В статье будет разобран пример, как можно собрать недорогой 3D принтер с вложениями всего 60-70 долларов. В качестве силовых элементов здесь используются самые дешевые двигатели типа 28Byj-48. А что касается электроники, так все задачи выполняет Ramps 1.4 под управлением Arduino . Автором проекта стал парень из Германии, которому 16 лет.
Рабочее пространство принтера составляет 10x10x10 см, а его скорость равна 20 мм/с.

Материалы и инструменты для изготовления:
- одна плата Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4;
- 4 драйвера шаговых двигателей (A4988);
- 4 шаговых двигателя типа 28byj-48;
- 3 концевых выключателя (оптических);
- шаговый двигатель типа Nema 17;
- экструдер типа E3D-V5 Aliexpress (или более дорогой E3D-V6 Aliexpress);

Еще понадобятся МДФ плиты разных размеров, подшипники и другие элементы.

Также для сборки нужно будет распечатать несколько элементов на 3D принтере. Помимо всего прочего понадобятся отвертки, гаечные ключи и другой инструмент.

Процесс сборки:

Шаг первый. Переделываем шаговый двигатель
Шаговый двигатель из униполярного нужно переделать в биполярный. Для этого на двигателе 28BYJ-48 нужно открыть пластиковую крышку. Далее нужно найти красный кабель и удалить его, а контактную дорожку разомкнуть. Как это сделать, можно увидеть на фото.
Контакты нужно расположить следующим образом: голубой --> желтый --> оранжевый --> розовый.
После такой модификации двигатель можно будет напрямую подключать к контактам Arduino Ramps 1.4.

Шаг второй. Устройство оси Y
Для создания оси Y сперва нужно склеить две плиты. После этого на изготовленную основу устанавливаются распечатанные элементы «Motor» и «Z-Motor». Элементы крепятся к плитам с помощью винтов. Далее в пазы нужно установить моторы, и затем подшипники типа LM8UU. На двигатель устанавливается шкив, а возле него подшипник типа 624zz. Чтобы зафиксировать подшипники LM8UU, нужно использовать пластиковые стяжки.
Теперь можно установить направляющие длиной 17.5 см и толщиной 8 мм.
В заключение через «Y-ends» натягивается ремень и устанавливается концевой выключатель.

Шаг третий. Создаем ось X
Для того чтобы создать ось Х в деталь «X-End» нужно установить два болта M4x45. Затем можно подключать двигатель, как это сделать, можно увидеть на рисунках. Как и в первом случае, теперь нужно натянуть ремень и установить концевой переключатель.
Экструдер крепится с помощью двух болтов с гайками размером M3x25.

Шаг четвертый. Ось Z
Для сборки этой оси нужно взять элементы «X-Carriage» и «X-Ends», в них устанавливаются подшипники LM8UU. Далее конструкция устанавливается на направляющих 17.5 см (Ось X) и 21см (Ось Z). На заключительном этапе резьбовой вал соединяется с мотором.

Шаг пятый. Стол для печати
Для того чтобы сделать стол, нужно взять плиту размером 20х13 и просверлить в ней четыре отверстия диаметром по 3 мм. Далее закручивается четыре болта размером M3x25.

Шаг шестой. Завершающий этап сборки.
Сборку принтера нужно производить так, как указано на картинках. Если на предыдущих шагах сборка была произведена качественно, то теперь собрать принтер целиком не составит большого труда.
самоделки .

Шаг восьмой. Процесс распечатки
После того как была выполнена калибровка устройства, на нем удалось распечатать образцы куба размером 1x1x1 см. При работе устройства была замечена проблема - перегрев двигателей, в результате этого слои сильно смещались. Чтобы решить эту проблему, нужно использовать двигатели типа A4988 с микрошагом 1/16, а силу тока настроить на самое малое значение. Помимо этого можно еще переделать прошивку, тем самым добиться более высокого качества.

Вот таким вот несложным образом можно собрать недорогой 3D принтер. Если вложить немного больше средств, то устройство выйдет довольно качественным и долговечным.

Скачать самые новые версии 3D узлов можно по

Мне периодически задают вопросы по "малинкам", "апельсинкам" и тому, куда это вообще и зачем. И тут я начинаю понимать, что перед тем, как писать "узкие" инструкции по настройке, неплохо было бы вкратце рассказать о том, как эта кухня вообще работает, снизу вверх и слева направо. Лучше поздно, чем никогда, поэтому вашему вниманию предлагается некое подобие ликбеза по ардуинам, рампсам и другим страшным словам.

Тому, что у нас сейчас есть возможность за разумные деньги купить или собрать собственный FDM 3D-принтер, мы обязаны движению RepRap. Не буду сейчас о его истории и идеологии - нам сейчас важно то, что именно в рамках RepRap сформировался определенный "джентльменский набор" железа и софта.

Чтобы не повторяться, скажу один раз: в рамках данного материала я рассматриваю только "обычные" FDM 3D принтеры, не уделяя внимания промышленным проприетарным монстрам, это совершенно отдельная вселенная со своими законами. Бытовые устройства с "собственными" железом и софтом тоже остануться за рамками этой статьи. Далее под "3D принтером" я понимаю полностью или частично открытое устройство, "уши" которого торчат из RepRap.

Часть первая - 8 бит хватит всем.

Поговорим про восьмибитные микроконтроллеры Atmel с архитектурой AVR, применительно к 3D-печати. Исторически сложилось так, что "мозг" большинства принтеров - это восьмибитный микроконтроллер от Atmel с архитектурой AVR, в частности, ATmega 2560. А в этом виноват другой монументальный проект^ его название - Arduino. Программная его составляющая в данном случае не интереса - Arduino-код более прост для понимания новичками (по сравнению с обычным C/С++), но работает медленно, а ресурсы жрет как бесплатные.

Поэтому, когда ардуинщики упираются в нехватку производительности, они или бросают затею, или потихоньку превращаются в эмбеддеров ("классических" разработчиков микроконтроллерных устройств). При этом, кстати, "железо" Arduino бросать совершенно не обязательно - оно (в виде китайских клонов) дешевое и удобное, просто начинает рассматриваться не как Arduino, а как микроконтроллер с минимальной необходимой обвязкой.

По факту, Arduino IDE используется как удобный в установке набор из компилятора и программатора, "языком" Arduino в прошивках и не пахнет.

Но я немного отвлекся. Задача микроконтроллера - выдавать управляющие воздействия (осуществлять так называемый "ногодрыг") в соответствии с получаемыми инструкциями и показаниями датчиков. Очень важный момент: данные маломощные микроконтроллеры обладают всеми типичными чертами компьютера - в маленьком чипе есть процессор, оперативная память, постоянная память (FLASH и EEPROM). Но если ПК работает под управлением операционной системы (и она уже "разруливает" взаимодействие железа и многочисленных программ), то на "меге" у нас крутится ровно одна программа, работающая с железом напрямую. Это принципиально.

Часто можно услышать вопрос, почему не делают контроллеры 3D-принтеров на основе микрокомпьютера вроде того же Raspberry Pi. Казалось бы, вычислительной мощности вагон, можно сразу сделать и веб-интерфейс, и кучу удобных плюшек… Но! Тут мы вторгаемся в страшную область систем реального времени.

Википедия дает следующее определение: "Система, которая должна реагировать на события во внешней по отношению к системе среде или воздействовать на среду в рамках требуемых временных ограничений". Если совсем на пальцах: когда программа работает "на железе" непосредственно, программист полностью контролирует процесс и может быть уверен, что заложенные действия произойдут в нужной последовательности, и что на десятом повторении между ними не вклинится какое-то другое. А когда мы имеем дело с операционной системой, то она решает, когда исполнять пользовательскую программу, а когда отвлечься на работу с сетевым адаптером или экраном. Повлиять на работу ОС, конечно, можно. Но предсказуемую работу с требуемой точностью можно получить не в Windows, и не в Debian Linux (на вариациях которой в основном работают микро-пк), а в так называемой ОСРВ (операционная система реального времени, RTOS), изначально разработанной (или доработанной) для данных задач. Применение RTOS в RepRap на сегодняшний день - жуткая экзотика. А вот если заглянуть к разработчикам станков с ЧПУ, там уже нормальное явление.

Для примера - плата не на AVR, а на 32-битном NXP LPC1768. Smoothieboard называется. Мощи - уйма, функций - тоже.

А дело все в том, что на данном этапе развития RepRap, "8 бит хватит всем". Да, 8 бит, 16 МГц, 256 килобайт флеш-памяти и 8 килобайт оперативной. Если не всем, то очень многим. А тем, кому недостаточно (это бывает, например, при работе с микрошагом 1/32 и с графическим дисплеем, а также с дельта-принтерами, у которых относительно сложная математика расчета перемещений), в качестве решения предлагаются более продвинутые микроконтроллеры. Другая архитектура, больше памяти, больше вычислительной мощности. И софт все равно в основном работает "на железе", хотя, некоторые заигрывания с RTOS маячат на горизонте.

Marlin и Mega: частота сигнала STEP

Прежде чем переходить ко второй части и начинать разговор об электронике RepRap. Я хочу попытаться разобраться с одним спорным моментом - потенциальных проблемах с микрошагом 1/32. Если теоретически прикинуть, то исходя из технических возможностей платформу её производительности не должно хватать для перемещения со скоростью выше 125 мм/с.

Для проверки этого продположения я построил "тестовый стенд", подключил логический анализатор, и стал экспериментировать. "Стенд" представляет собой классический бутерброд "Mega+RAMPS" с переделанным пятивольтовым питанием, установлен один драйвер DRV8825 (1/32). Двигатель и ток упоминать смысла нет - результаты полностью идентичны при "полном" подключении, при наличии драйвера и отсутствии двигателя, при отсутствии и драйвера и двигателя.

Анализатор - китайский клон Saleae Logic, подключен к пину STEP драйвера. Прошивка Marlin 1.0.2 настроена следующим образом: максимальная скорость 1000 мм/с на ось, CoreXY, 160 шагов на мм (это для двигателя с шагом 1.8", 20-зубого шкива, ремня GT2 и дробления 1/32).

Методика эксперимента

Задаем маленькое ускорение (100 мм/с) и запускаем перемещение по оси X на 1000 мм с различными целевыми скоростями. Например, G-код G1 X1000 F20000. 20000 - это скорость в мм/мин, 333.3(3) мм/с. И смотрим, что у нас с импульсами STEP.

Общие результаты

То есть, отталкиваясь от частоты прерываний в 10 КГц, мы получаем эффективную частоту до 40 КГц. Применив к этому немножко арифметики, получаем вот что:

до 62.5 мм/с - один шаг на прерывание;
до 125 мм/с - два шага на прерывание;
до 250 мм/с - четыре шага на прерывание.

Это теория. А что на практике? А если задать больше 250 мм/с? Ну, хорошо, даю G1 X1000 F20000 (333.3(3) мм/с) и анализирую полученное. Измеренная частота импульсов при этом составляет почти 40 КГц (250 мм/с). Логично.

На скорости выше 10000 мм/мин (166,6(6) мм/с) я стабильно получаю провалы в тактировании. На обоих движках синхронно (напомню, CoreXY). Длятся они 33 мс, находятся примерно за 0.1 с до начала снижения скорости. Иногда такой же провал есть в начале движения - через 0.1 после завершения набора скорости. Вообще, есть подозрение, что он устойчиво пропадает на скорости до 125 мм/с - то есть, когда не применяются 4 шага на прерывание, но это только подозрение.

Как интерпретировать этот результат - я не знаю. С какими-то внешними воздействиями она не коррелирует - с общением по последовательному порту не совпадает, прошивка собрана без поддержки всяких дисплеев и SD-карт.

Мысли

1. Если не пытаться что-то нашаманить с Marlin, потолок скорости (1.8", 1/32, 20 зубов, GT2) - 250 мм/с.
2. На скоростях выше 125 мм/с (гипотетически) есть глюк с провалом тактирования. Где и как он будет проявляться в реальной работе - я предсказать не могу.
3. В более сложных условиях (когда процессор что-то усиленно считает) точно будет не лучше, а скорее - хуже. Насколько - вопрос для куда более монументального исследования, ведь придется сопоставлять запланированные программой перемещения с реально выданными (и захваченными) импульсами - на это у меня пороху не хватит.

Часть 2. Шаговый квартет.

Во второй части речь пойдет о том, как описанный ранее микроконтроллер управляет шаговыми двигателями.

Move it!

В «прямоугольных» принтерах нужно обеспечить перемещение по трем осям. Допустим, двигать печатающую головку по X и Z, а стол с моделью - по Y. Это, например, привычный, любимый китайскими продавцами и нашими покупателями Prusa i3. Или Mendel. Можно двигать голову только по X, а стол - по Y и Z. Это, например, Felix. Я практически сразу как вляпался в 3D-печать (с МС5, у которого XY-стол и Z-голова), так стал поклонником перемещения головы по X и Y, а стола - по Z. Это кинематика Ultimaker, H-Bot, CoreXY.

Короче, вариантов много. Давайте для простоты считать, что у нас три мотора, каждый из которых отвечает за движение чего-нибудь по одной из осей в пространстве, согласно декартовой системе координат. У «прюши» за вертикальное перемещение отвечают два двигателя, суть явления это не меняет. Итак, три мотора. Почему в заголовке квартет? Потому что надо еще пластик подавать.

В ногу

Традиционно используются шаговые двигатели. Их фишка - хитрая конструкция обмоток статора, в роторе используется постоянный магнит (то есть, контактов, касающихся ротора нет - ничего не стирается и не искрит). Шаговый двигатель, согласно своему названию, двигается дискретно. Наиболее распространенный в рамках RepRap образчик имеет типоразмер NEMA17 (по сути, регламентируется посадочное место - четыре крепежных отверстия и выступ с валом, плюс два габарита, длина может варьироваться), оснащен двумя обмотками (4 провода), а полный оборот его состоит из 200 шагов (1.8 градуса на шаг).

В простейшем случае, вращение шагового двигателя осуществляется путем последовательной активации обмоток. Под активацией понимается приложение к обмотке напряжения питания прямой или обратной полярности. При этом схема управления (драйвер) должна не только уметь коммутировать «плюс» и «минус», но и ограничивать потребляемый обмотками ток. Режим с коммутацией полного тока называется полношаговым, и у него есть весомый недостаток - на низких скоростях двигатель жутко дергается, на чуть более высоких - начинает греметь. В общем, ничего хорошего. Для увеличения плавности движения (точность не увеличивается, дискретность полных шагов никуда не пропадает!) применяется микрошаговый режим управления. Он заключается в том, что ограничение тока, подаваемого на обмотки, изменяется по синусоиде. То есть, на один реальный шаг приходится некоторое количество промежуточных состояний - микрошагов.

Для реализации микрошагового управления двигателями применяются специализированные микросхемы. В рамках RepRap их две - A4988 и DRV8825 (модули на основе этих микросхем обычно называются так же). Плюс, осторожно сюда начинают проникать хитроумные TMC2100. Драйверы шаговых двигателей традиционно выполняются в виде модулей с ножками, но бывают и напаяны на плату. Второй вариант с первого взгляда менее удобен (нет возможности изменить тип драйвера, да и при выходе оного из строя возникает внезапный геморрой), но плюсы тоже имеются - на продвинутых платах обычно реализуется программное управление током двигателей, а на многослойных платах с нормальной разводкой запаянные драйверы охлаждаются через «пузо» чипа на теплоотводный слой платы.

Но, опять же, говоря о самом распространенном варианте - микросхема драйвера на собственной печатной плате с ножками. На входе у нее три сигнала - STEP, DIR, ENABLE. Еще три вывода отвечают за конфигурацию микрошага. На них мы подаем или не подаем логическую единицу, устанавливая или снимая джамперы (перемычки). Логика микрошага прячется внутри чипа, нам туда влезать не надо. Можно запомнить только одно - ENABLE разрешает работу драйвера, DIR определяет направление вращения, а импульс, поданный на STEP, говорит драйверу о том, что необходимо сделать один микрошаг (в соответствии с заданной джамперами конфигурацией).

Основное отличие DRV8825 от A4988 - поддержка дробления шага 1/32. Есть другие тонкости, но для начала достаточно этого. Да, модули с этими чипами вставляются в колодки управляющей платы по-разному. Ну, так получилось с точки зрения оптимальной разводки плат модулей. А неопытные пользователи жгут.

В общем случае, чем выше значение дробления, тем плавнее и тише работают двигатели. Но при этом увеличивается нагрузка на «ногодрыг» - ведь выдавать STEP приходится чаще. О проблемах при работе на 1/16 лично мне не известно, а вот когда возникает желание полностью перейти на 1/32, уже может возникнуть нехватка производительности «меги». Особняком тут стоят TMC2100. Это драйверы, которые принимают сигнал STEP с частотой как для 1/16, а сами «додумывают» до 1/256. В результате имеем плавную бесшумную работу, но не без недостатков. Во-первых, модули на TMC2100 стоят дорого. Во-вторых, лично у меня (на самодельном CoreXY под названием Kubocore) с этими драйверами наблюдаются проблемы в виде пропуска шагов (соответственно, сбой позиционирования) при ускорениях выше 2000 - с DRV8825 такого нет.

Резюмируя в трех словах: на каждый драйвер нужно две ноги микроконтроллера, чтобы задать направление и выдавать импульс микрошага. Вход разрешения работы драйвера обычно общий на все оси - кнопка отключения двигателей в Repetier-Host как раз одна. Микрошаг - это хорошо с точки зрения плавности движений и борьбы с резонансами и вибрацией. Ограничение максимального тока двигателей надо настраивать с помощью подстроечных резисторов на модулях драйверов. При превышении тока мы получим чрезмерный нагрев драйверов и двигателей, при недостаточном токе будет пропуск шагов.

Спотыкач

В RepRap не предусмотрено обратной связи по положению. То есть, программа управляющего контроллера не знает, где в данный момент находятся подвижные части принтера. Странно, конечно. Но при прямой механике и нормальных настройках это работает. Принтер перед началом печати перемещает все, что можно, в начальную позицию, и от нее уже отталкивается во всех передвижениях. Так вот, противное явление пропуска шагов. Контроллер выдает драйверу импульсы, драйвер пытается провернуть ротор. Но при чрезмерной нагрузке (или недостаточном токе) происходит "отскок" - ротор начинает поворачиваться, а потом возвращается в исходное положение. Если это происходит на оси X или Y, мы получаем сдвиг слоя. На оси Z - принтер начинает "вмазывать" следующий слой в предыдущий, тоже ничего хорошего. Нередко пропуск происходит на экструдере (из-за забива сопла, чрезмерной подачи, недостаточной температуры, слишком малого расстояния до стола при начале печати), тогда мы имеем частично или полностью непропечатанные слои.

С тем, как проявляется пропуск шагов, все относительно понятно. Почему это происходит? Вот основные причины:

1. Слишком большая нагрузка. Например, перетянутый ремень. Или перекошенные направляющие. Или "убитые" подшипники.

2. Инерция. Чтобы быстро разогнать или затормозить тяжелый объект, нужно затратить больше усилий, чем при плавном изменении скорости. Поэтому сочетание больших ускорений с тяжелой кареткой (или столом) вполне может вызвать пропуск шагов при резком старте.

3. Неправильная настройка тока драйвера.

Последний пункт - вообще тема для отдельной статьи. Если вкратце - у каждого шагового двигателя есть такой параметр, как номинальный ток. Он для распространенных моторов находится в диапазоне 1.2 - 1.8 А. Так вот, при таком ограничении тока у вас должно все хорошо работать. Если нет - значит, двигатели перегружены. Если нет пропуска шагов с более низким ограничением - вообще прекрасно. При снижении тока относительно номинала уменьшается нагрев драйверов (а они могут перегреваться) и двигателей (больше 80 градусов не рекомендуется), плюс, снижается громкость "песни" шаговиков.

Часть 3. Горячка.

В первой части цикла я рассказывал о маленьких слабеньких 8-битных микроконтроллерах Atmel архитектуры AVR, конкретно - о Mega 2560, которая "рулит" большинством любительских 3D-принтеров. Вторая часть посвящена управлению шаговыми двигателями. Теперь - о нагревательных приборах.

Суть FDM (fused deposition modeling, торговая марка Stratasys, всем обычно до лампочки, но острожные люди придумали FFF - fused filament fabrication) в послойном наплавлении филамента. Наплавление происходит следующим образом: филамент должен расплавиться в определенной зоне хотэнда, и расплав, подталкиваемый твердой частью прутка, выдавливается через сопло. При движении печатающей головки происходит одновременное выдавливание филамента и приглаживание его к предыдущему слою концом сопла.

Казалось бы, все просто. Охлаждаем верхнюю часть трубки термобарьера, а нижнюю - нагреваем, и все хорошо. Но есть нюанс. Нужно с приличной точностью поддерживать температуру хотэнда, чтобы она гуляла лишь в небольших пределах. Иначе получим неприятный эффект - часть слоев печатается при более низкой температуре (филамент более вязкий), часть - при более высокой (более жидкий), а результат выглядит похожим на Z-вобблинг. И вот, у нас в полный рост встает вопрос стабилизации температуры нагревателя, обладающего очень маленькой инерцией - из-за малой теплоемкости любой внешний «чих» (сквозняк, вентилятор обдува, мало ли что еще) или ошибка регулирования моментально приводит к заметному изменению температур.

Здесь мы вторгаемся в чертоги дисциплины под названием ТАУ (теория автоматического управления). Не совсем моя специальность (айтишник, но выпускающая кафедра АСУ), но курс такой у нас был, с преподавателем, который показывал слайды на проекторе и периодически над ними угорал с комментариями: «Ой, доверил этим студентам лекции в электронный вид переводить, они тут таких косяков налепили, ну, ничего, вы разберетесь». Ладно, лирические воспоминания в сторону, поприветствуем ПИД-регулятор.

Нельзя писать про ПИД-регулирование без этой формулы. В рамках данной статьи она просто для красоты.

Очень рекомендую ознакомиться со статьей , там довольно доступно написано про ПИД-регулирование. Если же совсем упростить, то выглядит картина так: у нас есть некоторое целевое значение температуры. И с определенной частотой мы получаем текущее значение температуры, и нам необходимо выдать управляющее воздействие, чтобы уменьшить ошибку - разницу между текущим и целевым значением. Управляющее воздействие в данном случае - ШИМ-сигнал на затвор полевого транзистора (мосфета) нагревателя. От 0 до 255 «попугаев», где 255 - максимальная мощность. Для тех, кто не знает, что такое ШИМ - простейшее описание явления.

Итак. Каждый «такт» работы с нагревателем нам необходимо принять решение о выдаче от 0 до 255. Да, мы можем просто включать или выключать нагреватель, не заморачиваясь ШИМ. Допустим, температура выше 210 градусов - не включаем. Ниже 200 - включаем. Только в случае с нагревателем хотэнда такой разброс нас не устроит, придется поднимать частоту «тактов» работы, а это дополнительные прерывания, работа АЦП тоже не бесплатная, а у нас крайне ограниченные вычислительные ресурсы. В общем, надо управлять точнее. Поэтому ПИД-регулирование. П - пропорциональное, И - интегральное, Д - дифференциальное. Пропорциональная составляющая отвечает за «прямую» реакцию на отклонение, интегральная - за на накопленную ошибку, дифференциальная в ответе за обработку скорости изменения ошибки.

Если еще проще - ПИД-регулятор выдает управляющее воздействие в зависимости от текущего отклонения, с учетом «истории» и скорости изменения отклонения. Нечасто я слышу о калибровке ПИД-регулятора «марлина», но функция такая имеется, в результате мы получаем три коэффициента (пропорциональный, интегральный, дифференциальный) позволяющие наиболее точно управлять именно нашим нагревателем, а не сферическим в вакууме. Желающие могут почитать про код M303 .

График температуры хотэнда (Repetier-Host, Marlin)

Чтобы проиллюстрировать крайне низкую инерцию хотэнда, я на него просто дунул.

Ладно, это про хотэнд. Он есть у всех, если речь идет о FDM/FFF. Но некоторые любят погорячее, так возникает великий и ужасный, жгущий мосфеты и рампсы, нагревательный стол. С электронной точки зрения с ним все сложнее, чем с хотэндом - мощность относительно большая. А вот с позиций автоматического регулирования проще - система более инертная, да и допустимая амплитуда отклонения выше. Поэтому стол с целью экономии вычислительных ресурсов обычно управляется по принципу bang-bang («пыщь-пыщь»), этот подход я выше описывал. Пока температура не достигла максимума, греем на 100%. Потом пусть остывает до допустимого минимума, и снова греем. Также отмечу, что при подключении горячего стола через электромеханическое реле (а так нередко делают, чтобы «разгрузить» мосфет) только bang-bang является допустимым вариантом, ШИМить реле не надо.

Датчики

Напоследок - про терморезисторы и термопары. Терморезистор изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры, характеризуется номинальным сопротивлением при 25 градусах и температурным коэффициентом. По факту, устройство нелинейное, и в том же «марлине» есть таблицы для пересчета полученных с терморезистора данных в температуру. Термопара - редкий гость в RepRap, но попадается. Принцип действия иной, термопара является источником ЭДС. Ну, то есть, выдает определенное напряжение, величина которого зависит от температуры. Напрямую к RAMPS и подобным платам не подключается, но активные адаптеры существуют. Что интересно, также в «марлине» предусмотрены таблицы для металлических (платиновых) термометров сопротивления. Не такая уж редкая вещь в промышленной автоматике, но встречается ли «живьем» в RepRap - мне не известно.

Часть 4. Единение.

3D-принтер, работающий по принципу FDM/FFF состоит, по сути, из трех частей: механики (передвижение чего-то в пространстве), нагревательных приборов и электроники, всем этим управляющей.

В общих чертах я уже рассказал, как каждая из этих частей работает, а теперь попробую порассуждать на тему "как это собирается в одно устройство". Важно: многое буду описывать с позиций кустаря-самодельщика, не оснащенного дерево- или металлообрабатывающими станками и оперирующего молотком, дрелью и ножовкой. И еще, чтобы не распыляться, в основном про "типовой" RepRap - один экструдер, область печати в районе 200х200 мм.

Наименее вариативное

Оригинальный E3D V6 и его очень недобрая цена.

Начну с нагревателей, тут популярных вариантов не очень много. Сегодня в среде самодельщиков наиболее распространен хотэнд E3D .

Точнее, его китайские клоны весьма плавающего качества. Про мучения с полировкой цельнометаллического барьера или использование трубки боудена "до сопла" не буду - это отдельная дисциплина. Из личного небольшого опыта - хороший металлический барьер прекрасно работает с ABS и PLA, без единого разрыва. Плохой металлический барьер нормально работает с ABS и отвратно (вплоть до "никак" - с PLA), и в таком случае бывает проще поставить столь же плохой термобарьер, но с тефлоновой вставкой.

В целом же, E3D очень удобны - можно поэкспериментировать как с термобарьерами, так и с нагревателями - доступны как "маленькие", так и Volcano (для толстых сопел и быстрой брутальной печати). Тоже условное деление, кстати. Сейчас использую Volcano с соплом 0.4. А некоторые изобретают втулку-проставку, и работают себе спокойно с короткими соплами от обычного E3D.

Программа минимум - покупаем типовой китайский комплект "E3D v6 + нагреватель + набор сопел + кулер". Ну и, рекомендую сразу пачку разных термобарьеров, чтобы когда дело дойдет до этого, не ждать очередной посылки.

Второй нагреватель - это не второй хотэнд (хотя тоже неплохо, но не будем погружаться), а стол. Можно причислить себя к рыцарям холодного стола, и вообще не поднимать вопрос нижнего подогрева - да, тогда сужается выбор филамента, придется немного подумать о надежной фиксации модели на столе, но зато вы никогда не узнаете про обугленные клеммы RAMPS, глубокие отношения с тонкими проводами и дефект печати типа "слоновья нога". Ладно, пусть нагреватель все-таки будет. Два популярных варианта - из фольгированного стеклотекстолита и алюминия.

Первый - простой, дешевый, но кривой и "жидкий", требует нормального крепления к жесткой конструкции и ровного стекла сверху. Второй

По сути, та же печатная плата, только в качестве подложки - алюминий. Хорошая собственная жесткость, равномерный прогрев, но стоит дороже.

Неочевидный недостаток алюминиевого стола - это когда китаец плохо приляпывает к нему тонкие провода. На текстолитовом столе заменить провода просто, имея базовые навыки пайки. А вот припаять 2.5 квадрата к дорожкам алюминиевой платы - задача продвинутого уровня, с учетом отличной теплопроводности данного металла. Я использовал мощный паяльник (который с деревянной ручкой и жалом в палец), а в помощь ему пришлось призвать термовоздушную паяльную станцию.

Самое интересное

3D-принтер с кинематикой "руки робота".

Самая вкусная часть - это выбор кинематики. Я в первом абзаце обтекаемо упомянул механику как средство "передвижения чего-то в пространстве". Вот, теперь как раз к тому, что и куда двигать. В общем и целом, нам надо получить три степени свободы. А двигать можно печатающую головку и стол с деталью, отсюда и все многообразие. Есть радикальные конструкции с неподвижным столом (дельта-принтеры), есть попытки воспользоваться схемами фрезерных станков (XY-стол и Z-головка), есть вообще извращения (полярные принтеры или позаимствованная из робототехники SCARA-механика). Про весь этот беспредел можно долго рассуждать. Так что, ограничусь двумя схемами.

"Прюша"

XZ-портал и Y-стол. Политкорректно назову эту схему "заслуженной". Все более-менее ясно, сто раз реализовано, допилено, модифицировано, на рельсы посажено, в габаритах смасштабировано.

Общая идея такова: есть буква "П", по ногам которой ездит перекладина, приводимая в движение двумя синхронизированными двигателями с помощью передачи "винт-гайка" (редкая модификация - с ремнями). На перекладине висит двигатель, который за ремень таскает влево-вправо каретку. Третья степень свободы - это движущийся вперед-назад стол. Плюсы конструкции есть, например, изученность вдоль и поперек или чрезвычайная простота в кустарной реализации из подручных материалов. Минусы тоже известны - проблема синхронизации двигателей Z, зависимость качества печати аж от двух шпилек, которые должны быть более-менее одинаковы, сложно разогнаться до высоких скоростей (поскольку двигается относительно тяжелый инертный стол).

Z-стол

При печати медленнее всего изменяется координата Z, да еще и только в одну сторону. Вот и будем двигать по вертикали стол. Теперь надо придумать, как перемещать в одной плоскости печатающую головку. Есть решение проблемы "в лоб" - по сути. берем портал "прюши", кладем его на бок, заменяем шпильки на ремень (и убираем лишний движок, заменяя его на передачу), поворачиваем на 90 градусов хотэнд, вуаля, получаем нечто вроде MakerBot Replicator (не последнего поколения).

Как еще улучшить эту схему? Надо добиться минимальной массы подвижных деталей. Если откажемся от директ-экструдера и будем подавать филамент по трубке, все равно остается двигатель X, который нужно зазря катать по направляющим. И вот тут включается настоящая инженерная смекалка. По-голландски она выглядит как куча валов и ремней в ящике под названием Ultimaker. Конструкция доведена до такого уровня, что многие считают Ultimaker лучшим настольным 3D-принтером.

Но есть более простые инженерные решения. Например, H-Bot. Два неподвижных мотора, один длинный ремень, горстка роликов. И это дело позволяет перемещать каретку в плоскости XY путем вращения двигателей в одну или в разные стороны. Красиво. На практике предъявляет повышенные требования к жесткости конструкции, что несколько усложняет изготовление из спичек и желудей, особенно при использовании деревянных подшипников.

Классическая CoreXY с перекрещенными ремнями.

Более сложная схема, с двумя ремнями и бОльшей кучкой роликов - CoreXY. Считаю лучшим вариантом для реализации, когда вы уже собрали свою или китайскую "прюшу", а творческий зуд не утих. Можно делать из фанеры, алюминиевого профиля, табуреток и других ненужных предметов мебели. По принципу действия результат похож на H-Bot, но меньше склонен к заклиниванию и скручиванию рамы в бараний рог.

Электроника

Если нужно сэкономить деньги - то Mega+RAMPS в китайском исполнении просто вне конкуренции. Если же нет особых познаний в электрике и электронике, а нервы не лишние, то лучше посмотреть в сторону более дорогих, но грамотно сделанных плат от Makerbase или Geeetech.

Основные болячки бутерброда в виде "не тех" выходных транзисторов и питания всего пятивольтового колхоза через стабилизатор на плате Arduino там вылечены. Если говорить о совсем альтернативных вариантах, то я жду, когда появится возможность приобрести плату на LPC1768, например, ту же MKS SBase, и поразвлекаться с 32-битным ARM и прошивкой Smoothieware. А параллельно - неторопливо изучаю прошивку Teacup применительно к Arduino Nano и Nanoheart.

Самодельщику

Ну, допустим, решили вы обязательно слепить свой велосипед. Не вижу в этом ничего плохого.

В общем-то, отталкиваться надо от финансовых возможностей и от того, что можно найти в гараже или подвале. А также от наличия или отсутствия доступа к станкам и радиуса кривизны рук. Грубо говоря, есть возможность потратить 5 тысяч рублей - хорошо, обходимся самым минимумом. За десятку уже можно немного разгуляться, а приближение бюджета к 20 тысячам изрядно развязывает руки . Конечно, сильно облегчает жизнь возможность купить китайский конструктор "прюши" - можно и разобраться в основах 3D-печати, и получить отличный инструмент для развития самопала.

Тем более, что большинство деталей (двигатели, электроника, часть механики) спокойно перекочует и в следующую конструкцию. Короче говоря, покупаем акриловое барахло, допиливаем до вменяемого состояния, печатаем детали для следующего принтера, пускаем предыдущий на запчасти, намылить, смыть, повторить.

Начало сборки Kubocore 2.

На этом пожалуй всё. Возможно, получилось немного галопом. Но по-другому объять необъятное в рамках общего обзорного материала сложно. Хотя, полезных ссылок для размышления я накидал, ищущий по-любому обрящет. Вопросы и дополнения традиционно приветствуются. Ну и, да, в обозримом будущем будет продолжение - уже о конкретных решениях и граблях в рамках проектирования и постройки Kubocore 2.

И том, как именно FDM-технология облегчает нашу жизнь. Статья набрала пусть и немного, но вполне достаточно положительных откликов, чтобы продолжать данную тему, а значит цикл материалов можно считать открытым:)

Сразу хотел бы предупредить, что не хочу превращать статьи в дотошное руководство 3D-печатника. Этого добра на просторах рунета предостаточно. Моя же цель - лишь натолкнуть и подсказать варианты, способы и идеи, которые упростят жизнь человека, который заинтересуется этой отраслью.

Ну что, поехали. После вводного экскурса время действовать. Тема сегодняшней статьи - закупка комплектующих.

Перед тем, как отдать свои кровные

Первое предупреждение - будет непросто. Самостоятельная сборка 3D-принтера требует усидчивости и терпения. Я буду счастлив, если у вас все будет получаться с первого раза, но, по собственному опыту скажу, что без ложки дегтя в 3D-печати не бывает.

Перед покупкой комплектующих для самостоятельного построения принтера сразу же хочу отметить, что для нас самое важное - максимально ужатый бюджет.

И дело не совсем в экономии. Лично мне бы очень хотелось, чтобы вы испытали тот восторг, который наступает после печати первой детали на устройстве, которое создано вашими руками.

Собирать будем классическую модель Prusa i3 . Во-первых, это максимально бюджетный вариант исполнения принтера. Во-вторых, он очень популярен и найти пластиковые детали для этой модели не проблема.

Наконец, апгрейдить эту модель одно удовольствие. Делать это можно бесконечно долго, но главное, видеть заметные улучшения после вложения очередной сотни-другой рублей.

Механика

Под «механикой» мы подразумеваем как статичные, так и движущиеся элементы принтера. От правильного выбора механики напрямую зависит качество моделей, которые он способен будет печатать.

Существует буквально сотни всевозможных модификаций и вариантов исполнения того самого принтера Prusa i3. Вариантов замены комплектующих или их аналогов тьма, поэтому всегда можно что-то изменить или исправить.

Корпус

На что влияет . Корпус обеспечивает жесткость всей конструкции. Учтите, что во время печати хотэнд будет постоянно перемешаться вверх, вниз, влево, вправо, вперед и назад. Иногда эти движения будут очень резкими и быстрыми, поэтому, чем надежнее будет корпус, тем лучших результатов вы достигните.

Варианты . Чертеж рамы есть в открытом доступе ( или ). Дальше остается обратиться в конторы, занимающиеся резкой фанеры, ДСП, акрила или металла.

Из стали 3-4 миллиметра выйдет подороже, потяжелее, но надежнее. Из фанеры 6 – 8 мм дешевле. Есть варианты и из акрила.

Финансовый совет . Готовые варианты рам на AliExpress и Ebay сразу отметайте. Там просят в три-четыре раза большую сумму. Полистайте доски объявлений по месту жительства. Средняя стоимость корпуса из фанеры варьируется в пределах 600 – 1000 рублей. Все, что дороже - от лукавого.

Цена вопроса: 800 рублей (здесь и далее – приблизительная стоимость).

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:

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 ( или ), 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).

Подшипники

На что влияет. Уровень шума, качество печати, ровность слоев и граней детали.

Варианты. И снова все упирается в бюджет. Можно заказать подшипник в блоке (модель SC8UU, например, ). Можно просто линейный подшипник LM8UU . Можно остановиться на бронзовых или латунных втулках генератора автомобиля. Главное, подобрать нужный размер.

Наконец, можно заказать подшипники у 3D-печатника, у которого будете покупать детали для своего принтера (об этом ниже). Готовые подшипники всех размеров есть .

Запомните, для Prusa i3 вам нужны 12 линейных подшипников .

Финансовый совет . Не спешите заказывать подшпиники в Китае. Не факт, что выйдет дешевле. Варианты по 40 – 60 рублей за штуку можно найти и в «родных краях».

Цена вопроса: 600 рублей.

Пластиковые детали

Самое время обратиться к тем, у кого уже есть 3D-принтер. Поищите объявления «3D печать в вашем городе». Обсудите стоимость печати комплекта деталей для Prusa i3.

Как правило, оценивают за грамм печати, но есть и готовые комплекты. Тянуть это добро из Китая нет никакого смысла.

Цена вопроса: около 1000 рублей, но зависит от наглости печатника.

Ремни, шкивы, шпильки и прочая мелочь

Для самостоятельной сборки механики принтера остается совсем немного. По сути, это недорогие детали, рассказывать о которых слишком много не имеет смысла. Поэтому, приведу список.

• ремень GT2 – служит для перемещения хотэнда и столика вдоль осей X и Y. Выглядит вот так . 2 метра хватит с головой.
• шкивы GT 2 - внутренний диаметр 5 мм, количество зубьев (как правило) 20. Надеваются на шаговые двигатели (на два) для перемещения ремня GT2. Достаточно двух штук . Выглядят так .
• шпильки - модные трапецеидальные винты с гайкой не берем. Во-первых, дорого. Во-вторых, бессмысленно. Это не ЧПУ станок. Со скоростями выше попы прыгнуть не получится, поэтому не тратьте деньги. Обычная строительная метровая шпилька диаметром 5 мм для оси Z (разрежем на два) и такая же диаметром 8 мм для закрепления частей корпуса.
• подшипники - два для связки с ремнем GT2. Будут выполнять роль натяжителей. Желательно, чтобы внешний диаметр подшипника был равен внешнему диаметру шкива в области зубьев. Как вариант , но 50 штук вам не нужно, только два.
• гайки, болты, шайбы - в магазине крепежа хорошенько запаситесь болтами M3 размером от 10 до 60 миллиметров. Соответственно, гайки (нужны еще и 8-миллиметровые для шпилек корпуса) и шайбы. Приблизительный список список можно найти .
• муфты - будут удерживать шпильки 5 мм по оси Z. Нужно две штуки. Купить можно, например, . А можно попросить напечатать 3D-печатника, взяв модель отсюда .

Финансовый совет . Не стремитесь взять самое лучшее. Подходите с умом и проверяйте диаметры. Так, шпильки для Z оптимальны именно 5-миллиметровый. У 8-миллиметровых больший шаг резьбы, что отразиться на качестве печати (будут слишком характерная слоистость).

Гнаться за шкивами для ремня тоже нет смысла. Подойдет обычный подшипник. При покупке включайте фантазию. Вариант «тупо купить по списку» здесь не работает.

Цена вопроса: при большом желании можно легко вписаться в 700 – 800 рублей.

Электроника

Без электроники принтер не поедет и не поймет, чего вы от него хотите. К счастью, цена на комплектующие просела значительно и можно закупиться без удара по семейному бюджету.

Шаговые двигатели

Это самая дорогостоящая статья расходов при самостоятельно сборке 3D-принтера. Нужно 5 штук Nema 17 . Как правило, беру на 1.7А по току. Их мощности будет предостаточно. Диаметр валов – 5 мм. Присмотреться можно .

Да, не забудьте уточнить наличие соединительных проводов, чтобы потом не плясать с паяльником.

Финансовый совет . И снова блошиный рынок и разборка МФУ, принтеров и плоттеров. Поинтересуйте о ценах на шаговые двигатели. Иногда пять движков Nema 17 можно прикупить за смешные 800 – 900 рублей.

Важно: выбирайте движки так, чтобы у них было одинаковое количество шагов на оборот (например, 200). Двигатели без маркировки брать несколько геморройно, поскольку потом замучаетесь подбирать правильные параметры при настройке ПО.

Плата управления

Эталон для Prusa i3: плата Arduino Mega + модуль расширения Ramps 1.4 (например, такой вариант). Это самый доступный и универсальный вариант для управления принтером.

Совет . Обязательно убедитесь, что в наличии есть джемперы (маленькие перемычки контактов). В идеале, их должно быть не менее 18 штук. Если не будет, замучаетесь потом искать их в своем городе, хотя и стоят они рубль за ведро.

Драйвера шаговых двигателей

Это миниатюрные платки, которые будут управлять шаговыми двигателями. Считаем сколько нужно:

Можно взять лотом, можно по отдельности. Я специально написал один драйвер DRV8825, поскольку у него максимальное деление шага 1 к 32, что позволяет более точно выдавливать пластик во время печати очень мелких деталей.

Теоретически можно взять и все пять A4988 или комплект из пяти DRV8825. Тут уж решать вам, но один DRV8825 в сборке строго приветствуется.

Совет. Попадете на распродажу, не поленитесь взять парочку драйверов про запас. При первичной сборке есть риск, что один из драйверов обязательно спалите:)

Дисплей

На нем будем следить за состоянием печати и управлять принтером. Настоящая классика - четырехстрочный LCD2004 за 350 рублей.

Совет . Обязательно берите дисплей с шилдом и шлейфом (по ссылке выше как раз такой). Потратите минимум времени на подключение.

Хотэнд и механизм подачи пластика

Именно в этом блоке происходит магия 3D-печати. Тут греется пруток пластика и выдавливается сквозь миниатюрное сопло. Не буду ходить вокруг да около. Проверенный годами вариант - версия хотэнда V6 с кулером, терморезистором 100к, нагревательным элементом, радиатором, тефлоновой трубкой. Например, такой .

Механизм подачи пластика (будет крепиться на один из двигателей NEMA 17) лучше взять металлический . Во-первых, удобнее собирать, во-вторых, полностью исключен пропуск шагов во время печати.

Столик, пружины, стекло, концевики

Платформа, на которой будет расположена 3D-модель, должна иметь обязательный подогрев. Температуры тут доходят до 100 – 110 градусов по Цельсию в зависимости от типа пластика.

Самый доступный и проверенный временем вариант – MK2 размером 214 х 214 мм . Не забудьте приобрести пружины для столика (нужно 4 штуки). С ними намного легче выставлять уровень сопла.

Сверху столик накрывают обычным стеклом толщиной 3-4 мм. В идеале – зеркалом. Размеры 200 х 200 мм с небольшими скосами по краям для крепежа винтов. Цена вопроса у стекольщика – около 60 рублей, везти из Китая нет смысла.

Концевые выключатели - специальные механические кнопки, которые будут ограничивать размеры стола и «пояснять» электронике где конец рабочей области принтера. Как вариант, недорогие KW12-3 . Нужно 3 штуки (по одному на каждую ось).

Блок питания

Один из ключевых элементов все электроники – блок питания. Готовый вариант , заточенный на 3D-принтеры, обойдется в 800 – 1200 рублей. Все зависит от мощности блока. Сразу скажу, что 15 А и 12 Вольт для 3D-принтера с двумя экструдерами и одним нагревательным столом будет достаточно.

Финансовый совет . Как вариант, можно задействовать компьютерный БП аналогичной мощности. Б/у вариант обойдется в 200 – 300 рублей, а работать будет также. Единственное, придется немного повозиться с развязкой проводов.

И сколько вышло?

Проведем приблизительные подсчеты. Рассчитываем самый бюджетный вариант. Учтите, что экономия требует затрат времени - придется побегать.

• Корпус - 800 рублей
• Валы - 420 рублей
• Линейные подшипники - 600 рублей
• Пластиковые детали - 400 рублей
• Мелочь (подшипники, шкивы, шпильки, ремни) - 700 рублей
• Двигатели (б/у разборка) - 900 рублей
• Электроника (столик, плата Arduino + Ramps, 5 драйверов, дисплей , концевики ) - 2600 рублей
• Блок питания - 400 рублей
• Набор гаек, болтов, шайб - 150 рублей
• Хотэнд, механизм подачи пластика - 450 рублей
• Про запас - 580 руб

ИТОГО: 7420 руб + 580 руб (на всякий случай) = 8 000 рублей.

Что ж, я обещал, что мы соберем 3D-принтер за 10 000 рублей. И мы это сделали. Да, придется побегать, поискать и потратить время, но моя задача была доказать, что 3D-печать – не так дорого, как может показаться на первый взгляд.

Материал получился очень обширным, но я старался максимально сжать информацию и выделить лишь ключевые моменты, на которые стоит обратить внимание. Надеюсь, у меня получилось.

Продолжение следует;)

Современный аддитивный принтер – удовольствие не из дешевых. Чтобы стать владельцем высокотехнологичной «машины», придется выложить несколько сотен, а то и тысяч долларов. Многие сторонники трехмерной печати задаются вопросом, как собрать 3d принтер своими руками? Если устройство может воспроизводить детали любых форм и размеров, почему бы не попробовать напечатать точно такой же принтер?

Самовоспроизводство, как альтернатива коммерческим моделям

В действительности инженеры уже не первый год бьются над тем, чтобы сделать технологию трехмерной печати общедоступной.

Впервые о самовоспроизводящихся механизмах заговорили в 2004 году. Проект получил название 3d принтер reprap. Аппараты данного типа могут воспроизводить точные копии своих комплектующих.

Первым стал принтер под названием «Дарвин». Ему удалось воспроизвести около 60% своих деталей для дочерней копии. Ему на смену пришел «Мендель», способный работать не только с пластиком, но и мраморной пылью, тальком и металлическими сплавами.

Несмотря на то, что принцип reprap завоевал доверие среди пользователей печатным оборудованием и приобрел огромную популярность среди инженеров-любителей, его нельзя назвать совершенным.

Базовая стоимость стандартной платформы для создания себе подобных клонов составляет 350 евро. Профессиональный самовоспроизводящийся аппарат, способный печатать собственный электрические схемы стоит 3000 евро.

В обоих случаях покупателю придется приложить немало усилий для того, чтобы его копия заработала в полной мере.

Собираем 3d принтер

Прежде всего, придется раскошелиться на детали и комплектующие, которые на сегодняшний день невозможно целиком изготовить на обычном принтере. Начинающему инженеру придется докупить, самостоятельно установить и откалибрировать:

• — датчики для измерения температуры сопла экструдера и нагревательного стола;
• — шаговые двигатели, приводящие в действие печатную головку и платформу построения;
• — контроллер шагового двигателя;
• — концевые датчики для определения «нуля»;
• — термисторы;
• — нагреватель экструдера и рабочего стола.

Вышеперечисленные запчасти подбираются исходя из габаритов устройства и целей, которые перед ним ставятся. Суммарный бюджет самодельного аппарата может легко сравняться с себестоимостью недорогого FDM-принтера со средним качеством печати.

Reprap принтеры — полуфабрикаты в мире 3D

В действительности собрать 3d принтер своими руками сложнее, чем может показаться на первый взгляд. К сожалению, технология reprap далека от совершенства и ориентирована в первую очередь на людей с инженерным образованием. Для всех остальных предусмотрены комплекты, которые можно собрать воедино руководствуясь инструкцией и твердо держа в руке отвертку.

Например, DLP-принтер Sedgwick v2.0 Kit. Фотополимерный аппарат предназначен для печати моделей из акрила. На выбор предлагается два варианта устройства: с баком объемом 75х75х50мм и 75х75х120мм. Готовый прибор способен печатать с минимальной толщиной слоя 100мкм.

В свою очередь, набор Engineer (Prusa i3) позволяет собрать принтер для послойного наплавления ABS и PLA пластиком с толщиной наносимого слоя 0,3-0,5мм. Объем рабочей камеры составляет 200х200х180мм.

Наборы для самостоятельной сборки постоянно совершенствуются. В 2015 году в продажу поступили первые принтеры серии PRotos v3, немецкого производителя German RepRap. Устройство как и остальные модели подобного типа, продается в разобранном виде.

Но производитель учел предыдущие недочеты и представил комплект, собрать который стало намного проще, чем когда-либо ранее. Новинка снабжена уже готовой платформой для печати, алюминиевыми армирующими опорами, придающими ей дополнительный запас прочности, катушкой фирменного кабелями с подготовленными разъемами, а также собранными платами.

Если раньше самостоятельно собрать корректно работающий принтер было практически невозможно, то благодаря стараниями немецких инженеров, каждый покупатель получил возможность своими руками собрать устройство для трехмерной печати, оборудованное двумя экструдерами.

Примечательно, что инженеры компании PRotos v3 решили не ограничивать возможности печатной машины и обучили ее работе со всеми известными видами пластика, такими как ABS, PLA, PP, PS, PVA, smartABS, Laybrick, Bendlay и Laywood.

Стоимость комплекта составляет 999 евро. С другой стороны, собранный на заводе принтер продается по цене 1559 евро.

Как самому собрать 3d принтер из подручных материалов

За место в категории «самый дешевый 3d принтер своими руками» могут соревноваться сразу два кандидата. Модель EWaste обойдется не дороже 60 долларов, при условии, что вы сможете найти подходящие детали, позаимствованные из старых электроприборов.

Вам понадобится два CD/DVD привода, дисковод, компьютерный блок питания, разъемы, термоусадочная трубка и мотор NEMA 17.

Альтернативный вариант – использовать фанеру, гайки, кабеля, болты и алюминиевый лом. Прикрепить все это к пошаговому двигателю и нагревательному картриджу с помощью паяльника. Детальный процесс сборки египетского ATOM 3D вы найдете вот .

Кстати, чтобы обзавестись собственным принтером совершенно не обязательно мастерски орудовать паяльной лампой. Достаточно разобрать несколько копировальных аппаратов. Так, в России появился 3D принтер, собранный из утилизированных лазерных МФУ Xerox 4118 и Xerox M15.

Чтобы воплотить задумку в реальность инженеру понадобились стальные направляющие, три пластиковых подшипника, несколько металлических профилей, 4 моторчика, два из которых поддерживают функцию микрошага. Дополнительно автор проекта задействовал термистор для печки, 3 оптических датчика и соединительные провода.

Возможно, готовый агрегат не блещет дизайнерскими изысками, зато вполне прилично справляется с печатью привычным ABS пластиком. Себестоимость самоделки едва ли превысит 50 долларов, при условии, что некоторые комплектующие были у автора идеи в наличии.

Впрочем, при должной сноровке можно попробовать собрать нечто более совершенное. Китайские инженеры из компании Makeblock специализирующиеся на разработке робототехники, любезно предложили свой «рецепт» недорогой машины для трехмерной печати.

Принтер собирался из подручных инструментов и продающихся на открытом рынке механизмов. Китайские разработчики использовали фирменную раму Makeblock с платформой типа i3, купить которую можно в магазине компании.

За электрическую часть отвечает плата Arduino MEGA 2560+ RAMPS. Устройство управляется с помощью стационарного компьютера с предустановленным специальным программным обеспечением Printrun (скачать).

Какой именно вариант выбрать – решать вам. Самовоспроизводящиеся принтеры стремительно развиваются и эволюционируют. Но такой комплект стоит ненамного дешевле обычной коммерческой модели, так как является полноценной платформой для ускоренного прототипирования. Общественный стереотип, гласящий что rep-rap – это всего лишь бюджетные игрушки, канул в лету вместе с заявлениями NASA.

Оказывается, астронавты планируют в недалеком будущем взять несколько подобных принтеров в космос. По замыслу инженеров, самовоспроизводящиеся принтеры помогут сэкономить полезную площадь и грузоподъемность шатла. Планируется, что они будут использоваться для постройки космических баз на Луне и Марсе.

В качестве чернил 3D принтеры будут использовать мелкодисперсный песок.

Какой именно вариант выбрать – решать вам. Самовоспроизводящиеся принтеры стремительно развиваются и эволюционируют. Но такой комплект стоит ненамного дешевле обычной коммерческой модели, так как является полноценной платформой для ускоренного прототипирования.

Rep-rap 3d принтеры позволяют сэкономить несколько десятков или сотен долларов, но готовый образец придется самостоятельно настраивать, из-за чего качество печати может страдать. Самодельные принтеры – вариант для людей с инженерным образованием и недюжинным терпением.

О конструкторе Хватоход. Сейчас идет подготовка к обучению людей разного возраста конструированию и электронике, в нашем коворкинг-центре. Для этого так же необходимо подобрать оборудование.

Согласно поставленной руководством задаче, оборудование для конструирования должно отвечать следующим требованиям:

Стоимость не более 30 тысяч рублей
- открытая архитектура (программная и аппаратная)
- простота в обслуживании и доступность деталей
- безопасность эксплуатации
- возможность изготовления на нем сложных изделий
- быстрая окупаемость

Ранее у меня был опыт работы в сфере 3D-печати более 1,5 лет. Поэтому выбор был сделан в пользу 3D-принтера.

Для занятий конструированием и электроникой был выбран набор для самостоятельной сборки DIY(Do It Yorself), 3D-принтер MC5 от МастерКит, созданный на базе одного из российских производителей 3D-принтеров:

Набор для сборки, создан для того чтобы его продать собрать и обучать. Он будет использоваться для создания деталей самого себя (RepRap концепция), вспомогательного оборудования и обучения электроники.

Весь процесс достаточно тривиален, если вес отвертки в руке вас не пугает. Имеется вполне понятная, русскоязычнаяинструкция . Перед началом процесса сборки, детали из фанеры лучше пометить карандашом для удобства восприятия:

При сборке узла печатающей головки в присоединении экструдера J-Head к корпусу, встретился спорный момент. В инструкции необходимо подложить шайбу М8, перепробовал разные варианты, но головка J-Head таки болталась:

Печатающая головка J-Head:

Временное решение было найдено при помощи кольца от лазерной указки, которую подложил вместо указанной шайбы:

Так же, мне не удалось обнаружить указанных отверстий в деталях для фиксации гайки на шпильке вертикальной оси Z и для проводов от печатающей головки:

Но процесс не остановить. При помощи лазера дрели и сверл на 3 мм и 8 мм, легко проделаны отсутствующие 3 отверстия:

Обратите внимание на драйвер двигателя экструдера. У меня все 4 драйвера были А4988 (MP4988), поэтому они должны быть ориентированы подстроечным резистором в одном направлении, как показано на схеме. Резисторы крутить не надо.

Вид собранного 3D принтера:

Провода прятать и крепить сразу - не советую. Потерпите немного.

Плата управления использует открытую аппаратную и программную архитектуру: Mastertronics (именно она была в комплекте) это гибрид Arduino MEGA 2560 и шилда для 3D-принтеров Ramps 1.4:

Поэтому смело качаем open source бесплатный софт: Repetier-host (для связи ПК с платой управления 3D-принтером) иArduino IDE (Для допиливания кода прошивки микроконтроллера). О тонкостях настройки этого программного обеспечения будет рассказано во второй части:

После настройки софта можно будет печатать:

Специально для хабра Мастер Кит предоставил промо-код HABR, который дает скидку 7% на любой заказ на сайте