Súprava na 3D tlač je ideálna pre začiatočníkov, ktorí sa rozhodnú pustiť do 3D modelovania. Tlačiareň pracuje s PLA plastom a vďaka pomerne podrobnému návodu sa dá celkom rýchlo zložiť. Prevedenie má akrylový rám, vyhrievaný povrch, je vybavené USB konektorom a rozhraním pre SD karty.
Cena štartovacej súpravy je asi 10 000 rubľov a môžete si ju objednať napríklad na Aliexpress s doručením z Ruska. Rýchlosť farebnej tlače je 100 mm/s. K zariadeniu je pribalených 10 metrov plastu, takže po zložení si môžete hneď niečo malé vytlačiť na tlačiarni. A v budúcnosti si môžete vytlačiť aj doplnky na vylepšenie tlačiarne: napríklad držiak na imbusové kľúče a skrutkovače.
Ak ste mierne pokročilejší používateľ a už máte skúsenosti s 3D tlačiarňami, môžete skúsiť použiť . Táto tlačiareň je tiež vybavená rozhraniami na pripojenie jednotiek USB a kariet SD, ale jej cena je o niečo vyššia - od 11 000 rubľov alebo viac.
Ale táto tlačiareň je vybavená hliníkovým profilom, vyhrievanou platformou a má dobrú tlačovú plochu (220x270x260 mm), čo je v modeloch tohto cenového segmentu zriedkavé. Na rovnakom Aliexpress si môžete kúpiť montážnu súpravu. Rýchlosť farebnej plastovej tlače je 150 mm/s, čo je celkom dobré.
Príkladom profesionálnej stavebnice na svojpomocnú montáž 3D tlačiarne je stavebnica. Môžeme ho ale odporučiť len ak ste odborníkom na 3D tlač. Súprava je však pomerne jednoduchá na zostavenie a pevný kovový rám pridáva na spoľahlivosti zariadenia.
Z konektorov ponúka zariadenie všetky rovnaké USB rozhrania a slot na čítanie SD kariet. Cena súpravy na Aliexpress je asi 15 000 rubľov. Rýchlosť farebnej tlače tohto modelu je dvakrát nižšia ako rýchlosť predchádzajúcej vzorky (iba 60 mm / s), ale kvalita vzoriek je vyššia. Vo finále budete musieť z hotovej potlače vybrúsiť menej otrepov.
Začínam publikovať sériu článkov o zostavovaní tlačiarne Ultimaker vlastnými rukami. V článkoch budem hovoriť o stavbe tlačiarne, počnúc objednávaním náhradných dielov v rôznych internetových obchodoch a Ali, montážou, programovaním atď., a tiež si ju zložím sám s vami.
Články budú napísané v štýle IKEA – prístupné a zrozumiteľné pre každého!
Môžete si zostaviť 3D tlačiareň pre seba online so mnou, klásť otázky v komentároch k článkom a získať moje odpovede. Články budú publikované každé 2 týždne.
Náklady: tlačiareň vás bude stáť asi 25 tisíc rubľov - bude to spoľahlivé a vysokokvalitné zariadenie.
Väčšina návštevníkov komunity hľadá tlačiareň. Som zástancom zostavenia tlačiarne vlastnými rukami a čo bude ďalej, každý sa rozhodne sám za seba.Prečo tu a teraz?
Prečo domáce? Existuje niekoľko dôvodov:
Ultimaker bol vybraný ako tlačiareň pre konštrukciu a ako základ bol použitý:
Tak, poďme! Články o montáži tlačiarne budú vychádzať v dvojtýždňových intervaloch, obsahovo som načrtol približne nasledovný plán:
1. Tento príspevok je úvodný. Nákup všetkého, čo potrebujete.
2. Zostavenie tlačiarne. Časť prvá. Telo a mechanika.
3. Zostavenie tlačiarne. Druhá časť. Elektronika.
4. Nastavenie firmvéru a tlačiarne - Marlin.
5. Nastavenie firmvéru a tlačiarne - Repetier-Firmware.
1. Skriňa na výber z akéhokoľvek plošného materiálu s hrúbkou 6 mm (preglejka, MDF, akryl, monolitický polykarbonát atď.).Čo potrebujete kúpiť:
Pravidelne dostávam otázky o „malinách“, „pomarančoch“ a o tom, kde vo všeobecnosti sú a prečo. A tu začínam chápať, že pred napísaním "úzkych" pokynov na nastavenie by bolo pekné stručne povedať, ako táto kuchyňa vo všeobecnosti funguje, zdola nahor a zľava doprava. Lepšie neskoro ako nikdy, preto vašu pozornosť pozýva na akýsi vzdelávací program o arduinoch, rampách a iných strašidelných slovách.
To, že teraz máme možnosť kúpiť alebo postaviť si vlastnú FDM 3D tlačiareň za rozumnú cenu, je spôsobené hnutím RepRap. O jeho histórii a ideológii teraz nebudem hovoriť – pre nás je teraz dôležité, že práve v rámci RepRapu sa sformovala určitá „gentlemanská zostava“ hardvéru a softvéru.
Aby som sa neopakoval, poviem raz: v rámci tohto materiálu uvažujem len o „obyčajných“ FDM 3D tlačiarňach, nevšímajúc si priemyselné proprietárne monštrá, ide o úplne samostatný vesmír s vlastnými zákonitosťami. Zariadenia pre domácnosť s „vlastným“ hardvérom a softvérom tiež zostanú mimo rozsahu tohto článku. Ďalej pod „3D tlačiarňou“ myslím úplne alebo čiastočne otvorené zariadenie, ktorého „uši“ trčia z RepRapu.
Povedzme si niečo o osembitových mikrokontroléroch Atmel s architektúrou AVR vo vzťahu k 3D tlači. Historicky je „mozgom“ väčšiny tlačiarní osembitový mikrokontrolér od Atmelu s architektúrou AVR, konkrétne ATmega 2560. A za to môže ďalší monumentálny projekt ^ jeho názov – Arduino. Jeho softvérová súčasť v tomto prípade nie je zaujímavá - kód Arduino je pre začiatočníkov ľahšie pochopiteľný (v porovnaní s konvenčným C / C ++), ale funguje pomaly a žerie zdroje ako zadarmo.
Preto, keď arduinisti narazia na nedostatok výkonu, buď sa tejto myšlienky vzdajú, alebo sa pomaly premenia na embedderov ("klasických" vývojárov mikrokontrolérových zariadení). Zároveň, mimochodom, nie je absolútne potrebné opustiť hardvér Arduino - je (vo forme čínskych klonov) lacný a pohodlný, jednoducho sa začína považovať nie za Arduino, ale za mikrokontrolér s minimálne potrebné potrubie.
V skutočnosti sa Arduino IDE používa ako ľahko inštalovateľná sada kompilátora a programátora, Arduino "jazyk" vo firmvéri a nezapácha.
Ale to som trochu odbočil. Úlohou mikrokontroléra je vydať kontrolné akcie (vykonať takzvaný „kop“) v súlade s prijatými pokynmi a údajmi zo snímačov. Veľmi dôležitý bod: tieto mikrokontroléry s nízkou spotrebou majú všetky typické vlastnosti počítača - malý čip má procesor, RAM, pamäť len na čítanie (FLASH a EEPROM). Ale ak na PC beží operačný systém (a ten už „rieši“ interakciu hardvéru a početných programov), tak na „mega“ máme presne jeden program, ktorý pracuje priamo s hardvérom. Je to zásadne.
Často môžete počuť otázku, prečo nevyrábajú ovládače 3D tlačiarní založené na mikropočítači, ako je rovnaký Raspberry Pi. Zdalo by sa, že výpočtová sila je vagón, môžete okamžite urobiť webové rozhranie a kopu pohodlných vychytávok ... Ale! Tu vstupujeme do obávanej sféry systémov v reálnom čase.
Wikipedia uvádza nasledujúcu definíciu: "Systém, ktorý musí reagovať na udalosti v prostredí mimo systému alebo pôsobiť na prostredie v rámci požadovaných časových obmedzení." Ak je to úplne v rukách: keď program beží priamo na hardvéri, programátor má úplnú kontrolu nad procesom a môže si byť istý, že stanovené akcie sa vyskytnú v správnom poradí a že pri desiatom opakovaní už nejaké ďalšie nebudú klin medzi ne. A keď už máme čo do činenia s operačným systémom, potom ten rozhoduje o tom, kedy spustiť používateľský program a kedy sa nechať rozptyľovať prácou so sieťovým adaptérom alebo obrazovkou. Fungovanie OS samozrejme môžete ovplyvniť. Predvídateľnú prácu s požadovanou presnosťou však nie je možné získať v systéme Windows a nie v systéme Debian Linux (na ktorých variáciách fungujú najmä mikropočítače), ale v takzvanom RTOS (operačný systém v reálnom čase, RTOS), ktorý bol pôvodne vyvinutý (alebo upravené) pre tieto úlohy. Využitie RTOS v RepRap je dnes strašná exotika. Ale ak sa pozriete na vývojárov CNC strojov, je tu už normálny jav.
Napríklad doska nie je na AVR, ale na 32-bitovom NXP LPC1768. Volá sa Smoothieboard. Relikvie - veľa, funkcie - tiež.
A vec sa má tak, že v tejto fáze vývoja RepRap bude „8 bitov stačiť pre každého“. Áno, 8 bit, 16 MHz, 256 kilobajtov flash pamäte a 8 kilobajtov RAM. Ak nie všetko, tak veľa. A komu to nestačí (to sa stáva napríklad pri práci s 1/32 mikrokrokom a s grafickým displejom, ako aj pri delta tlačiarňach, ktoré majú pomerne zložitú matematiku na výpočet pohybov), ponúkajú sa pokročilejšie mikrokontroléry ako riešenie. Iná architektúra, viac pamäte, väčší výpočtový výkon. A softvér stále väčšinou funguje „na hardvéri“, hoci na obzore sa črtá nejaké flirtovanie s RTOS.
Predtým, ako prejdeme k druhej časti a začneme hovoriť o elektronike RepRap. Chcem sa pokúsiť vysporiadať s jedným kontroverzným bodom - potenciálnymi problémami s 1/32 mikrokrokovaním. Ak to teoreticky odhadnete, tak na základe technických možností platformy by jej výkon nemal stačiť na pohyb rýchlosťou nad 125 mm/s.
Aby som otestoval tento predpoklad, postavil som „skúšobnú lavicu“, pripojil som logický analyzátor a začal som experimentovať. "Stojan" je klasický "Mega + RAMPS" sendvič s prerobeným päťvoltovým napájaním, nainštalovaný je jeden driver DRV8825 (1/32). Motor a prúd nemá zmysel spomínať - výsledky sú úplne identické s "plným" zapojením, s driverom a bez motora, bez driveru a bez motora.
Analyzátor je čínsky klon Saleae Logic, pripojený na kolík STEP ovládača. Firmvér Marlin 1.0.2 je nakonfigurovaný nasledovne: maximálna rýchlosť 1000 mm/s na nápravu, CoreXY, 160 krokov na mm (to je pre motor s rozstupom 1,8, remenicu s 20 zubami, remeň GT2 a drvenie 1/32).
Experimentálna technika
Nastavíme malé zrýchlenie (100 mm/s) a začneme sa pohybovať pozdĺž osi X o 1000 mm s rôznymi cieľovými rýchlosťami. Napríklad G kód G1 X1000 F20000. 20000 je rýchlosť v mm/min, 333,3(3) mm/s. A my sa pozeráme na to, čo máme s impulzmi STEP.
Všeobecné výsledky
To znamená, že od frekvencie prerušenia 10 kHz dostaneme efektívnu frekvenciu až 40 kHz. Ak na to použijeme trochu aritmetiky, dostaneme toto:
až 62,5 mm/s - jeden krok na prerušenie;
do 125 mm / s - dva kroky na prerušenie;
až 250 mm/s - štyri kroky na prerušenie.
Toto je teória. A čo v praxi? A ak nastavíte viac ako 250 mm/s? Dobre, dám G1 X1000 F20000 (333,3(3) mm/s) a analyzujem výsledok. Nameraná frekvencia impulzov je v tomto prípade takmer 40 kHz (250 mm/s). Logicky.
Pri rýchlostiach nad 10 000 mm/min (166,6(6) mm/s) neustále zaznamenávam poklesy hodín. Na oboch motoroch synchrónne (pamätajte, CoreXY). Trvajú 33 ms, sú približne 0,1 s pred začiatkom znižovania rýchlosti. Niekedy je rovnaký pokles na začiatku pohybu - 0,1 po dokončení zvýšenia rýchlosti. Vo všeobecnosti existuje podozrenie, že plynule mizne pri rýchlostiach do 125 mm / s - to znamená, keď nie sú aplikované 4 kroky na prerušenie, ale je to len podozrenie.
Ako interpretovať tento výsledok - neviem. Nekoreluje so žiadnymi vonkajšími vplyvmi – nezhoduje sa s komunikáciou cez sériový port, firmware je zostavený bez podpory akýchkoľvek displejov a SD kariet.
Myšlienky
1. Ak sa nepokúšate podvádzať s Marlinom, rýchlostný strop (1,8", 1/32, 20 zubov, GT2) je 250 mm/s.
2. Pri rýchlostiach nad 125 mm/s (hypoteticky) dochádza k poruche so zlyhaním hodín. Kde a ako sa to prejaví v reálnej práci - neviem predpovedať.
3. V ťažších podmienkach (keď procesor niečo intenzívne zvažuje) to určite nebude lepšie, skôr horšie. Koľko je otázka na oveľa monumentálnejšiu štúdiu, pretože musíte porovnať pohyby plánované programom so skutočne vydanými (a zachytenými) impulzmi - na to nemám dostatok pušného prachu.
V druhej časti si povieme, ako vyššie popísaný mikrokontrolér ovláda krokové motory.
Pohni sa!
V "obdĺžnikových" tlačiarňach musíte zabezpečiť pohyb pozdĺž troch osí. Povedzme, že posuňte tlačovú hlavu do X a Z a stôl s modelom do Y. Toto je napríklad známa Prusa i3, ktorú milujú čínski predajcovia a naši zákazníci. Alebo Mendel. Môžete hýbať iba hlavou v X a stolom v Y a Z. Toto je napríklad Felix. Takmer okamžite som prepadol 3D tlači (s MC5, ktorý má XY-stôl a Z-hlavu), takže som sa stal fanúšikom pohybu hlavy v X a Y a stola v Z. Toto je kinematika Ultimaker , H-Bot, CoreXY.
Možností je skrátka veľa. Pre jednoduchosť predpokladajme, že máme tri motory, z ktorých každý je zodpovedný za pohyb niečoho pozdĺž jednej z osí v priestore, podľa karteziánskeho súradnicového systému. V „pryusha“ sú za vertikálny pohyb zodpovedné dva motory, čo nemení podstatu javu. Takže tri motory. Prečo je v názve kvarteto? Pretože stále potrebujete dodať plast.
V nohe
Tradične sa používajú krokové motory. Ich vlastnosťou je zložitý dizajn vinutia statora, v rotore je použitý permanentný magnet (to znamená, že neexistujú žiadne kontakty súvisiace s rotorom - nič sa nevymaže a neiskrí). Krokový motor, ako naznačuje jeho názov, sa pohybuje diskrétne. Najbežnejšia vzorka v rámci RepRap má veľkosť NEMA17 (v skutočnosti je sedadlo regulované - štyri montážne otvory a výstupok s hriadeľom, plus dva rozmery, dĺžka sa môže líšiť), je vybavená dvoma vinutiami (4 drôty) a jeho úplné otočenie pozostáva z 200 krokov (1,8 stupňa na krok).
V najjednoduchšom prípade sa otáčanie krokového motora uskutočňuje postupnou aktiváciou vinutí. Aktiváciou sa rozumie aplikácia napájacieho napätia s priamou alebo obrátenou polaritou na vinutie. V tomto prípade musí byť riadiaci obvod (ovládač) schopný nielen prepínať "plus" a "mínus", ale tiež obmedziť prúd spotrebovaný vinutiami. Režim spínania plného prúdu sa nazýva full-step a má podstatnú nevýhodu – pri nízkych otáčkach motor strašne cuká, pri trocha vyšších začína drnčať. Vo všeobecnosti nič dobré. Pre zvýšenie plynulosti pohybu (presnosť sa nezvyšuje, diskrétnosť celých krokov nikde nezmizne!) sa používa režim mikrokrokového riadenia. Spočíva v tom, že obmedzenie prúdu dodávaného do vinutí sa mení sínusovým spôsobom. To znamená, že jeden reálny krok predstavuje určitý počet medzistavov – mikrokrokov.
Na implementáciu mikrokrokového riadenia motora sa používajú špecializované mikroobvody. V rámci RepRap sú dva z nich - A4988 a DRV8825 (moduly založené na týchto mikroobvodoch sa zvyčajne nazývajú rovnako). Navyše sa sem začínajú vkrádať dômyselné TMC2100. Ovládače krokových motorov sa tradične vyrábajú vo forme modulov s nohami, ale sú tiež pripájané k doske. Druhá možnosť je na prvý pohľad menej pohodlná (nedá sa zmeniť typ ovládača a pri neúspechu dochádza k náhlym hemoroidom), má však aj výhody - na pokročilých doskách je väčšinou implementované softvérové riadenie prúdu motora a na viacvrstvových doskách s bežnou kabelážou sa spájkované budiče ochladzujú cez „brucho“ čipu na teplo odvádzajúcu vrstvu dosky.
Ale opäť, keď už hovoríme o najbežnejšej možnosti - čip ovládača na vlastnej doske s plošnými spojmi s nohami. Na vstupe má tri signály - STEP, DIR, ENABLE. Za konfiguráciu mikrokrokovania sú zodpovedné ďalšie tri kolíky. Aplikujeme alebo neaplikujeme na ne logický celok nastavením alebo odstránením prepojok (prepojok). Mikrokroková logika je skrytá vo vnútri čipu, nemusíme sa do nej púšťať. Zapamätať si možno len jednu vec – ENABLE umožňuje vodičovi pracovať, DIR určuje smer otáčania a impulz aplikovaný na STEP vodičovi povie, že je potrebné urobiť jeden mikrokrok (v súlade s konfiguráciou určenou prepojkami).
Hlavným rozdielom medzi DRV8825 a A4988 je podpora rozdelenia rozstupu 1/32. Existujú aj iné jemnosti, ale na začiatok to stačí. Áno, moduly s týmito čipmi sa vkladajú do podložiek riadiacej dosky rôznymi spôsobmi. No stalo sa to z hľadiska optimálneho rozloženia dosiek modulov. A neskúsení používatelia horia.
Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je hodnota drvenia, tým je chod motorov plynulejší a tichší. Zároveň sa však zvyšuje zaťaženie „kopnutia nohou“ - koniec koncov musíte STEP vydávať častejšie. Osobne neviem o problémoch pri práci na 1/16, ale keď existuje túžba úplne prejsť na 1/32, už môže byť nedostatok „mega“ výkonu. TMC2100 tu vyniká. Sú to budiče, ktoré prijímajú signál STEP s frekvenciou 1/16 a samy si „vymyslia“ až 1/256. Výsledkom je plynulý, tichý chod, no nie bez chýb. Po prvé, moduly na TMC2100 sú drahé. Po druhé, ja osobne (na vlastnoručne vyrobenom CoreXY s názvom Kubocore) mám s týmito ovládačmi problémy v podobe chýbajúcich krokov (respektíve zlyhania polohovania) pri zrýchleniach nad 2000 - to nie je prípad DRV8825.
Aby sme to zhrnuli tromi slovami: každý vodič potrebuje dve nohy mikrokontroléra, aby nastavil smer a vydal mikrokrokový impulz. Vstup povolenia vodiča je zvyčajne spoločný pre všetky osi - v Repetier-Host je len jedno tlačidlo vypnutia motora. Microstepping je dobrý z hľadiska plynulosti pohybu a boja proti rezonanciám a vibráciám. Obmedzenie maximálneho prúdu motora sa musí nastaviť pomocou trimrov rezistorov na moduloch ovládača. Ak je prúd prekročený, dôjde k nadmernému zahrievaniu ovládačov a motorov, ak je prúd nedostatočný, dôjde k preskakovaniu krokov.
Spotykach
RepRap neposkytuje spätnú väzbu o polohe. To znamená, že program riadiaceho ovládača nevie, kde sa momentálne nachádzajú pohyblivé časti tlačiarne. Zvláštne, samozrejme. Ale s priamou mechanikou a bežným nastavením to ide. Tlačiareň pred tlačou presunie všetko, čo sa dá, do východiskovej polohy a pri všetkých pohyboch je už od nej odpudzovaná. Takže opačný fenomén preskakovania krokov. Ovládač dáva impulzy vodičovi, vodič sa snaží otáčať rotorom. Ale pri nadmernom zaťažení (alebo nedostatočnom prúde) dochádza k "odskoku" - rotor sa začne otáčať a potom sa vráti do svojej pôvodnej polohy. Ak sa to stane na osi X alebo Y, dostaneme posun vrstvy. Na osi Z - tlačiareň začne "rozmazávať" ďalšiu vrstvu do predchádzajúcej, tiež nič dobré. Nie je nezvyčajné, že na extrudéri dôjde k preskoku (spôsobené upchatou tryskou, predávkovaním, nedostatočnou teplotou, príliš malou vzdialenosťou od lôžka na začiatku tlače), potom máme čiastočne alebo úplne nepotlačené vrstvy.
S tým, ako sa preskakovanie krokov prejavuje, je všetko pomerne jasné. Prečo sa to deje? Tu sú hlavné dôvody:
1. Príliš veľké zaťaženie. Napríklad natiahnutý pás. Alebo zošikmené vodidlá. Alebo mŕtve ložiská.
2. Zotrvačnosť. Na rýchle zrýchlenie alebo spomalenie ťažkého predmetu musíte vynaložiť viac úsilia ako pri plynulej zmene rýchlosti. Preto kombinácia vysokých zrýchlení s ťažkým vozíkom (alebo stolom) môže spôsobiť preskakovanie krokov pri prudkom štarte.
3. Nesprávne nastavenie prúdu ovládača.
Posledný bod je vo všeobecnosti témou na samostatný článok. Každý krokový motor má skrátka taký parameter ako menovitý prúd. Ten je pri bežných motoroch v rozmedzí 1,2 - 1,8 A. Takže pri takomto prúdovom limite by vám malo všetko fungovať dobre. Ak nie, potom sú motory preťažené. Ak nie sú žiadne preskakovanie krokov s dolným limitom - vo všeobecnosti v poriadku. Keď sa prúd zníži v porovnaní s nominálnou hodnotou, zníži sa zahrievanie ovládačov (a môžu sa prehriať) a motorov (neodporúča sa viac ako 80 stupňov) a navyše sa zníži hlasitosť „piesne“ stepperov.
V prvej časti cyklu som hovoril o malých slabých 8-bitových mikrokontroléroch Atmel architektúry AVR, konkrétne o Mega 2560, ktorý „vládne“ väčšine amatérskych 3D tlačiarní. Druhá časť je venovaná riadeniu krokových motorov. Teraz - o vykurovacích zariadeniach.
Podstata FDM (modelovanie taveného depozície, ochranná známka spoločnosti Stratasys, zvyčajne je to každému jedno, ale opatrní ľudia prišli s FFF - výroba taveného vlákna) v spájaní vlákna po vrstve. Fúzia prebieha nasledovne: vlákno sa musí roztaviť v určitej zóne horúceho konca a tavenina, tlačená pevnou časťou tyče, je vytláčaná cez dýzu. Keď sa tlačová hlava pohybuje, filament sa súčasne vytláča a vyhladzuje na predchádzajúcu vrstvu koncom dýzy.
Zdalo by sa, že všetko je jednoduché. Ochladzujeme hornú časť trubice tepelnej bariéry a ohrievame spodnú časť a všetko je v poriadku. Ale je tu nuansa. Teplotu hotendu je potrebné udržiavať so slušnou presnosťou, aby chodil len v malých medziach. V opačnom prípade dostaneme nepríjemný efekt – niektoré vrstvy sú vytlačené pri nižšej teplote (vlákno je viskóznejšie), niektoré pri vyššej teplote (viac tekuté) a výsledok vyzerá ako Z-wobble. A teraz máme celovečernú otázku stabilizácie teploty ohrievača, ktorý má veľmi malú zotrvačnosť - kvôli nízkej tepelnej kapacite akékoľvek vonkajšie „kýchnutie“ (prievan, ventilátor, nikdy neviete čo ešte) resp. chyba ovládania okamžite vedie k výraznej zmene teploty.
Tu vtrhneme do sály disciplíny zvanej TAU (automatic control theory). Nie je to úplne moja špecializácia (IT špecialista, ale vyštudoval som oddelenie automatizovaných riadiacich systémov), ale mali sme taký kurz s učiteľom, ktorý premietal diapozitívy na projektore a pravidelne sa nad nimi čudoval s komentármi: „Och, veril som týmto študentom prekladať prednášky do elektronickej podoby, sú tu nalepili také džemy, no nič, na to prídete. Dobre, lyrické spomienky bokom, privítajme PID regulátor.
Bez tohto vzorca sa o PID regulácii písať nedá. V rámci tohto článku je to len pre krásu.
Vrelo odporucam precitat si clanok, o PID regulacii je pisany pomerne jasne. Ak to úplne zjednodušíme, potom obrázok vyzerá takto: máme nejakú cieľovú hodnotu teploty. A s určitou frekvenciou dostaneme aktuálnu hodnotu teploty a musíme vykonať kontrolnú akciu, aby sme znížili chybu - rozdiel medzi aktuálnou a cieľovou hodnotou. Riadiacim úkonom je v tomto prípade PWM signál do brány tranzistora s efektom poľa (mosfet) ohrievača. Od 0 do 255 "papagájov", kde 255 je maximálny výkon. Pre tých, ktorí nevedia, čo je PWM - najjednoduchší popis javu.
Takže. Pri každom „takte“ práce s ohrievačom sa musíme rozhodnúť o vydaní od 0 do 255. Áno, ohrievač môžeme jednoducho zapnúť alebo vypnúť bez toho, aby sme sa obťažovali PWM. Povedzme, že teplota je vyššia ako 210 stupňov - nezapínajte ho. Pod 200 - povoliť. Len v prípade ohrievača hotend nám takýto rozptyl nebude vyhovovať, budeme musieť zvýšiť frekvenciu „cyklov“ práce, a to sú dodatočné prerušenia, prevádzka ADC tiež nie je zadarmo a my majú extrémne obmedzené výpočtové zdroje. Vo všeobecnosti je potrebné riadiť presnejšie. Preto PID riadenie. P - proporcionálne, I - integrálne, D - diferenciálne. Proporcionálna zložka je zodpovedná za "priamu" odozvu na odchýlku, integrálna zložka - za akumulovanú chybu, diferenciálna zložka - ako odpoveď na spracovanie miery zmeny chyby.
Aby to bolo ešte jednoduchšie, PID regulátor vydáva regulačnú akciu v závislosti od aktuálnej odchýlky, pričom zohľadňuje „históriu“ a rýchlosť zmeny odchýlky. Zriedka počujem o kalibrácii regulátora Marlin PID, ale existuje taká funkcia, v dôsledku čoho získame tri koeficienty (proporcionálne, integrálne, diferenciálne), ktoré nám umožňujú najpresnejšie ovládať náš ohrievač, a nie sférický vo vákuu. Tí, ktorí chcú, si môžu prečítať o kóde M303.
Graf teploty horúceho konca (Repetier-Host, Marlin)
Pre ilustráciu extrémne nízkej zotrvačnosti horúceho konca som naň len fúkol.
Dobre, toto je o hotende. Každý to má, pokiaľ ide o FDM / FFF. Ale niektorí to majú radi horúce, takže je tu skvelé a hrozné, horiace mosfety a rampy, vykurovací stôl. Z elektronického hľadiska je s ním všetko zložitejšie ako s horúcim koncom – výkon je pomerne veľký. Ale z hľadiska automatického riadenia je to jednoduchšie - systém je inertnejší a prípustná amplitúda odchýlky je vyššia. Preto, aby sa ušetrili výpočtové zdroje, je tabuľka zvyčajne riadená podľa princípu bang-bang (“puff-puff”), tento prístup som opísal vyššie. Kým teplota nedosiahla maximum, vykurujeme o 100 %. Potom nechajte vychladnúť na prijateľné minimum a znova zahrejte. Všimol som si tiež, že pri pripájaní horúceho stola cez elektromechanické relé (a to sa často robí na „vyloženie“ mosfetu) je platnou možnosťou iba bang-bang, nemusíte relé PWM.
Senzory
Nakoniec - o termistoroch a termočlánkoch. Termistor mení svoj odpor s teplotou, vyznačuje sa menovitým odporom pri 25 stupňoch a teplotným koeficientom. V skutočnosti je zariadenie nelineárne a v rovnakom „marline“ sú tabuľky na prevod údajov prijatých z termistora na teplotu. Termočlánok je zriedkavým návštevníkom RepRap, ale narazí. Princíp činnosti je iný, termočlánok je zdrojom EMF. To znamená, že produkuje určité napätie, ktorého hodnota závisí od teploty. Nepripája sa priamo k RAMPS a podobným doskám, ale existujú aktívne adaptéry. Zaujímavosťou je, že v "marlíne" sú poskytnuté aj tabuľky pre kovové (platinové) odporové teplomery. Nie je to taká vzácnosť v priemyselnej automatizácii, ale či sa nachádza "naživo" v RepRap - neviem.
3D tlačiareň fungujúca na princípe FDM / FFF pozostáva v skutočnosti z troch častí: mechaniky (pohybovanie niečím v priestore), vykurovacích zariadení a elektroniky, ktorá to všetko riadi.
Vo všeobecnosti som už povedal, ako každá z týchto častí funguje, a teraz sa pokúsim špekulovať na tému „ako je zostavená do jedného zariadenia“. Dôležité: Veľa popíšem z pohľadu domáceho majstra, ktorý nie je vybavený strojmi na obrábanie dreva alebo kovu a pracuje s kladivom, vŕtačkou a pílkou. A ešte, aby som nestriekal, v podstate asi "typický" RepRap - jeden extrudér, plocha tlače okolo 200x200 mm.
Najmenej variabilné
Originál E3D V6 a jeho veľmi nevľúdna cena.
Začnem ohrievačmi, tu nie je veľa populárnych možností. Dnes je medzi domácimi kutilmi najrozšírenejší hotend E3D.
Presnejšie, jeho čínske klony sú veľmi plávajúcej kvality. Nebudem hovoriť o utrpení s leštením celokovovej zábrany alebo použitím bowdenovej trubice „do trysky“ – to je samostatná disciplína. Z osobnej malej skúsenosti - dobrá kovová bariéra funguje skvele s ABS a PLA, bez jediného prerušenia. Zlá kovová bariéra funguje dobre s ABS a nechutne (až "v žiadnom prípade" - s PLA) a v tomto prípade je jednoduchšie dať rovnako zlú tepelnú bariéru, ale s teflónovou vložkou.
Vo všeobecnosti sú E3D veľmi pohodlné - môžete experimentovať s tepelnými bariérami aj ohrievačmi - k dispozícii sú "malé" aj Volcano (pre hrubé trysky a rýchlu brutálnu tlač). Mimochodom, tiež podmienené delenie. Teraz používam Volcano s 0,4 tryskou. A niektorí vymýšľajú dištančnú objímku a pokojne pracujú s krátkymi tryskami z bežného E3D.
Minimálny program - kúpte si typickú čínsku súpravu "E3D v6 + ohrievač + sada trysiek + chladič". Okamžite odporúčam balíček rôznych tepelných bariér, aby ste potom nemuseli čakať na ďalšie balenie.
Druhý ohrievač nie je druhý hot end (aj keď to tiež nie je zlé, ale nebudeme sa ponárať), ale stôl. Môžete sa zaradiť medzi rytierov studeného stola a vôbec nevznášať otázku nižšieho ohrevu - áno, potom sa výber vlákna zužuje, budete musieť trochu premýšľať o bezpečnom pripevnení modelu na stôl, ale potom sa už nikdy nedozviete o zuhoľnatených termináloch RAMPS, hlbokých vzťahoch s tenkými drôtmi a defekte slonovej nohy. Dobre, nechajte ohrievač stále byť. Dve populárne možnosti sú fólia zo sklenených vlákien a hliník.
Prvý z nich je jednoduchý, lacný, ale zakrivený a "tekutý", vyžaduje normálne upevnenie na pevnú konštrukciu a dokonca aj sklo na vrchu. Po druhé
V skutočnosti rovnaká doska plošných spojov, len ako substrát - hliník. Dobrá vlastná tuhosť, rovnomerné zahrievanie, ale drahšie.
Nezrejmou nevýhodou hliníkového stola je, keď k nemu Číňan zle pripevní tenké drôty. Je ľahké vymeniť drôty na textolitovom stole so základnými zručnosťami spájkovania. Ale spájkovanie 2,5 štvorcov na dráhy hliníkovej dosky je úloha na pokročilej úrovni vzhľadom na vynikajúcu tepelnú vodivosť tohto kovu. Použil som silnú spájkovačku (ktorá má drevenú rúčku a špičku prsta) a na pomoc som si musel zavolať teplovzdušnú spájkovačku.
Najzaujímavejší
3D tlačiareň s kinematikou „robotieho ramena“.
Najchutnejšou časťou je výber kinematiky. V prvom odseku som matne spomenul mechaniku ako prostriedok na „pohybovanie niečím v priestore“. Teraz už len k tomu, čo a kam presunúť. Vo všeobecnosti potrebujeme získať tri stupne voľnosti. A môžete pohybovať tlačovou hlavou a stolom s dielom, a preto je všetka rozmanitosť. Existujú radikálne návrhy s pevným stolom (delta tlačiarne), existujú pokusy o využitie schém frézovacích strojov (XY-stôl a Z-hlava), existujú zvrátenosti vo všeobecnosti (polárne tlačiarne alebo SCARA-mechanika požičaná z robotiky). O celom tomto chaose sa dá dlho rozprávať. Obmedzím sa teda na dve schémy.
"Pryusha"
XZ-portál a Y-stôl. Politicky korektne túto schému nazvem „zaslúženou“. Všetko je viac-menej jasné, stokrát realizované, hotové, upravené, osadené na koľajnice, merané v rozmeroch.
Všeobecná myšlienka je nasledovná: existuje písmeno „P“, pozdĺž ktorého nôh jazdí priečka, poháňaná dvoma synchronizovanými motormi pomocou prevodu „skrutka-matica“ (zriedkavá modifikácia - s remeňmi). Na priečke visí motor, ktorý ťahá kočiar vľavo a vpravo za pás. Tretím stupňom voľnosti je stôl, ktorý sa pohybuje tam a späť. Výhody dizajnu sú napríklad znalosť hore-dole alebo extrémna jednoduchosť pri remeselnej realizácii z improvizovaných materiálov. Známe sú aj nevýhody - problém synchronizácie Z motorov, závislosť kvality tlače na dvoch pinoch, ktoré by mali byť viac-menej rovnaké, ťažko sa zrýchľuje do vysokých otáčok (keďže sa pohybuje pomerne ťažký inertný stôl) .
Z-tabuľka
Pri tlači sa súradnica Z mení najpomalšie, a to len v jednom smere. Tu posunieme tabuľku vertikálne. Teraz musíme zistiť, ako presunúť tlačovú hlavu v jednej rovine. Existuje riešenie problému "v čele" - v skutočnosti. vezmeme portál „pryusha“, položíme ho na bok, nahradíme čapy remeňom (a odstránime ďalší motor a nahradíme ho prevodom), otočíme hotend o 90 stupňov, voila, dostaneme niečo ako replikátor MakerBot ( nie najnovšia generácia).
Ako ešte zlepšiť túto schému? Je potrebné dosiahnuť minimálnu hmotnosť pohyblivých častí. Ak upustíme od priameho extrudéra a privedieme vlákno cez trubicu, stále existuje motor X, ktorý je potrebné prevalcovať pozdĺž vodidiel pre nič. A tu prichádza na rad skutočná inžinierska vynaliezavosť. V holandčine to vyzerá ako hromada hriadeľov a remeňov v krabici s názvom Ultimaker. Dizajn sa dostal do bodu, kedy mnohí považujú Ultimaker za najlepšiu stolnú 3D tlačiareň.
Existujú však jednoduchšie inžinierske riešenia. Napríklad H-Bot. Dva pevné motory, jeden dlhý pás, hrsť valčekov. A toto puzdro vám umožňuje pohybovať vozíkom v rovine XY otáčaním motorov v jednom smere alebo v rôznych smeroch. krásne. V praxi kladie zvýšené požiadavky na tuhosť konštrukcie, čo trochu komplikuje výrobu zápaliek a žaluďov, najmä pri použití drevených ložísk.
Klasické CoreXY s prekríženými ramienkami.
Zložitejšia schéma s dvoma pásmi a väčším zväzkom valčekov - CoreXY. Považujem to za najlepšiu možnosť implementácie, keď ste už zhromaždili svoju vlastnú alebo čínsku „pryusha“, ale tvorivé svrbenie neustúpilo. Môže byť vyrobený z preglejky, hliníkových profilov, taburetiek a iných nepotrebných kusov nábytku. V princípe je výsledok podobný ako pri H-Bot, no menej náchylný na zasekávanie a skrútenie rámu do baranieho rohu.
Elektronika
Ak potrebujete ušetriť peniaze, potom Mega + RAMPS v čínskej verzii jednoducho nemá konkurenciu. Ak neexistujú žiadne špeciálne znalosti v oblasti elektrotechniky a elektroniky a nervy nie sú zbytočné, potom je lepšie hľadať drahšie, ale dobre vyrobené dosky od spoločnosti Makerbase alebo Geeetech.
Vyliečili sa tam hlavné boľačky sendviča v podobe „nesprávnych“ výstupných tranzistorov a napájanie celého päťvoltového kolchozu cez stabilizátor na doske Arduino. Ak hovoríme o úplne alternatívnych možnostiach, potom čakám na príležitosť kúpiť si dosku LPC1768, napríklad rovnakú MKS SBase, a baviť sa s 32-bitovým firmvérom ARM a Smoothieware. A paralelne pomaly študujem firmvér Teacup vo vzťahu k Arduino Nano a Nanoheart.
Kutil
Povedzme, že sa rozhodnete oslepiť bicykel. Nevidím na tom nič zlé.
Vo všeobecnosti je potrebné vychádzať z finančných možností a z toho, čo sa dá nájsť v garáži či pivnici. A tiež z prítomnosti alebo neprítomnosti prístupu k strojom a polomeru zakrivenia rúk. Zhruba povedané, existuje možnosť minúť 5 000 rubľov - dobre, zvládame to s minimálnym minimom. Za desiatku sa už dá trochu túlať a priblíženie sa k rozpočtu k 20 tisícom vám poriadne rozviaže ruky. Príležitosť kúpiť si čínskeho konštruktéra pryusha samozrejme uľahčuje život - môžete pochopiť základy 3D tlače a získať vynikajúci nástroj na vývoj samohybnej zbrane.
Navyše väčšina detailov (motory, elektronika, časť mechaniky) ľahko prejde do ďalšieho dizajnu. Skrátka, kúpime akrylové haraburdy, dopílime do zdravého stavu, vytlačíme diely pre ďalšiu tlačiareň, predošlú použijeme na náhradné diely, napeníme, opláchneme, opakujeme.
Začnite budovať Kubocore 2.
To je asi všetko. Možno to dopadlo trochu cvalom. Je však ťažké pochopiť nesmiernosť v rámci všeobecného prehľadového materiálu iným spôsobom. Aj keď som hodil užitočné odkazy na zamyslenie, hľadajúci to nájde akýmkoľvek spôsobom. Otázky a doplnenia sú už tradične vítané. No áno, v dohľadnej dobe bude pokračovanie - už o konkrétnych rozhodnutiach a hrábloch v rámci návrhu a konštrukcie Kubocore 2.
Aditívne tlačiarne sú dnes drahé. Mnoho ľudí musí minúť stovky alebo dokonca tisíce dolárov, aby získali tento špičkový stroj. Spôsob vlastnej montáže zariadení na trojrozmernú tlač je pre mnohých zaujímavý. Prečo neskúsiť vytlačiť presne to isté zariadenie na tlačiarni, ak tvar vytvorených dielov môže byť ľubovoľný? Moderní inžinieri majú skutočne možnosť zostaviť 3D tlačiareň vlastnými rukami.
Moderní dizajnéri sú presvedčení, že zariadenia na 3D tlač by mali byť dostupné pre každého. V roku 2004 sa prvýkrát diskutovalo o mechanizmoch schopných reprodukovať sa. Plánovalo sa vytvorenie inštalácií, ktoré tlačia kópie vlastných komponentov.
Priekopníkovi v tejto oblasti sa podarilo znovu vytvoriť viac ako polovicu týchto detailov. Druhá generácia zariadení využívala na vytváranie výtlačkov kovové zliatiny, mramorový prach, mastenec a plast. Takéto zariadenia nemožno nazvať ideálnymi vynálezmi. Potrebovali zlepšenie.
Základná cena bežnej platformy na vývoj komponentov je 350 eur. Zariadenie, ktoré poskytuje možnosť tlače elektrických obvodov, stojí desaťkrát viac. Ak chcete skopírovať takéto nastavenia, budete musieť vynaložiť úsilie.
Pre vlastnú montáž je vhodný štandardný model EWaste. Stojí menej ako 60 dolárov. Ak nájdete vhodné komponenty, ktoré je možné odstrániť z nepotrebných elektrických spotrebičov, je celkom možné ich zostaviť. K tomu budete potrebovať motor NEMA 17, PC zdroj, DVD mechaniku, zmršťovacie bužírky a konektory.
Iný dizajn je možné zostaviť z komponentov rozložených laserových tlačiarní v kombinácii s oceľovými koľajnicami, kovovými profilmi a plastovými ložiskami. Na rám sú pripevnené 4 motory, z ktorých dva musia podporovať funkciu microstep. K článku budete musieť použiť aj niekoľko prepojovacích vodičov, optické senzory a termostat. Mnoho používateľov poznamenáva, že sa im podarilo navrhnúť 3D tlačiareň vlastnými rukami. Kresby si môžete pozrieť v článku, sú k dispozícii na recenziu. Bežné domáce stroje nemajú vynikajúce vlastnosti, ale poradia si s potlačou malých plastových výrobkov.
Vždy je tu možnosť nazbierať niečo špeciálne. Schéma lacného zariadenia na trojrozmernú tlač navrhli čínski odborníci. Otvorený trh komponentov umožňuje zakúpiť všetky potrebné komponenty takéhoto mechanizmu. Čínski dizajnéri použili rám Makeblock, ktorý si môže každý kúpiť v obchode spoločnosti.
Teraz nie je nič ťažké vytvoriť 3D tlačiareň vlastnými rukami. Zariadenie je vybavené elektrickou doskou Arduino MEGA 2560. Ovládanie zvládne bežný používateľ osobného počítača vopred nainštalovaným potrebným softvérom.
Každý si bude musieť vybrať technológiu montáže. Všetky generácie moderných samoreprodukčných zariadení sa vyznačujú rýchlym vývojom. Továrensky zostavená tlačiareň je oveľa drahšia ako tlačené komponenty.
Astronauti plánujú v blízkej budúcnosti vziať so sebou do vesmíru niekoľko týchto tlačiarní. Vďaka týmto úžasným zariadeniam je možné ušetriť užitočné zaťaženie a užitočnú plochu lietadla. Astronauti si budú musieť zostaviť 3D tlačiareň vlastnými rukami. Z tlačiarne používanej napríklad na Mesiaci môže vzniknúť veľmi dobré stavebné vybavenie na stavbu vesmírnych základní. Ako atrament sa použije jemný piesok.
Pre moderných inžinierov nebude ťažké vyrobiť 3D tlačiareň vlastnými rukami. Reprap dizajny umožňujú ušetriť peňaženku od zbytočných nákladov. Hotové vzorky vyžadujú prispôsobenie. To môže nepriaznivo ovplyvniť kvalitu tlače. Treba spomenúť, že svojpomocná montáž si bude vyžadovať veľa trpezlivosti a značné znalosti inžinierstva.
Nie každý má možnosť kúpiť si 3D tlačiareň, no mnohí o tomto zariadení snívajú. Aby ste nevyhadzovali peniaze, môžete hľadať vhodné komponenty v iných elektronických zariadeniach a použiť ich ako základ podomácky vyrobeného tlačového zariadenia. Celkové náklady na takúto tlačiareň nepresiahnu 100 dolárov. Je to lacné, vzhľadom na to, že zariadenie je domáce. Urob si sám 3D tlačiarne môžu vytvárať všetci amatéri, ktorí sú oboznámení so základmi inžinierstva vďaka opísaným princípom.
Mali by ste začať analýzou špecifík fungovania univerzálnych CNC systémov. Je potrebné naučiť sa zoznam základných príkazov na ovládanie zariadenia pomocou programového kódu. Ku konštrukcii je pripevnený plastový regulátor výkonu motora a extrudér. Zloženie každého zariadenia, vyvinutého nezávisle, bude zahŕňať niekoľko základných komponentov: puzdro, napájací zdroj, krokový motor, ovládač, tlačovú hlavu a koľajnice.
Ako diely používané v tejto fáze môžete použiť bežné jednotky CD / DVD, ktoré zostali zo starých počítačov. Budete potrebovať disketovú mechaniku. V tejto fáze by ste sa mali uistiť, že hnacie motory nebežia na jednosmerný prúd, ale v krokoch. Zo všetkých existujúcich motorov potrebných na montáž vlastnej 3D tlačiarne je Nema 23 najlepšou voľbou pri použití v plastovom extrudéri.
Potrebná bude aj ďalšia elektronika, ktorej výber bude závisieť od finančných možností a jej dostupnosti v predaji. Je potrebné pripraviť všetky káble, napájací zdroj, žiaruvzdorné trubice a konektory. Drôty sú prispájkované ku krokovým motorom.
Pohony, ktoré privádzajú plastové vlákna, budú zostavené z prevodu MK7 / MK8 a krokového motora Nema 23. Taktiež je potrebné stiahnuť softvér na ovládanie prvkov extrudéra tlačového stroja. Nezabudnite ani na ovládače.
Plastový materiál sa vtiahne do extrudéra a vstúpi do ohrievacej komory. Zahriaty atrament potom prechádza cez teplovzdorné trubice. Ak chcete zostaviť priamy pohon, musíte pripojiť držiak rámu k krokovému motoru. Údaje získané na extrudéri sú vystavené v programe Repetier. Každý inžinier môže vyrobiť takúto 3D tlačiareň vlastnými rukami.
Prípravu zariadenia na prvý test možno považovať za ukončenú. Priemer plastového vlákna v extrudéri by mal byť 1,75 mm. Táto hrúbka nebude vyžadovať veľa energie počas tlače. Tlačiareň sa odporúča naplniť plastom PLA kvôli jeho taviteľnosti, bezpečnosti a jednoduchosti použitia.
Aktivuje sa Repetier a spustia sa segmenty profilu Skeinforge. Ak chcete skontrolovať kalibráciu, môžete vytlačiť jednoduchý obrázok. Ak montáž nebola vykonaná správne, problémy s konfiguráciou je možné zistiť takmer okamžite kontrolou rozmerov prijatého produktu.
Ak chcete začať, musíte otvoriť model STL, určiť tvar na tlač a zadať príslušný kód g. Extrudér sa zahreje a potom začne taviť plast. Na kontrolu činnosti zariadenia je potrebné vytlačiť nejaký materiál. Vyššie uvedené pokyny popisujú základné princípy práce, ktoré je potrebné dodržiavať, aby ste si mohli vyrobiť 3D tlačiareň vlastnými rukami.
Dnes každý inžinier chápe, že je celkom možné vytvoriť zariadenie na 3D tlač sami. Vo fáze zhromažďovania informácií nevzniknú žiadne ťažkosti. Celý postup sme podrobne opísali vyššie.
Pre úspešnú realizáciu úlohy je potrebné pochopiť výrobnú technológiu zariadenia a určiť hlavné problémy, ktoré je potrebné riešiť. Potrebujete získať výkres (pozri vyššie), vyzdvihnúť všetky komponenty, urobiť veľa práce a naučiť sa značné množstvo ďalších informácií. Výsledky určite potešia.
Takéto zariadenie môže vytvárať malé figúrky a bude z neho len málo praktického využitia, ale pre vlastné potešenie je každý inžinier s dostatočnou úrovňou informačnej podpory schopný takéto zariadenie zostaviť. Niekomu môže pripadať zaujímavý proces, nie samotné produkty. Ak chce inžinier vyrobiť 3D tlačiareň vlastnými rukami na výrobu veľkých dielov, v každom prípade sa bude musieť rozložiť, pretože komponenty pre takéto zariadenia sú oveľa drahšie. Tí, ktorí nemajú problémy s finančnými prostriedkami, sa budú musieť potrápiť hľadaním zariadenia potrebného na svojpomocnú montáž veľkej tlačiarne. Veľa štastia!
Pravidelne dostávam otázky o „malinách“, „pomarančoch“ a o tom, kde vo všeobecnosti sú a prečo. A tu začínam chápať, že pred napísaním „úzkych“ pokynov na nastavenie by bolo pekné stručne hovoriť o tom, ako táto kuchyňa vo všeobecnosti funguje, zdola nahor a zľava doprava. Lepšie neskoro ako nikdy, preto vašu pozornosť pozýva na akýsi vzdelávací program o arduinoch, rampách a iných strašidelných slovách.
To, že teraz máme možnosť kúpiť alebo postaviť si vlastnú FDM 3D tlačiareň za rozumnú cenu, je spôsobené hnutím RepRap. Nebudem teraz hovoriť o jeho histórii a ideológii – pre nás je teraz dôležité, že práve v rámci RepRap sa vytvorila určitá „gentlemanská zostava“ hardvéru a softvéru.
Aby som sa neopakoval, poviem raz: v rámci tohto materiálu uvažujem len o „obyčajných“ FDM 3D tlačiarňach, bez ohľadu na priemyselné proprietárne monštrá, ide o úplne samostatný vesmír s vlastnými zákonmi. Zariadenia pre domácnosť s „vlastným“ hardvérom a softvérom tiež zostanú mimo rozsahu tohto článku. Ďalej pod „3D tlačiarňou“ myslím úplne alebo čiastočne otvorené zariadenie, ktorého „uši“ trčia z RepRapu.
Povedzme si niečo o osembitových mikrokontroléroch Atmel s architektúrou AVR vo vzťahu k 3D tlači. Historicky je „mozgom“ väčšiny tlačiarní osembitový mikrokontrolér Atmel s architektúrou AVR, konkrétne ATmega 2560. Na vine je ďalší monumentálny projekt, ktorého meno je Arduino. Jeho softvérová súčasť nie je v tomto prípade zaujímavá - kód Arduino je pre začiatočníkov zrozumiteľnejší (v porovnaní s konvenčným C / C ++), ale funguje pomaly a požiera zdroje ako zadarmo.
Preto, keď arduinisti narazia na nedostatok výkonu, buď sa tejto myšlienky vzdajú, alebo sa pomaly premenia na embedderov („klasických“ vývojárov mikrokontrolérových zariadení). Zároveň, mimochodom, nie je absolútne potrebné opustiť hardvér Arduino - je (vo forme čínskych klonov) lacný a pohodlný, jednoducho sa začína považovať nie za Arduino, ale za mikrokontrolér s minimálne potrebné páskovanie.
V skutočnosti sa Arduino IDE používa ako ľahko inštalovateľná sada kompilátora a programátora, „jazyk“ Arduina vo firmvéri a nezapácha.
Ale to som trochu odbočil. Úlohou mikrokontroléra je vykonávať kontrolné akcie (vykonávať takzvaný „kopnutie nohou“) v súlade s prijatými pokynmi a údajmi zo snímačov. Veľmi dôležitý bod: tieto mikrokontroléry s nízkou spotrebou majú všetky typické vlastnosti počítača - malý čip má procesor, RAM, pamäť len na čítanie (FLASH a EEPROM). Ak však na počítači beží operačný systém (a ten už „rieši“ interakciu hardvéru a množstva programov), tak na „mega“ máme presne jeden program, ktorý pracuje priamo s hardvérom. Je to zásadne.
Často môžete počuť otázku, prečo nevyrábajú ovládače 3D tlačiarní založené na mikropočítači, ako je rovnaký Raspberry Pi. Zdalo by sa, že výpočtová sila je vagón, môžete okamžite urobiť webové rozhranie a kopu pohodlných vychytávok ... Ale! Tu vstupujeme do obávanej sféry systémov v reálnom čase.
Wikipedia uvádza nasledujúcu definíciu: "Systém, ktorý musí reagovať na udalosti v prostredí mimo systému alebo pôsobiť na prostredie v rámci požadovaných časových obmedzení." Ak je to úplne na vašich prstoch: keď program beží priamo „na hardvéri“, programátor úplne riadi proces a môže si byť istý, že stanovené akcie sa vyskytnú v správnom poradí a že pri desiatom opakovaní už nebudú žiadne iné. klin medzi ne. A keď už máme čo do činenia s operačným systémom, potom ten rozhoduje o tom, kedy spustiť používateľský program a kedy sa nechať rozptyľovať prácou so sieťovým adaptérom alebo obrazovkou. Fungovanie OS samozrejme môžete ovplyvniť. Predvídateľnú prácu s požadovanou presnosťou však nie je možné získať v systéme Windows a nie v systéme Debian Linux (na ktorých variáciách fungujú najmä mikropočítače), ale v takzvanom RTOS (operačný systém v reálnom čase, RTOS), ktorý bol pôvodne vyvinutý (alebo upravené) pre tieto úlohy. Využitie RTOS v RepRap je dnes strašná exotika. Ale ak sa pozriete na vývojárov CNC strojov, je tu už normálny jav.
Napríklad doska nie je na AVR, ale na 32-bitovom NXP LPC1768. Volá sa Smoothieboard. Sila - veľa, funkcie - tiež.
A ide o to, že v tejto fáze vývoja RepRapu bude „8 bitov stačiť pre každého“. Áno, 8 bit, 16 MHz, 256 kilobajtov flash pamäte a 8 kilobajtov RAM. Ak nie všetko, tak veľa. A komu to nestačí (to sa stáva napríklad pri práci s 1/32 mikrokrokom a s grafickým displejom, ako aj pri delta tlačiarňach, ktoré majú pomerne zložitú matematiku na výpočet pohybov), ponúkajú sa pokročilejšie mikrokontroléry ako riešenie. Iná architektúra, viac pamäte, väčší výpočtový výkon. A softvér stále väčšinou funguje „na hardvéri“, hoci na obzore sa črtá nejaké flirtovanie s RTOS.
Predtým, ako prejdeme k druhej časti a začneme hovoriť o elektronike RepRap. Chcem sa pokúsiť vysporiadať s jedným kontroverzným bodom - potenciálnymi problémami s 1/32 mikrokrokovaním. Ak to teoreticky odhadnete, tak na základe technických možností platformy by jej výkon nemal stačiť na pohyb rýchlosťou nad 125 mm/s.
Aby som otestoval tento predpoklad, postavil som „skúšobnú lavicu“, pripojil som logický analyzátor a začal som experimentovať. „Stojan“ je klasický Mega + RAMPS sendvič s prerobeným päťvoltovým napájaním, nainštalovaný je jeden ovládač DRV8825 (1/32). Nemá zmysel spomínať motor a prúd - výsledky sú úplne identické s „plným“ zapojením, s pohonom a bez motora a bez pohonu a motora.
To znamená, že od frekvencie prerušenia 10 kHz dostaneme efektívnu frekvenciu až 40 kHz. Ak na to použijeme trochu aritmetiky, dostaneme toto:
až 62,5 mm / s - jeden krok na prerušenie;
do 125 mm / s - dva kroky na prerušenie;
až 250 mm/s - štyri kroky na prerušenie.
Toto je teória. A čo v praxi? A ak nastavíte viac ako 250 mm/s? Dobre, dám G1 X1000 F20000 (333,3(3) mm/s) a analyzujem výsledok. Nameraná frekvencia impulzov je v tomto prípade takmer 40 kHz (250 mm/s). Logicky.
Pri rýchlostiach nad 10 000 mm/min (166,6(6) mm/s) neustále zaznamenávam poklesy hodín. Na oboch motoroch synchrónne (pamätajte, CoreXY). Trvajú 33 ms, sú približne 0,1 s pred začiatkom znižovania rýchlosti. Niekedy je rovnaký pokles na začiatku pohybu - 0,1 po dokončení zvýšenia rýchlosti. Vo všeobecnosti existuje podozrenie, že plynule mizne pri rýchlostiach do 125 mm / s - to znamená, keď nie sú aplikované 4 kroky na prerušenie, ale je to len podozrenie.
Neviem, ako interpretovať tento výsledok. Nekoreluje so žiadnymi vonkajšími vplyvmi - nezhoduje sa s komunikáciou cez sériový port, firmware je zostavený bez podpory akýchkoľvek displejov a SD kariet.
Myšlienky
1. Ak sa nepokúsite podvádzať s Marlinom, rýchlostný strop (1,8″, 1/32, 20 zubov, GT2) je 250 mm/s.
2. Pri rýchlostiach nad 125 mm/s (hypoteticky) dochádza k poruche so zlyhaním hodín. Kde a ako sa to prejaví v reálnej práci - neviem predpovedať.
3. V ťažších podmienkach (keď procesor intenzívne niečo počíta) to určite nebude lepšie, skôr horšie. Koľko je otázka na oveľa monumentálnejšiu štúdiu, pretože bude potrebné porovnať pohyby plánované programom so skutočne vydanými (a zachytenými) impulzmi - na to nemám dostatok pušného prachu.
V druhej časti si povieme, ako vyššie popísaný mikrokontrolér ovláda krokové motory.
Pohni sa!
V "obdĺžnikových" tlačiarňach musíte zabezpečiť pohyb pozdĺž troch osí. Povedzme, že posuňte tlačovú hlavu do X a Z a stôl s modelom do Y. Ide napríklad o známu Prusa i3, ktorú milujú čínski predajcovia a naši zákazníci. Alebo Mendel. Môžete hýbať iba hlavou v X a stolom v Y a Z. Toto je napríklad Felix. Takmer okamžite som sa dostal k 3D tlači (s MC5, ktorá má XY stôl a Z hlavu), takže som sa stal fanúšikom pohybu hlavy v X a Y a stola v Z. Toto je kinematika Ultimaker, H-Bot, CoreXY.
Možností je skrátka veľa. Pre jednoduchosť predpokladajme, že máme tri motory, z ktorých každý je zodpovedný za pohyb niečoho pozdĺž jednej z osí v priestore, podľa karteziánskeho súradnicového systému. V „pryusha“ sú za vertikálny pohyb zodpovedné dva motory, čo nemení podstatu javu. Takže tri motory. Prečo je v názve kvarteto? Pretože stále potrebujete dodať plast.
V nohe
Tradične sa používajú krokové motory. Ich vlastnosťou je zložitý dizajn vinutia statora, v rotore je použitý permanentný magnet (to znamená, že neexistujú žiadne kontakty súvisiace s rotorom - nič sa nevymaže a neiskrí). Krokový motor, ako naznačuje jeho názov, sa pohybuje diskrétne. Najbežnejšia vzorka v rámci RepRap má veľkosť NEMA17 (v skutočnosti je sedadlo regulované - štyri montážne otvory a výstupok s hriadeľom, plus dva rozmery, dĺžka sa môže líšiť), je vybavená dvoma vinutiami (4 drôty) a jeho úplné otočenie pozostáva z 200 krokov (1,8 stupňa na krok).
V najjednoduchšom prípade sa otáčanie krokového motora uskutočňuje postupnou aktiváciou vinutí. Aktiváciou sa rozumie aplikácia napájacieho napätia s priamou alebo obrátenou polaritou na vinutie. V tomto prípade musí byť riadiaci obvod (ovládač) schopný nielen prepínať "plus" a "mínus", ale tiež obmedziť prúd spotrebovaný vinutiami. Režim spínania plného prúdu sa nazýva full-step a má podstatnú nevýhodu – pri nízkych otáčkach motor strašne cuká, pri trocha vyšších začína drnčať. Vo všeobecnosti nič dobré. Pre zvýšenie plynulosti pohybu (presnosť sa nezvyšuje, diskrétnosť celých krokov nikde nezmizne!) sa používa režim mikrokrokového riadenia. Spočíva v tom, že obmedzenie prúdu dodávaného do vinutí sa mení sínusovým spôsobom. To znamená, že na jeden reálny krok existuje určitý počet medzistavov – mikrokrokov.
Na implementáciu mikrokrokového riadenia motora sa používajú špecializované mikroobvody. V rámci RepRap sú dva z nich - A4988 a DRV8825 (moduly založené na týchto mikroobvodoch sa zvyčajne nazývajú rovnako). Navyše sa sem začínajú vkrádať dômyselné TMC2100. Ovládače krokových motorov sa tradične vyrábajú vo forme modulov s nohami, ale sú tiež pripájané k doske. Druhá možnosť je na prvý pohľad menej pohodlná (nedá sa zmeniť typ ovládača a ak aj zlyhá, dochádza k náhlym hemoroidom), má však aj výhody - pokročilé dosky majú väčšinou softvérové ovládanie prúdu motora a spájkované ovládače sú spájkované na viacvrstvových doskách s bežným zapojením sú ochladzované cez „brucho“ čipu na teplo odvádzajúcu vrstvu dosky.
Ale opäť, keď už hovoríme o najbežnejšej možnosti - čip ovládača na vlastnej doske s plošnými spojmi s nohami. Na vstupe má tri signály - STEP, DIR, ENABLE. Za konfiguráciu mikrokrokovania sú zodpovedné ďalšie tri kolíky. Aplikujeme alebo neaplikujeme na ne logický celok nastavením alebo odstránením prepojok (prepojok). Mikrokroková logika je skrytá vo vnútri čipu, nemusíme sa do nej púšťať. Len jedno sa dá zapamätať - ENABLE umožňuje vodičovi pracovať, DIR určuje smer otáčania a impulz aplikovaný na STEP vodičovi hovorí, že je potrebné urobiť jeden mikrokrok (v súlade s konfiguráciou určenou prepojkami).
Hlavným rozdielom medzi DRV8825 a A4988 je podpora drvenia 1/32 rozstupu. Existujú aj iné jemnosti, ale na začiatok to stačí. Áno, moduly s týmito čipmi sa vkladajú do podložiek riadiacej dosky rôznymi spôsobmi. No stalo sa to z hľadiska optimálneho rozloženia dosiek modulov. A neskúsení používatelia horia.
Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je hodnota drvenia, tým je chod motorov plynulejší a tichší. Zároveň sa však zvyšuje zaťaženie „prepojok na nohy“ - koniec koncov musíte STEP vydávať častejšie. Osobne neviem o problémoch pri práci na 1/16, ale keď existuje túžba úplne prejsť na 1/32, už môže byť nedostatok „mega“ výkonu. TMC2100 tu vyniká. Sú to budiče, ktoré prijímajú signál STEP s frekvenciou 1/16 a samy si „vymyslia“ až 1/256. Výsledkom je plynulý, tichý chod, no nie bez chýb. Po prvé, moduly na TMC2100 sú drahé. Po druhé, ja osobne (na vlastnoručne vyrobenom CoreXY s názvom Kubocore) mám s týmito ovládačmi problémy v podobe preskakovania krokov (respektíve zlyhania polohovania) pri zrýchleniach nad 2000 - to nie je prípad DRV8825.
Aby sme to zhrnuli tromi slovami: každý vodič potrebuje dve nohy mikrokontroléra, aby nastavil smer a vydal mikrokrokový impulz. Vstup povolenia vodiča je zvyčajne spoločný pre všetky osi – tlačidlo vypnutia motora v Repetier-Host je len jedno. Microstepping je dobrý z hľadiska plynulosti pohybu a boja proti rezonanciám a vibráciám. Obmedzenie maximálneho prúdu motora sa musí nastaviť pomocou trimrov rezistorov na moduloch ovládača. Ak je prúd prekročený, dôjde k nadmernému zahrievaniu ovládačov a motorov, ak je prúd nedostatočný, dôjde k preskakovaniu krokov.
Spotykach
RepRap neposkytuje spätnú väzbu o polohe. To znamená, že program riadiaceho ovládača nevie, kde sa momentálne nachádzajú pohyblivé časti tlačiarne. Zvláštne, samozrejme. Ale s priamou mechanikou a bežným nastavením to ide. Tlačiareň pred tlačou presunie všetko, čo sa dá, do východiskovej polohy a pri všetkých pohyboch je už od nej odpudzovaná. Takže opačný fenomén preskakovania krokov. Ovládač dáva impulzy vodičovi, vodič sa snaží otáčať rotorom. Ale pri nadmernom zaťažení (alebo nedostatočnom prúde) dôjde k „odskoku“ - rotor sa začne otáčať a potom sa vráti do svojej pôvodnej polohy. Ak sa to stane na osi X alebo Y, dostaneme posun vrstvy. Na osi Z - tlačiareň začne "rozmazávať" ďalšiu vrstvu do predchádzajúcej, tiež nič dobré. Nie je nezvyčajné, že na extrudéri dôjde k preskoku (spôsobené upchatou tryskou, predávkovaním, nedostatočnou teplotou, príliš malou vzdialenosťou od lôžka na začiatku tlače), potom máme čiastočne alebo úplne nepotlačené vrstvy.
S tým, ako sa preskakovanie krokov prejavuje, je všetko pomerne jasné. Prečo sa to deje? Tu sú hlavné dôvody:
1. Príliš veľké zaťaženie. Napríklad natiahnutý pás. Alebo zošikmené vodidlá. Alebo "zabité" ložiská.
2. Zotrvačnosť. Na rýchle zrýchlenie alebo spomalenie ťažkého predmetu musíte vynaložiť viac úsilia ako pri plynulej zmene rýchlosti. Preto kombinácia vysokých zrýchlení s ťažkým vozíkom (alebo stolom) môže spôsobiť preskakovanie krokov pri prudkom štarte.
3. Nesprávne nastavenie prúdu ovládača.
Posledný bod je vo všeobecnosti témou na samostatný článok. Každý krokový motor má skrátka taký parameter ako menovitý prúd. Ten je pri bežných motoroch v rozmedzí 1,2 - 1,8 A. Takže pri takomto prúdovom limite by vám malo všetko fungovať dobre. Ak nie, potom sú motory preťažené. Ak neexistujú žiadne preskakovanie krokov s dolným limitom, je to vo všeobecnosti v poriadku. Keď sa prúd zníži v porovnaní s nominálnou hodnotou, zníži sa zahrievanie ovládačov (a môžu sa prehriať) a motorov (neodporúča sa viac ako 80 stupňov) a navyše sa zníži hlasitosť „piesne“ stepperov.
V prvej časti série som hovoril o malých slabých 8-bitových mikrokontroléroch Atmel architektúry AVR, konkrétne o Mega 2560, ktorý “vládne” väčšine amatérskych 3D tlačiarní. Druhá časť je venovaná riadeniu krokových motorov. Teraz - o vykurovacích zariadeniach.
Podstata FDM (modelovanie taveného depozície, ochranná známka spoločnosti Stratasys, zvyčajne je to každému jedno, ale opatrní ľudia prišli s FFF - výroba taveného vlákna) v spájaní vlákna po vrstve. Fúzia prebieha nasledovne: vlákno sa musí roztaviť v určitej zóne horúceho konca a tavenina, tlačená pevnou časťou tyče, je vytláčaná cez dýzu. Keď sa tlačová hlava pohybuje, filament sa súčasne vytláča a vyhladzuje na predchádzajúcu vrstvu koncom dýzy.
Zdalo by sa, že všetko je jednoduché. Ochladzujeme hornú časť trubice tepelnej bariéry a ohrievame spodnú časť a všetko je v poriadku. Ale je tu nuansa. Teplotu hotendu je potrebné udržiavať so slušnou presnosťou, aby chodil len v malých medziach. V opačnom prípade dostaneme nepríjemný efekt – niektoré vrstvy sú vytlačené pri nižšej teplote (vlákno je viskóznejšie), niektoré pri vyššej teplote (viac tekuté) a výsledok vyzerá ako Z-wobble. No a teraz tu máme celovečernú otázku stabilizácie teploty ohrievača, ktorý má veľmi malú zotrvačnosť – kvôli nízkej tepelnej kapacite môže dôjsť k prípadnému vonkajšiemu „kýchnutiu“ (prievan, dúchadlo, nikdy neviete čo ešte) resp. chyba ovládania okamžite vedie k výraznej zmene teploty.
Tu vtrhneme do sály disciplíny zvanej TAU (automatic control theory). Nie je to úplne moja špecializácia (IT špecialista, ale vyštudoval som oddelenie automatizovaných riadiacich systémov), ale mali sme taký kurz s učiteľom, ktorý premietal diapozitívy na projektore a pravidelne sa nad nimi čudoval s komentármi: „Och, veril som týmto študentom prekladať prednášky do elektronickej podoby, sú tu nalepili také džemy, no nič, na to prídete. Dobre, lyrické spomienky bokom, privítajme PID regulátor.
Vrelo odporucam precitat si clanok, o PID regulacii je pisany pomerne jasne. Ak to úplne zjednodušíme, potom obrázok vyzerá takto: máme nejakú cieľovú hodnotu teploty. A s určitou frekvenciou získame aktuálnu hodnotu teploty a musíme vykonať kontrolnú akciu, aby sme znížili chybu - rozdiel medzi aktuálnou a cieľovou hodnotou. Riadiacim úkonom je v tomto prípade PWM signál do brány tranzistora s efektom poľa (mosfet) ohrievača. Od 0 do 255 "papagájov", kde 255 je maximálny výkon. Pre tých, ktorí nevedia, čo je PWM - najjednoduchší popis javu.
Takže. Pri každom „takte“ práce s ohrievačom sa musíme rozhodnúť o vydaní od 0 do 255. Áno, ohrievač môžeme jednoducho zapnúť alebo vypnúť bez toho, aby sme sa obťažovali PWM. Povedzme, že teplota je vyššia ako 210 stupňov - nezapínajte ho. Pod 200 - povoliť. Len v prípade ohrievača hotend nám takýto rozptyl nebude vyhovovať, budeme musieť zvýšiť frekvenciu „cyklov“ práce, a to sú dodatočné prerušenia, prevádzka ADC tiež nie je zadarmo a my majú extrémne obmedzené výpočtové zdroje. Vo všeobecnosti je potrebné riadiť presnejšie. Preto PID riadenie. P - proporcionálne, I - integrálne, D - diferenciálne. Proporcionálna zložka je zodpovedná za „priamu“ odozvu na odchýlku, integrálna zložka je zodpovedná za akumulovanú chybu, diferenciálna zložka je zodpovedná za spracovanie rýchlosti zmeny chyby.
Aby to bolo ešte jednoduchšie, PID regulátor vydáva regulačnú akciu v závislosti od aktuálnej odchýlky, pričom zohľadňuje „históriu“ a rýchlosť zmeny odchýlky. Zriedka počujem o kalibrácii regulátora Marlin PID, ale existuje taká funkcia, v dôsledku čoho získame tri koeficienty (proporcionálne, integrálne, diferenciálne), ktoré nám umožňujú najpresnejšie ovládať náš ohrievač, a nie sférický vo vákuu. Tí, ktorí chcú, si môžu prečítať o kóde M303.
Pre ilustráciu extrémne nízkej zotrvačnosti horúceho konca som naň len fúkol.
Dobre, toto je o hotende. Každý to má, pokiaľ ide o FDM / FFF. Ale niektorí to majú radi horúce, takže je tu skvelé a hrozné, horiace mosfety a rampy, vykurovací stôl. Z elektronického hľadiska je s ním všetko zložitejšie ako s horúcim koncom – výkon je pomerne veľký. Ale z hľadiska automatického riadenia je to jednoduchšie - systém je inertnejší a prípustná amplitúda odchýlky je vyššia. Preto, aby sa ušetrili výpočtové zdroje, je tabuľka zvyčajne riadená podľa princípu bang-bang (“puff-puff”), tento prístup som opísal vyššie. Kým teplota nedosiahla maximum, vykurujeme o 100 %. Potom nechajte vychladnúť na prijateľné minimum a znova zahrejte. Všimol som si tiež, že pri pripájaní horúceho stola cez elektromechanické relé (a to sa často robí na „vyloženie“ mosfetu) je platnou možnosťou iba bang-bang, nemusíte relé PWM.
Senzory
Nakoniec - o termistoroch a termočlánkoch. Termistor mení svoj odpor s teplotou, vyznačuje sa menovitým odporom pri 25 stupňoch a teplotným koeficientom. V skutočnosti je zariadenie nelineárne a v rovnakom „marline“ sú tabuľky na prevod údajov prijatých z termistora na teplotu. Termočlánok je zriedkavým návštevníkom RepRap, ale narazí. Princíp činnosti je iný, termočlánok je zdrojom EMF. To znamená, že produkuje určité napätie, ktorého hodnota závisí od teploty. Nepripája sa priamo k RAMPS a podobným doskám, ale existujú aktívne adaptéry. Zaujímavosťou je, že v "marlíne" sú poskytnuté aj tabuľky pre kovové (platinové) odporové teplomery. Nie je to taká vzácna vec v priemyselnej automatizácii, ale neviem, či sa nachádza „naživo“ v RepRap.
3D tlačiareň fungujúca na princípe FDM / FFF pozostáva v skutočnosti z troch častí: mechaniky (pohybovanie niečím v priestore), vykurovacích zariadení a elektroniky, ktorá to všetko riadi.
Vo všeobecnosti som už povedal, ako každá z týchto častí funguje, a teraz sa pokúsim špekulovať na tému „ako je zostavená do jedného zariadenia“. Dôležité: Veľa popíšem z pohľadu domáceho majstra, ktorý nie je vybavený strojmi na obrábanie dreva alebo kovu a pracuje s kladivom, vŕtačkou a pílkou. A ešte, aby sa nestriekalo, hlavne o "typickom" RepRap - jeden extrudér, plocha tlače je okolo 200x200 mm.
Najmenej variabilné
Originál E3D V6 a jeho veľmi nevľúdna cena.
Začnem ohrievačmi, tu nie je veľa populárnych možností. Dnes je medzi domácimi kutilmi najrozšírenejší hotend E3D.
Presnejšie, jeho čínske klony sú veľmi plávajúcej kvality. Nebudem hovoriť o mučení s leštením celokovovej bariéry alebo pomocou bowdenu „do trysky“ - to je samostatná disciplína. Z osobnej malej skúsenosti - dobrá kovová bariéra funguje skvele s ABS a PLA, bez jediného prerušenia. Zlá kovová bariéra funguje dobre s ABS a nechutne (až „v žiadnom prípade“ s PLA) a v tomto prípade môže byť jednoduchšie dať rovnako zlú tepelnú bariéru, ale s teflónovou vložkou.
Vo všeobecnosti sú E3D veľmi pohodlné - môžete experimentovať s tepelnými bariérami aj ohrievačmi - k dispozícii sú "malé" aj Volcano (pre hrubé trysky a rýchlu brutálnu tlač). Mimochodom, tiež podmienené delenie. Teraz používam Volcano s 0,4 tryskou. A niektorí vymýšľajú dištančnú objímku a pokojne pracujú s krátkymi tryskami z bežného E3D.
Minimálny program - kupujeme typickú čínsku stavebnicu "E3D v6 + ohrievač + sada trysiek + chladič". Okamžite odporúčam balíček rôznych tepelných bariér, aby ste potom nemuseli čakať na ďalšie balenie.
Druhý ohrievač nie je druhý horúci koniec (aj keď je tiež dobrý, ale nebudeme sa potápať), ale stôl. Môžete sa zaradiť medzi rytierov studeného stola a vôbec nevznášať otázku nižšieho ohrevu - áno, potom sa výber vlákna zužuje, budete musieť trochu premýšľať o bezpečnom pripevnení modelu na stôl, ale potom nikdy sa nedozviete o zuhoľnatených termináloch RAMPS, hlbokých vzťahoch s tenkými drôtmi a defekte slonovej nohy. Dobre, nechajte ohrievač stále byť. Dve populárne možnosti sú fólia zo sklenených vlákien a hliník.
Prvý z nich je jednoduchý, lacný, ale zakrivený a „tekutý“, vyžaduje normálne upevnenie na pevnú konštrukciu a dokonca aj sklo na vrchu. Po druhé
- vlastne tá istá doska plošných spojov, len ako substrát - hliník. Dobrá vlastná tuhosť, rovnomerné zahrievanie, ale drahšie.
Nezrejmou nevýhodou hliníkového stola je, keď k nemu Číňan zle pripevní tenké drôty. Je ľahké vymeniť drôty na textolitovom stole so základnými zručnosťami spájkovania. Ale spájkovanie 2,5 štvorcov na dráhy hliníkovej dosky je pokročilá úloha vzhľadom na vynikajúcu tepelnú vodivosť tohto kovu. Použil som silnú spájkovačku (ktorá má drevenú rúčku a špičku prsta) a na pomoc som si musel zavolať teplovzdušnú spájkovačku.
Najzaujímavejší
Najchutnejšou časťou je výber kinematiky. V prvom odseku som matne spomenul mechaniku ako prostriedok na „pohybovanie niečím v priestore“. Teraz už len k tomu, čo a kam presunúť. Vo všeobecnosti potrebujeme získať tri stupne voľnosti. A môžete pohybovať tlačovou hlavou a stolom s dielom, a preto je všetka rozmanitosť. Existujú radikálne návrhy s pevným stolom (delta tlačiarne), existujú pokusy o využitie schém frézovacích strojov (XY-stôl a Z-hlava), existujú zvrátenosti vo všeobecnosti (polárne tlačiarne alebo SCARA-mechanika požičaná z robotiky). O celom tomto chaose sa dá dlho rozprávať. Obmedzím sa teda na dve schémy.
"Pryusha"
XZ-portál a Y-stôl. Politicky korektne túto schému nazvem „zaslúženou“. Všetko je viac-menej jasné, stokrát realizované, hotové, upravené, osadené na koľajnice, merané v rozmeroch.
Všeobecná myšlienka je takáto: existuje písmeno „P“, pozdĺž ktorého nôh jazdí priečka, poháňaná dvoma synchronizovanými motormi pomocou prevodu „skrutka-matica“ (zriedkavá modifikácia s remeňmi). Na priečke visí motor, ktorý ťahá kočiar vľavo a vpravo za pás. Tretím stupňom voľnosti je stôl, ktorý sa pohybuje tam a späť. Výhody dizajnu sú napríklad znalosť hore-dole alebo extrémna jednoduchosť pri remeselnej realizácii z improvizovaných materiálov. Známe sú aj nevýhody - problém synchronizácie Z motorov, závislosť kvality tlače na dvoch čapoch, ktoré by mali byť viac-menej rovnaké, ťažko sa zrýchľuje do vysokých otáčok (keďže sa pohybuje pomerne ťažký inertný stôl) .
Z-tabuľka
Pri tlači sa súradnica Z mení najpomalšie, a to len v jednom smere. Tu posunieme tabuľku vertikálne. Teraz musíme zistiť, ako presunúť tlačovú hlavu v jednej rovine. Existuje riešenie problému "v čele" - v skutočnosti. vezmeme portál „pryusha“, položíme ho na bok, nahradíme čapy remeňom (a odstránime ďalší motor a nahradíme ho prevodom), otočíme horúci koniec o 90 stupňov, voila, dostaneme niečo ako replikátor MakerBot (nie najnovšia generácia).
Ako ešte zlepšiť túto schému? Je potrebné dosiahnuť minimálnu hmotnosť pohyblivých častí. Ak upustíme od priameho extrudéra a privedieme vlákno cez trubicu, stále existuje motor X, ktorý je potrebné prevalcovať pozdĺž vodidiel pre nič. A tu prichádza na rad skutočná inžinierska vynaliezavosť. V holandčine to vyzerá ako hromada hriadeľov a remeňov v krabici s názvom Ultimaker. Dizajn sa dostal do bodu, kedy mnohí považujú Ultimaker za najlepšiu stolnú 3D tlačiareň.
Existujú však jednoduchšie inžinierske riešenia. Napríklad H-Bot. Dva pevné motory, jeden dlhý pás, hrsť valčekov. A toto puzdro vám umožňuje pohybovať vozíkom v rovine XY otáčaním motorov v jednom smere alebo v rôznych smeroch. krásne. V praxi kladie zvýšené požiadavky na tuhosť konštrukcie, čo trochu komplikuje výrobu zápaliek a žaluďov, najmä pri použití drevených ložísk.
Zložitejšia schéma s dvoma pásmi a väčším zväzkom valčekov - CoreXY. Považujem to za najlepšiu možnosť implementácie, keď ste už zhromaždili svoju vlastnú alebo čínsku „pryusha“, ale tvorivé svrbenie neustúpilo. Môže byť vyrobený z preglejky, hliníkových profilov, taburetiek a iných nepotrebných kusov nábytku. V princípe je výsledok podobný ako pri H-Bot, no menej náchylný na zasekávanie a skrútenie rámu do baranieho rohu.
Elektronika
Ak potrebujete ušetriť peniaze, potom Mega + RAMPS v čínskej verzii jednoducho nemá konkurenciu. Ak neexistujú žiadne špeciálne znalosti v oblasti elektrotechniky a elektroniky a nervy nie sú zbytočné, potom je lepšie hľadať drahšie, ale dobre vyrobené dosky od spoločnosti Makerbase alebo Geeetech.
Vyliečili sa tam hlavné boľačky sendviča v podobe „nesprávnych“ výstupných tranzistorov a napájanie celej päťvoltovej kolektívnej farmy cez stabilizátor na doske Arduino. Ak hovoríme o úplne alternatívnych možnostiach, potom čakám na príležitosť kúpiť si dosku LPC1768, napríklad rovnakú MKS SBase, a baviť sa s 32-bitovým firmvérom ARM a Smoothieware. A paralelne pomaly študujem firmvér Teacup vo vzťahu k Arduino Nano a Nanoheart.
Kutil
Povedzme, že sa rozhodnete oslepiť bicykel. Nevidím na tom nič zlé.
Vo všeobecnosti je potrebné vychádzať z finančných možností a z toho, čo sa dá nájsť v garáži či pivnici. A tiež z prítomnosti alebo neprítomnosti prístupu k strojom a polomeru zakrivenia rúk. Zhruba povedané, existuje možnosť minúť 5 000 rubľov - dobre, zvládame to s minimálnym minimom. Za desiatku sa už dá trochu túlať a priblíženie sa k rozpočtu k 20 tisícom vám poriadne rozviaže ruky. Príležitosť kúpiť si čínskeho konštruktéra pryusha samozrejme uľahčuje život - môžete pochopiť základy 3D tlače a získať vynikajúci nástroj na vývoj samohybnej zbrane.
Navyše väčšina detailov (motory, elektronika, časť mechaniky) ľahko prejde do ďalšieho dizajnu. Skrátka, kúpime akrylové haraburdy, dopílime do zdravého stavu, vytlačíme diely pre ďalšiu tlačiareň, predošlú použijeme na náhradné diely, napeníme, opláchneme, opakujeme.
To je asi všetko. Možno to dopadlo trochu cvalom. Je však ťažké pochopiť nesmiernosť v rámci všeobecného prehľadového materiálu iným spôsobom. Aj keď som hodil užitočné odkazy na zamyslenie, hľadajúci to nájde akýmkoľvek spôsobom. Otázky a doplnenia sú už tradične vítané. No áno, v dohľadnej dobe bude pokračovanie - už o konkrétnych rozhodnutiach a hrábloch v rámci návrhu a konštrukcie Kubocore 2.
