Самодельные 3д принтеры. Из чего создается принтер? Полезные материалы по некоторым параметрам нашей прошивки

Собственно, сама мысль собрать принтер своими силами возникла примерно год назад после прочтения статьи на вики про RepRap принтеры. До этого ничего не собирая сложнее корпусов для компьютера, было трудно оценить всю сложность предстоящей работы. Но, листая страницы дальше, обнаружил, что все схемы, чертежи и инструкции присутствуют и более того даже на русском языке.

Немного погодя, оказалось, что все компоненты стоят вместе как готовый принтер и настрой сильно упал (Ох уж эти московские перекупщики), но на помощь пришел Китай со своими сверхдешевыми электроникой и электромеханическими компонентами. В порыве радости был заказан комплект электроники RAMPS 1.4 (Как самый простой в использовании по отзывам), 5 шаговых двигателей типа nema 17 (момент удержания должен быть не меньше 1.5кг/см, но я взял аж 4кг/см), 2 метра приводного ремня размера t2.5 с двумя алюминиевыми шкивами по 20 зубьев, а так же нагревательную платформу (mk2a самая распространенная), так же нужно не забыть взять 12 линейных подшипников lm8uu. На всё я потратил чуть больше 13 тысяч рублей, что, согласитесь, несколько меньше, чем, даже, комплекты для самостоятельной сборки в магазинах.

Спустя 2 месяца ожидания

За эти месяцы я успел познакомиться на форуме с несколькими интересными людьми, один из которых любезно распечатал на своем Replicator2 детали для моего принтера (Я выбрал конструкцию Prusa Mendel i2 из-за её дешевизны и простоты сборки). Кстати говоря, точность изготовления деталей мало на что влияет и, в принципе, можно их делать хоть из ложек, я лично сделал часть деталей для рамы из толстой фанеры. Большой проблемой было найти направляющие валы, которые стоят от 600 рублей за метр (Каленые и прочные, т.е. избыточная прочность), но решение было найдено на рынке: обычные прутки из нержавейки диаметром 8мм отлично подошли (Нужно всего 3 метра, как и что резать, написано на Вики), так же 6 метров шпилек м8 и 6 подшипников 608 (Как в роликах и скейтбордах). В качестве блока питания можно использовать что угодно от 400Вт 12-19В. Забрав с почты последнюю посылку (Не буду говорить про нашу почту, все и так всё знают. Битые и мятые коробки, ожидание, потерянные извещения), я понял, что предстоит много работы.

Первый блин комом

Самую сложную (как выяснилось позже) деталь решено было сделать самому, а именно hotend или сопло. Мой совет: если у вас нет токарного станка и вы не знаете тонкости изготовления хотендов, не беритесь за это. Было потрачено много времени и денег, но сопло было готово (спасибо сайтам и форумам), кстати, как выяснилось, готовое решение стоит 1500 рублей и это в два раза меньше, чем я потратил на свой хотенд. (Если кто-то всё же решится, то советую делать сопло сменным, а в качестве нагревателя не использовать резисторы из магазина, закажите керамический 12В 40Вт из Китая).

Собирать раму и подключать электронику по инструкции не сложно, но долго из-за возни с более чем 50 гаек и винтов.

Самая простая часть позади, предстоял самый долгий этап: настройка. Электроника основана на Ардуино, так что, проблем ни у кого возникнуть не должно. Собственно, нужно в прошивке настроить количество шагов по всем осям и на экструдере, так же настроить концевые датчики, откалибровать высоту и горизонтальность платформы, выбрать правильные термисторы. Кстати говоря, я начинал печатать ABS пластиком без нагревательной платформы на легендарном Синем Скотче. Важно: ABS нельзя печатать без нагревательной платформы, потому что неминуемо будет деформироваться деталь при остывании и все края загнутся наверх.

Детский восторг и осознание того, как много всего надо решить.

Работа над ошибками

Первым делом, я прикрутил нагревательную платформу, которая дала такой потрясающий результат с первого раза:

Ничего не отклеивается и не загибается даже на деталях такого размера. Но были и минусы: синий скотч оставался на деталях и его приходилось переклеивать каждый раз. плюс ко всему, перегорали резисторы раз в неделю стабильно и был заказан нагреватель из Китая.
Печать шла, вроде бы все хорошо, но хотелось большего. Засел за редактор и через пару дней родил проект нового принтера, больше, выше, солиднее. Рама из толстой фанеры, части напечатанные, все шло хорошо, но, собрав всё воедино, оказалось, что направляющие не параллельны и прочее и прочее, в итоге проект был заброшен.

Провал не давал спокойно спать и многие дни я думал надо новой конструкцией. Идей было много, некоторые удалось реализовать, но как это и бывает, с косяками, потому не буду надолго останавливаться на этом.

Музой стал принтер Prusa Mendel третьего поколения с фанерной рамой (Правильно читать не «пруса», а «прюша», т.к. это Чешский парень Йозеф Прюша). Как раз под рукой оказался станок для лазерной резки и автокад. Долгие вечера перед монитором, 3 разные версии.

Не обошлось без напечатанных деталей, но их было уже гораздо меньше: всего 3 каретки и 3 держателя концевиков.

Печать всех частей заняла около 9 часов. В то время я порезал фанеру (Покупайте для резки фанеру в магазинах, потому что на рынках она вся в сучках, которые не прорезаются нормально) и собрал первую версию рамы.

Ставка была сделана на высоту, она составила немного больше полуметра, что давало рабочую область высотой в 420мм, вряд ли вы найдете похожий.

Первое время я использовал пруток 3мм в силу его дешевизны, но для его подачи в экструдер необходимо использовать редуктор. печать неплохая, но подающий болт порой забивается и сам экструдер получается большим.

В следствии, было решено перейти на пруток меньшего диаметра, 1.75мм (Благо, сейчас полно производителей появилось) с маленьким экструдером без редуктора и с большей точностью подачи.

Советую всем сразу печатать прутком 1.75, потому что это реально удобнее. 3мм- это архаизм со времен использования сварочного прутка.

Идеальная машина

Само собой, работы еще предстоит много, но, могу сказать, что это вполне законченный продукт, который, при желании, можно повторить самому. Принтер не отличается ни сверхточностью, ни скоростью печати. Это обычный принтер на уровне того же Prusa i3, просто он выше и удобнее. Хочется сказать, что любой принтер можно настроить так, что он будет не хуже покупных монстров с ценником за 100.000, на который вы потратите не больше 15.000 рублей. Форумы и блоги пестрят различной информации, Китай доставляет что угодно за смешные деньги, так почему бы не сделать это самому?

*пару фотографий последней версии:

Самостоятельное создание аддитивного принтера — трудоёмкий процесс. Такое устройство не получится сделать за один вечер, а его настройка также может занять дополнительное время. Стоимость сборки при самостоятельном поштучном заказе компонентов может превысить цену бюджетного 3D-принтера, изготовленного фабрично. Но приложив некоторое количество усилий и ознакомившись с рекомендациями по сборке, вы сможете создать 3D-принтер своими руками, и он будет идеально подходить под ваши потребности.

Выбор и покупка деталей

Сборка 3D-принтера своими руками обойдётся дешевле всего, если заказывать детали в китайских интернет-магазинах. Самый популярный сайт, на котором можно найти весь набор комплектующих — AliExpress. Для формирования списка компонентов определитесь с конструкцией будущего устройства. Если у вас нет опыта в создании подобных девайсов, воспользуйтесь тематическими форумами для поиска списка комплектующих и последовательности их сборки своими руками. В случае отсутствия определённых элементов — их можно заменить на другие, при условии совместимости характеристик.

Какой бы ни была выбранная конструкция, вам понадобится стандартный комплект основных компонентов:

Набор проводов и винты, чтобы собрать 3D-принтер своими руками.
Корпус аппарата или металлическая рама для принтеров открытого типа.
Блок питания на 12В.
Комплект электроники (зачастую Arduino Mega 2560 R3 + шаговые драйверы).

Обратите внимание! Чтобы сэкономить при покупке на AliExpress, используйте сайты, предоставляющие cashback. Фиксированный процент от каждой покупки будет возвращён на личный счёт после подтверждения заказа. Деньги с этого счёта вы сможете вывести на карту или кошелёк электронной платёжной системы.

Сборка корпуса

Чтобы сделать корпус трёхмерного принтера, подойдёт любой материал достаточной жёсткости, поставляемый в листах. Первым делом следует смоделировать конструкцию или найти готовую схему в Интернете. После этого можно приступить к вырезанию отдельных деталей. При наличии электролобзика или другого инструмента для резки такую работу можно выполнить самостоятельно. Если нужных инструментов нет, рекомендуется заказать услуги лазерной резки.

Для работы с ABS-пластиком предпочтительна закрытая конструкция устройства, сохраняющая высокую температуру в камере. Быстрое или неравномерное застывание такого пластика может вызвать трещины или привести к осаждению печатаемой модели. Если же вы планируете использовать принтер для печати при помощи полилактида (PLA), используйте открытый корпус или предусмотрите возможность его открытия. Печать этим типом пластика требует отвода тепла и постоянного охлаждения.

Для корпуса 3D-принтера подойдут листы толщиной 6 мм. В зависимости от выбранного материала, они могут быть прозрачными или нет. При недостаточной жёсткости конструкции установите алюминиевые или стальные уголки по бокам. Также можно сделать корпус из небольшого телекоммуникационного шкафа или другого предмета. При наличии второго 3D-принтера детали корпуса нового устройства можно распечатать на нём. Самые популярные материалы, применяемые для создания каркаса своими руками:

Фанера;
Монолитный поликарбонат;
Акрил.

Важно! Корпус из фанеры хорошо гасит вибрацию, возникающую при печати.

Установка деталей и окончательная сборка

После изготовления корпуса нужно установить компоненты принтера и настроить работу электроники. При сборке важно соблюдать правильную последовательность установки деталей. Учитывайте, что в процессе работы устройства может проявляться вибрация. Все винты должны быть хорошо затянуты, а основные компоненты аппарата необходимо прочно зафиксировать. По окончании сборки проведите пробную печать на созданном 3D-принтере.

Важно знать! Как правило, окончательная стоимость 3D устройства, сделанного своими руками, составляет 20-30 тысяч рублей.

Обучающее видео: 3D принтер своими руками за $155

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.

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.

Желание иметь в своем хозяйстве 3D принтер встречается у многих, но возможность приобрести такой аппарат есть не у всех. Эта статья рассказывает о том, как сделать своими руками очень низкобюджетный принтер, что построенный в основном из переработанных электронных компонентов. В результате работы был построен мелко форматный принтер стоимостью меньше 100$.

Прежде всего, мы узнаем, как работает универсальная систему ЧПУ (сборка и калибровка подшипника, направляющих и пластикового волокна), а затем научимся управлять принтером с помощью инструкций g-кода . После этого добавим небольшой пластиковый экструдер , вставив параметры калибровки, регулятор мощности двигателя и несколько других операций, что приведут принтер к жизни. Следуя данной инструкции, вы получите небольшой «карманный принтер», что на 80% будет состоять из компонентов перерабатываемой электроники, которые придадут ему большой потенциал и помогут значительно снизить стоимость.
Эта статья поможет вам разобраться в более сложных проблемах связанных с утилизацией электронных устройств.

Шаг 1: Координатные оси X, Y и Z

Необходимые компоненты:

2 стандартных CD/DVD привода от старого компьютера.
1 Floppy дисковод.

Все эти компоненты можно приобрести на местных барахолках. Убедитесь в том, что моторы, которые получены от дисковода – шаговые , а не двигатели постоянного тока.

Шаг 2: Подготовка моторов

Компоненты:
3 шаговых двигателя от CD/DVD приводов;
1 NEMA 17 шаговый двигатель, что необходимо приобрести для проекта. Этот тип двигателя будет использован для пластикового экструдера, где необходимо больше мощности для перемещения пластикового волокна;
ЧПУ электроника: RAMPS или RepRap Gen6/7 . Это важно, чем будете пользоваться Sprinter/Marlin открытой прошивкой. В данном примере будем пользоваться электроникой RepRap Gen6, но вы можете выбрать другой вариант в зависимости от цены и доступности;
Блок питания;
Кабели, разъемы, термоусадочные трубки.
Первое что необходимо сделать, когда у вас появятся шаговые двигатели, это припаять к ним провода. В этом случае 4 провода должны быть на своих местах, в соответствии с последовательностью цветов (описание в паспорте двигателя).
Паспортные данные для CD/DVD шаговых моторов: http://robocup.idi.ntnu.no/wiki/images/c/c6/PL15S020.pdf
Паспортные данные для NEMA 17 шагового двигателя: http://www.pbclinear.com/Download/DataSheet/Stepper-Motor-Support-Document.pdf

Шаг 3: Подготовка блока питания

Следующий шаг заключается в подготовке блока питания, чтобы использовать его в проекте. Прежде всего, соединим два кабеля друг с другом (как показано на рисунке), это позволит включать блок. После этого выбираем один желтый (12 В) и один черный кабель (землю) для питания контроллера.

Шаг 4: Arduino IDE

Теперь необходимо проверить двигатели. Для этого скачиваем Arduino IDE (физическая вычислительная среда), что можно найти по адресу: http://arduino.cc/en/Main/Software.
Нужно загрузить и установить версию Arduino 23 .
После этого скачаем прошивку. В проекте выбор пал на Marlin , что уже настроен и может быть загружен по ссылке.
Marlin:
После того, как была установлена Arduino, подключим компьютер к ЧПУ контроллеру Ramps/Sanguino/Gen6-7 с помощью USB кабеля, выбираем соответствующий последующий порт под Arduino IDE => инструменты/ последовательной порт и находим тип контроллера под => инструментами/плата Ramps(Arduino Mega 2560) , Sanguinololu/Gen6(Sanguino W/ ATmega644P – Sanguino должен быть установлен внутри).
Основные параметры, параметры конфигураций находятся в файле «configuration.h »:
В среде Arduino открываем прошивку, загруженный файл и видим параметры конфигурации, прежде чем загрузить прошивку на наш контроллер.
1) #define MOTHERBOARD 3 значение, в соответствии с реальным оборудованием, мы используем (Ramps 1.3 or 1.4 = 33, Gen6 = 5, …);
2) Термистор 7 значение, RepRappro использует «горячее сопло» Honeywell 100k ;
3) PID это значение делает «горячее сопло» более стабильным с точки зрения температуры;
4) Шаги на единицу (Steps per unit ), это важный момент для настройки любого контроллера (шаг 9).

Шаг 5: Управление принтером с помощью программного обеспечения

Управление принтером осуществляется по средствам программного обеспечения: существуют различные программы, что находятся в свободном доступе, позволяют взаимодействовать и управлять принтером (Pronterface, Repetier, …), в проекте использовался Repetier Host , который вы можете скачать http://www.repetier.com/ . Простая установка и интеграция slicer. Slicer — это часть программного обеспечения, что генерирует последовательные секции объекта, что мы хотим напечатать. После генерации происходит соединение секций в слои и генерация g-кода для принтера. Slicer можно настроить с помощью таких параметров как:
высота секции;
скорость печати;
заполнение и т.д., что важны для качества печати.
Обычную конфигурацию slicer можно найти по следующим ссылкам:
Skeinforge конфигурация http://fabmetheus.crsndoo.com/wiki/index.php/Skeinforge
Slic3r конфигурация http://manual.slic3r.org/

Предлагаю вашему вниманию статью от читателя блога — Андрея Ковшина. Он с нуля собрал принтер из частей от принтеров и сканеров!!! Респект и уважуха таким людям!! Мне кажется, первый 3D принтер был собран именно таким образом.. Далее рассказ Андрея:

Началось все с того что увидел в интернете это чудо, посмотрел вроде ничего сложного, все реализуемо, собрать можно. Работаю в сервис центре по ремонту принтеров, а с них много чего полезного для моего 3д принтера снять можно. Но обо всем по порядку. (много фото и видео!)

История создания принтера

Первое — это конечно выбор конструкции пал на наиболее простой принтер Мендель. Шпильки и детали из пластика, которые я заменил деревом.

Шаговые двигатели сначала использовал от сканера, маленькие (их у нас завались, одно время много меняли сканеров по гарантии), но при первом же запуске понял что у них силы маловато. Поставил другие, ремни также от сканеров стоят, но в будущем планируется заменить на Т5 более жесткие, эти иногда проскакивают, все таки рассчитаны на небольшие силы.

Электронику сразу решил заказывать, т.к спаять ардуино и драйверы двигателей на А4988 выйдет дороже, заказал все из Китая, по времени как раз к готовой механике должны подойти.

В итоге все пришло кроме драйверов двигателей… Почти весь принтер был готов а двигатели через месяц пообещали, руки чесались его запустить. Погуглив в интернете нашел простую схему драйвера которую обычно применяют для ЧПУ станка, на связке L293 и L298, развел спаял, где наша не пропадала))) Вобщем на фотографиях видно что получилось.

3d printer. Драйвера на L293+L298

Еще хочу рассказать про печатающую головку, изначально было решено потратить минимум денег, поэтому и головку решил сделать сам. Сопло выполнено из остатков шпилек просверленных вдоль диаметром 3мм и у основания0,5 ммвкручен в алюминиевый радиатор дальше фторопласт и к экструдеру (зажим видно сделан из обычных канцелярских резинок, взятая пружина в основе конструкции оказалась слишком слабой) В тот же радиатор пару резисторов на разогрев соединенных параллельно на 6,5 Ом и температурный датчик.

На сегодняшний день принтер более менее печатает, но кривовато, ремни растягиваются и дают смещение. Надо придумать натяжитель ремня. И все дерненные детали напечатать из пластика. Рабочая область из за всех быстрых переделок в процессе проектировки составила всего лишь 70х70 мм и в высоту около100 мм. Вобщем есть над чем работать)))