3D printēšana- RepRap projekts

fest — Sat, 18 Feb 2012 22:26:39 +0000

Šajā rakstā vispārīgi tiks apskatīts RepRap 3D printera projekts un uzbūves apraksts. Uzbūves apraksts attiecas uz RepRap Prusa Mendel printera pasugu.

Ar iepriekšējo rakstu, kurā tika apskatīta tehnoloģija, kuru pielieto RepRap projekts var iepazīties šeit.

RepRap ir brīvs (as in free speech, not as free beer) 3D printeris, kas ļauj izdrukāt plastmasas objektus.
Iedomājaties papīra printerus, kas atrodas Jūsu mājās, darbavietā, skolā vai kopētavā. Šie printeri uz papīra lapas izdrukā krāsainas bildītes, dokumentus un mājasdarbus.
RepRap printeris arī drukā, tikai tintes vietā izmanto plastmasas stiepli. Un tas nedrukā uz papīra, bet tas var izdrukāt taustāmu priekšmetu. Sākot ar atslēgu piekariņiem, Ziemassvētku eglīšu dekorācijām, bērnības rotaļlietām, dāvanām un beidzot ar detaļām priekš vēl viena RepRap printera.

Pašreplikācija

RepRap ir mēģinājums izveidot iekārtu, kas var sevi reproducēt, jeb izveidot sevis kopiju. Šajā brīdī Jums pie sevis vajadzētu nodomāt- viņi taču ir jukuši- šis printeris izmanto plastmasu, un tas nevar izgatavot priekš sevis metāla detaļas un elektroniskās komponentes.
Protams, pašlaik Jums būtu taisnība- RepRap spēj izprintēt tikai plastmasas detaļas priekš cita RepRap rāmja, taču printeris sastāv no tērauda stieņiem, motoriem, vadiem un citām sastāvdaļām, kas pat attāli nelīdzinās plastmasai.
Taču, šī joma attīstās. Entuziastu veiktie eksperimenti apliecina, ka teorētiski RepRap var izgatavot elektriskās shēmas priekš sevis (maketplates/PCB, ne komponentus), savukārt daži ir izdomājuši, kā izprintēt soļu motoru.
Vēlreiz uzsvēršu, RepRap vēl ir tālu no pilnīgas reproducēšanās, un iespējams to tā arī nesasniegs, taču šādi pētījumi virza tehnoloģisko progresu.

Sastāvdaļas

RepRap printeris sastāv no brīvi pieejamām detaļām (manam printerim liela daļa no detaļām tika pirkta būvmateriālu veikalā DEPO) un ir __relatīvi__ lēts.

1. Rāmis

Printera rāmis sastāv no vītņstieņiem (garām skrūvēm) un plastmasas kronšteiniem, kas satur to kopā. Jāatzīst, ka šī konstrukcija nav izturīgākā, ko esmu redzējis, taču pietiekami izturīga savam uzdevumam.

2. Kustīgās asis

Printera Y ass, uz kuras atrodas printēšanas platforma ir nostiprināta uz 2 nerūsējoša tērauda stieņiem, un to piedzen soļu motors ar zobsiksnu.
X ass, uz kuras atrodas plastmasas extruderis (pie šī termina vēl atgriezīšos), ir nostiprināta uz diviem nerūsējošā tērauda stieņiem perpendikulāri Y asij. Arī šo asi piedzen ar zobsiksnas palīdzību.
Savukārt Z ass, kura atbild par kustību "uz augšu/leju" tiek piedzīta ar vītņstieņiem- tādiem pašiem, kādi izmantoti rāmja konstrukcijā.

3. Plastmasas extrudera

Kā jau teicu, atgriezīšos pie šī termina. Nav ne mazākās nojausmas, kā šo terminu varētu latviskot, tādēļ turpināšu to saukt par extruderi vai ekstrūderi. Šīs ierīces galvenais uzdevums ir "stumt" plastmasas stiepli uz kausēšanas uzparikti (sauktu par hotend).
Jāsaprot, ka hotend un extruder ir divas atsevišķas daļas, un katrai ir dažādi varianti. RepRap komūnā ļoti izplatīts extruder dizains ir Wade's Geared extruder, ko izmantoju arī savā printerī.

4. Hotend (kausēšanas uzparikte)

Arī hotend dizaini ir visdažādākie, taču tos vieno kas kopīgs- tie izkausē plastmasu, un tā iztek pa mazu caurumu uz printēšanas virsmas.
Tā kā šīs sprauslas (cauruma) diametrs ir 0.3-0.6mm, šo detaļu bieži vien pasūta, jo lai to izgatavotu nepieciešama kā minimums virpa un taisnas rokas.

5. Printēšanas platforma

Printēšanas platforma ir pamats, uz kā tiek izdrukāts pirmais priekšmeta slānis. Pārējie slāņi balstās uz katru iepriekšējo, tādēļ ir ļoti svarīgi, lai printēšanas platforma būtu nolīmeņota. Šī iemesla dēļ izplatīts materiāls no kā taisīt platformu ir stikls.
Ir ļoti ieteicams, lai printēšanas platforma būtu apsildāma, jo ABS plastmasai piemīt izteikta tendence sarauties atdziestot, tādēļ priekšmeta pirmais slānis atraujas no platformas. Ja printēšanas platformu apsilda, plastmasas objekts stingri turās pie platformas līdz printēšanas beigām.

6. Elektronika

Elektronisks vadības bloks vada un koordinē motorus kā arī uzrauga hotend un printēšanas platformas temperatūru.
Šis vadības bloks tikai izpilda instrukcijas, kas tiek saņemtas no datora caur seriālo portu, vai arī izpilda instrukcijas no atmiņas kartes.
Instrukcijas, par kurām runāju ir G-code- CNC industrijā ļoti izplatīts standarts, kas būtībā satur sarakstu ar darbībām, kas iekārtai jāizpilda, piemēram, pāriet uz X=10, Y=20, izspiest 0.5mm plastmasas, uzstādīt temperatūru u.c.
Šīs instrukcijas no 3D modeļa tiek sagatavotas uz datora (kas, cerams, būs temats atsevišķam rakstam).

Secinājumi par sastāvdaļām

Atrodoties ASV, detaļas šādam printerim izmaksāšot $500. Eiropā detaļas varot iepirkt par 500EUR. Man visas detaļas printerim izmaksāja tieši 430Ls (laikam neprotu iepirkties :( ). Lielākās izdevumu pozīcijas- elektronika (~100Ls), motori (~100Ls), izprintēts detaļu komplekts (~70Ls).
Dažas detaļas nācās sūtīt no Lielbritānijas (rāmja stiprinājumu komplekts, hotend), ASV (motori, kas droši vien tāpat nāca no Ķīnas), Vācijas (elektronika, apsildāmā platforma).

Wide Open Throttle - reprap