Собираем 3D-принтер своими руками

Интересно, что скажет ваша жена, если обнаружит на кухонном столе сюрприз. ЗD-принтер во всей красе. Первым вопросом, наверное, будет:
— Дорогой, а зачем нам это нужно? Попробую ответить на этот философский вопрос.


Четыре года назад Зй-принтер я увидел на выставке, игрушка в разборе стоила около ста тысяч рублей, как шуба, которую очень хотела жена получить в подарок на день рождения. Отсюда принтер и начал ассоциироваться у меня с шубой. Прошло несколько лет, китайская промышленность поднапряглась, Зй-принтеры стали доступны и стоят меньше стиральной машинки.


С полгода назад мой друг прикупил бюджетный 30-принтер Prusa 13. Устройство свободно помещается на столе, позволяет печатать модели из двух видов пластика. Рабочее пространство — кубик со стороной 200 мм. Подключается к компьютеру через обычный USB-порт. Не могу сказать, что его жена сильно обрадовалась покупке, но вроде смирилась, что у мужа появилась новая игрушка.

Устройство приводится в движение четырьмя шаговыми двигателями, три двигателя перемещают головку по трём осям, четвертый двигатель отвечает за подачу лески в экструдер. Рабочий стол имеет функцию подогрева, температура стола устанавливается программно в зависимости от типа пластика.

Модель создаём в 3D-редакторе, например, можно скачать бесплатный редактор 30-моделей SketchUp. Сохраняем модель в формате STL, формат, который «понимает» программа принтера Repetier Host. Загружаем модель в Repetier Host. Запускаем слайсер (программу принтера), программа обсчитывает маршрут головки по слоям.


Потом готовит управляющий код для ЧПУ. Код можно записать на SD-шку. Карта потом вставляется непосредственно в принтер. Теперь принтер будет печатать сам, без компьютера. В настройках программы-слайсера задаём толщину слоя, размер «юбки», процент заполнения. При первой печати надо настроить положение столика, головка принтера в нижнем положении должна находиться максимально близко, но не упираться в столик.

Кажется, можно запускать печать. Не спешите. Перед началом печати рабочий стол начинает прогреваться: пока стол не нагреется до заданной температуры, принтер не начнёт работу. Стол должен быть горячим (110 градусов при печати АВС-пластиком), чтобы пластик надёжно прилип к стеклу и в процессе печати деталь не отлипла от стола. После прогрева стола печать запускается автоматом.

Кронштейн для мини видеокамеры печатался око до 4О мин, толщина слоя была установлена 0,2 мм, сопло экструдера 0,3 мм.


Камера идеально встала в кронштейн, который будет закреплён на борту коптера. После печати деталь получается не совсем идеальной. Часто требуется дополнительная обработка напильником или шкуркой. Тут такая зависимость. Чем меньше диаметр сопла и тоньше наносимый слой, тем чище получается поверхность и точнее размеры детали. Но времени на печать при уменьшении толщины слоя потребуется значительно больше.

Печать крючков для всякой мелочёвки. Модель создана в программе Sketchllp.

Печать 4-х крючков заняла 35 мин, слоем толщиной 0,3 мм. При настройке принтера на слой 0,2 мм печать заняла бы уже 1 час 5 мин. Скорость печати зависит от толщины слоя. Снимать деталь лучше с холодного стола. Поддеваем заготовку канцелярским ножом, аккуратно просовываем его между стеклом и заготовкой.

Крючки вклеены в торец. Кронштейн для видеока меры и крючки были напечатаны АБС-пластиком.

Теперь можно развесить на них всякую нужную мелочёвку.

ЧЕМ ПЕЧАТАЕТ ПРИНТЕР

В основном используется два типа пластика:
АБС (акрилонитрилбутадиенстирол) — непрозрачный пластик, производится из нефти. Из 2 килограммов нефти можно получить 1 кг пластика. Плавится при температуре около 220 градусов Цельсия. Температура размягчения 90-103 градуса. Эластичный и ударостойкий материал, из него делают кубики LEGO.

ПЛА (полилактид) — биоразлагаемый материал — полиэфир, производят из кукурузы или сахарного тростника. Температура плавления около 170 градусов. Температура размягчения 80 градусов. Обеспечивает более высокое качество печати, но имеет более хрупкую структуру.

ПРОБЛЕМА
При печати АБС-пластиком возникает одна проблема — деламинация или, просто говоря, отлипание модели в процессе печати с загибанием углов. Модель может сдвинуться, продолжить печать невозможно. Надо будет начинать печатать модель заново Не помогает тут и подогревающийся столик. Необходимо увеличить адгезию пластика к стеклу рабочего стола. Одним из вариантов улучшения прилипания является нанесение клея для бумаги UHU stick на поверхность стола перед печатью Клей держит деталь намертво Оторвать деталь трудно Чтобы отделить готовую модель, надо использовать монтажный нож.


В процессе эксплуатации принтера технология подготовки рабочего стола была отработана такая. На стекло стола наклеивается термоскотч Kapton, поверхность скотча слегка зашкуривается, после этого наносится клей. Теперь можно начинать печать.

Конечно, можно обойтись без этих дорогостоящих примочек. Просто сходить за пивом. Пиво, как ни странно, тоже хорошо улучшает прилипание пластика к стеклу Берём «Балтику» девятку, кисточкой наносим на рабочий стол перед печатью Остатки пива допиваем, пока принтер печатает модель.

Принцип работы 3D-принтера

Тестируемый принтер печатает модели по самой распространённой технологии FDM (Fused Deposition Modeling). Принцип создания модели по технологии FDM заключается в послойном наращивании изделия из предварительно расплавленной пластиковой лески.

На базе этой технологии работают все «домашние» 30-принтеры. Пластиковая леска подаётся в печатающую головку (экструдер). Там пластик нагревается до температуры плавления и через тонкое сопло (диаметр сопла 0,3 мм) наплавляется тонким слоем, формируя модель. Толщину наплавляемого слоя можно регулировать. Так слой за слоем принтер печатает модель.