меч3Dпринтер сам!
И да прибудет с Вами Сила3Dtoday!
