3D-принтер из алюминиевого профиля: плюсы и минусы самодельной рамы
Несмотря на то, что шумиха начала десятилетия вокруг 3D-печати схлынула, отрасль лишь растет и развивается, все больше новых моделей 3D-принтеров выходит на рынок, они приобретают новый функционал и возможности, но некоторым людям этого мало. В попытке сделать нечто уникальное, сэкономить деньги или проявить свою творческую натуру, множество фанатов техники конструируют и собирают собственные 3d-принтеры из разных материалов — от абс и оргстекла, до фанеры и стали.
В этой статье мы рассказываем о создании самодельных 3D-принтеров на раме из алюминиевого профиля, рассматриваем преимущества и тонкости такого подхода.
Содержание
- Введение
- В чем выгода самостоятельной постройки 3D-принтера
- Почему именно профиль
- Примеры
- Заключение
Введение
Казалось бы, только недавно интернет стал общедоступным, компьютеры избавились от тонн громоздких комплектующих, а принтеры стали по-карману большей части населения. Не успел среднестатистический пользователь освоиться во всем этом разнообразии, как 3D-печать и все что с нею связано сформировали такое понятие как аддитивные технологии. А где водится технология, там водится и гик.
Желая применить самые свежие и уже проверенные временем решения в создании своего, уникального 3D-принтера, люди начали разрабатывать индивидуальные проекты.
Источник: https://www.pinterest.com
Цели
Главные цели, которые толкают человека к разработке собственного 3d-принтера:
- Удешевление конструкции, по сравнению с приобретением готового аппарата;
- Разработка более совершенного оборудования, чем может предложить рынок — имеется в виду как общий конструктив, так отдельные комплектующие;
- Изготовление устройства, отвечающего индивидуальным техническим запросам и нуждам автора — то есть, принтер изначально рассчитан на выполнение узкоспециализированных задач;
- Стремление к самовыражению: некоторые люди, чье хобби — создание всяких высокотехнологичных «игрушек», создают их десятками. Широкой публике на рассмотрение предоставляются материалы по процессу постройки устройства и итоговому результату. Чаще всего такие девайсы, кроме как в тестах на работоспособность, нигде не используются.
Между тем, создание 3D-принтера своими руками требует глубокого понимания принципов работы таких устройств и навыков работы с подобными комплектующими.
Источник: https://kalaakaar.in
Способы
- Использование кИтов (kit - набор, англ.) — готовых 3D-принтеров поставляемых в разобранном виде. Зачастую такие наборы, продаваемые производителями 3D-принтеров, включают в себя полный перечень необходимых деталей и крепежа. Наборы от независимых проектов могут состоять из деталей корпуса или рамы, либо наоборот — из начинки без корпуса, они стоят дешевле и предоставляют пользователю большую свободу для творчества;
- Полностью самостоятельный проект — это более сложный путь, требующий большего количества расчетов и анализа характеристик каждой из составляющих.
По приведенным выше (см. Цели) причинам, самодельщики применяют рамы собственного изготовления. Такой подход требует развитого инженерного мышления — изготовление рамы это, пожалуй, самый кропотливый и сложный процесс в собственноручном принтеростроении, так как остальные части заводского производства и их качество не зависит от навыков сборщика, их надо лишь выбрать и заказать, а вот рама — полный DIY.
Наиболее распространенные материалы для рам самодельных 3D-принтеров — алюминиевый или стальной профиль. Профилированный металлический лист в наибольшей степени отвечает требованиям по прочности и устойчивости к вибрации.
В чем выгода самостоятельной постройки 3D-принтера
Преимущества самостоятельной разработки 3D-принтера:
- Полная свобода действий — в данный момент на рынке представлено такое разнообразие комплектующих, что готовое изделие может иметь нескончаемое число конфигураций;
- Отличная гибкость необходимого бюджета — в процессе конструирования представляется возможным оперативное изменение конфигурации исходя из бюджета;
- Возможность подгонки конструкции для конкретных целей, что повысит конечную производительность и качество печатаемой продукции;
- Возможность создать девайс с характеристиками, превосходящими заводские экземпляры;
- Можно полностью раскрыть потенциал RepRap (Replicating Rapid Prototyper — самовоспроизведение для быстрого прототипирования) — концепции, предполагающей создание частей для сборки 3D-принтера на 3D-принтере.
И, опять таки, мы возвращаемся к раме, как к элементу, который требует творческого подхода в наибольшей степени.
Суть в том, что все перечисленные преимущества домашнего принтеростроения легко нивелируются просчетами в создании рамы. Именно поэтому стоит уделить максимальное внимание не только конструкции, но и применяемым материалам.
Источник: https://www.youtube.com
При создании 3D-принтеров своими руками чаще всего используют алюминий, сталь, фанеру и ДСП. Собственно, в ход идет все, что есть в свободном доступе.
Металлический профиль обеспечивает максимальную жесткость конструкции, а жесткая неизменная геометрия рамы — обязательное условие для качественной печати, так как на раме крепится все остальное и малейший сдвиг приведет к браку.
У стали свои преимущества — больший вес, обеспечивающий устойчивость, и, намного превосходящая необходимую, прочность; у алюминия свои — меньший вес предполагает легкость перемещения принтера, большая вязкость дает поглощение вибрации, а легкость обработки алюминия вообще вне конкуренции.
Источник: https://www.3dprinterreviewsite.com
Почему именно профиль
К выбору в пользу алюминиевого профиля подводят следующие его преимущества:
- Высокая прочность при относительно малом весе;
- Хоть профиль и относительно легкий, но все же имеет достаточный вес для гашения вибраций, играет тут роль и большая вязкость самого алюминия, по сравнению с той же сталью;
- Удобный формат для сборки, так как используются стандартные крепления, использующие только болт и Т-образную гайку (что также хорошо, ввиду отсутствия выпирающих элементов на конструкции);
- Универсальность применения — перед использованием по назначению, профиль режут на куски нужной длины, это весь процесс подготовки;
- Легко и быстро режется и сверлится, легко собрать, разобрать и модернизировать;
- Легко придать эстетичный вид, применяя пластиковые торцевые заглушки, которые можно купить или напечатать на 3D-принтере;
- Геометрия профиля позволяет добиться высочайшей жесткости конструкции.
Источник: https://www.alibaba.com
Примеры
Проект 3D-принтера Сергея Иванчикова
Описание
Источник: http://www.de-si-gn.com
Данный принтер был изготовлен, так как была нужда в инструменте для печати дизайнерских трехмерных моделей и прототипирования. Был необходим принтер с большой областью печати. Готовые варианты не подходили ни по параметрам, ни по стоимости.
Из того, что пришлось купить — только подшипники, рельсы и электроника. Двигатели, валы, ремни и прочее было снято со старых принтеров.
Также были использованы:
- Arduino mega 2560;
- Ramps 1.4;
- Graphic LCD Controlle;
- драйверы ШД A4988 (5 шт.);
- Клон экструдера МК7.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Как это делается
Рама собрана из алюминиевого профиля 40x40x3 мм, 50x50x3, 50x20x2 и 31х30х3 (для установки дверей купе).
Источник: http://www.de-si-gn.com
Изъяты у советского принтера валы диаметром 12 мм, которые стали на X и Z оси. Рельсы, заказанные в китае SBR12 — на Y.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Двигатели сняты из старого МФУ в количестве 3 шт. (2 штуки на оси Y, один на Х), один новый заказан из Китая (для Z).
Источник: http://www.de-si-gn.com
Столик изготовлен из листового алюминия 340х320х4 мм в связке с силиконовым нагревателем 250х250 мм, рассчитанным на 200 Вт при 12В.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Установлена прошивка Marlin и производится пробная печать.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Печатаемый объект — параллелепипед 3х2х1 см.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Контроль качества.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Источник: http://www.de-si-gn.com
Источник: http://www.de-si-gn.com
После настройки были отпечатаны держатели для концевиков.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Источник: http://www.de-si-gn.com
И еще фигурка.
Источник: http://www.de-si-gn.com
Плюсы и минусы
Плюсы: практичный, надежный, дешево обошелся.
Минусы: нет, так как все поставленные задачи выполняет.
Вариант 3D-принтера от Kick_2
Описание
Проект создан как солянка интересных идей и решений, собранных в сети Интернет.
Одним из критериев было применение рельсовых направляющих THK и HIWIN диаметром 12 мм, которые были приобретены просто по случаю.
Из Китая был заказан алюминиевый конструкционный профиль 30х30 мм. Выбор пал на него, так как конструкция должна быть жесткой и легко модернизироваться.
Как это делается
В качестве шаговых двигателей использовались 42BYGH47-401A, по одному на оси X и Y. На оси Z — шаговый двигатель с многозаходным винтом М8.
Использованная электроника:
- Arduino 2560 c Ramps 1.4;
- LCD дисплей;
- Картридер;
- Блок питания 12В, 5А;
- Приобретенный в Китае экструдер с соплом 0,4 мм.
Перемещение относительно осей X и Y происходит посредством привода через зубчатый ремень GT2.
Стол с подогревом. Изготовлен при помощи Heatbed MK2 Hot Plate. Был установлен советский терморезистор на 100 кОм (вместо обычного китайского, его просто не нашлось).
Плюсы и минусы
Из плюсов можно отметить, что собирать этот принтер и работать с ним легко, доступно и быстро.
Минусов, как таковых нет. С учетом того, что это наполовину рабочая лошадка, а наполовину игрушка — проект все время в стадии доработки и экспериментов с новыми фишками.
H-Bot из профильной трубы пользователя NickSon
Описание
Источник: https://3dtoday.ru
В постройке этого агрегата более интересовал сам процесс, чем его практическая выгода. В данный момент девайс стоит и собирает пыль.
Когда было принято решение о постройке 3D-принтера, за спиной автора уже был опыт работы над фрезером с ЧПУ. Опыт не самый удачный, так как пришлось прочувствовать важность проблемы недостатка жесткости конструкции.
Как это делается
Опираясь на предыдущий опыт, принято решение о строительстве H-Bot’a с его жесткой кубической конструкцией. В качестве материала автор применял профильную алюминиевую трубу 30х30х1,5 мм (для рамы) и 20х20х1,5 мм (для стола и балки). Конечно, лучше и практичнее было бы использовать конструкционный профиль, но он значительно дороже.
Источник: https://3dtoday.ru
Стол крепится на четырех направляющих, с двумя винтами регулировки высоты. Для этого применены цилиндрические валы диаметром 12 мм и линейные подшипники.
В лучших традициях дешевых китайских изделий, валы и подшипники одних и тех же наименований имели разные размеры. Путем долгого сопоставления были выбраны пары с наименьшими люфтами.
Источник: https://3dtoday.ru
Применен картон, как теплоизолятор для стола. Это временная мера, в дальнейшем картон будет заменен на слой минваты, придавленной снизу к столику листом алюминия.
Привод обоих ходовых винтов было решено организовать при помощи одного шагового двигателя и ременной передачи. Такое решение обусловлено большей стабильностью работы, более легкой синхронизацией во вращении самих винтов, меньшей вероятностью рассинхронизации и относительной дешевизной зубчатого ремня в сравнении с шаговым двигателем.
Источник: https://3dtoday.ru
В качестве ходовых винтов применены четырехзаходные трапеции диаметром 8 мм с шагом 8 мм за оборот.
Для предотвращения осевого люфта ходовых винтов установлены подшипники сверху и снизу балки, а их внутренние обоймы стянуты между хомутом и зубчатым шкивом.
Источник: https://3dtoday.ru
Источник: https://3dtoday.ru
Верхние фланцы подшипников ходовых винтов были напечатаны на этом же принтере.
Источник: https://3dtoday.ru
Был приобретен и установлен стол MKS МК3-220, рассчитанный на питание 12/24В и изготовленный из алюминиевого листа толщиной 3 мм.
Экструдер — директ, фидер Titan и клон E3D V6.
Источник: https://3dtoday.ru
Куплена и установлена электроника:
- Arduino Due;
- RURAMPS4D;
- Дисплей MKS TFT 2.4 с картридером.
Источник: https://3dtoday.ru
Источник: https://3dtoday.ru
Плюсы и минусы
Ниже фото тестовой печати ABS Greg при температурах 240 (на выходе), 80 (стол). Диаметр сопла 0,4 мм, толщина слоя 0,2 мм. Скорость 80 и 100 мм/с, jerk (моментальное ускорение) 30 и 60 мм/с.
Источник: https://3dtoday.ru
Источник: https://3dtoday.ru
При уровне jerk 60 мм/с четко прослеживается резонанс вдоль оси Х На стороне «Y». При 30 мм/с звон проявляется намного слабее, а при 10 - почти полностью исчезает. Не очень хорошо и то, что, при желании увеличить скорость печати и не потерять в качестве, придется прибегнуть к значительным конструктивным изменениям.
3D-принтер пользователя bliser
Описание
Источник: https://3dtoday.ru
Изначально принтер задумывался как тот, что можно собрать у себя в квартире. Из инструментов были доступны только паяльник, отвертки, дрель, болгарка, заклепочник и напильники.
В процессе планирования был сделан вывод, что изготовление нужно проводить с использованием деталей произведенных на заказ. Плюсом стало то, что не стоял вопрос о максимальном удешевлении конструкции.
Приобретенные материалы:
- Конструкционный профиль алюминиевый;
- Прозрачный поликарбонат 4 мм;
- Ролики, шкивы, ремни (ширина - 15 мм) GT2.
- Прочие нестандартные детали изготовлены при помощи дрели, болгарки и напильника.
Как это делается
Источник: https://3dtoday.ru
Экструдер смонтирован так, чтобы перемещаться по осям X и Y. Используется по 3 рельсы и одному шаговому двигателю на ось.
Подогреваемый столик перемещается по оси Z на 4-х рельсах. В движение его приводит 1 двигатель через шарико-винтовую передачу.
Источник: https://3dtoday.ru
Установлена вытяжная система. Собрана она из сантехнических деталей и кулера. «Выхлоп» выведен на улицу через отверстие в стене.
Источник: https://3dtoday.ru
На изображениях выше и ниже изображены установленные элементы подачи/отключения питания, также индикаторно-вводные устройства, а именно:
- Graphic LCD Controlle;
- Двухпозиционные клавиши: общего питания, подсветки, вытяжки;
- Большая и красная — кнопка «reset».
Источник: https://3dtoday.ru
В левом верхнем углу можно наблюдать температурный датчик стола.
Пример печати:
Источник: https://3dtoday.ru
Плюсы и минусы
Главный плюс — все задуманное удалось реализовать практически на 100%. А именно, удалось внедрить:
- Закрытый корпус;
- Вытяжка;
- Использование технологии FDM;
- Подогрев стола от 220В;
- Шарико-винтовые передачи и рельсы;
- Область печати в кубе со стороной 250-300 мм;
- Стол с автоуровнем;
- Подсветка области печати;
- Простота в обслуживании и тюнинге.
На взгляд своего создателя принтер имеет следующие недостатки:
- Вес более 60 кг;
- Даже несмотря на вытяжку, при печати сильно чувствуется запах пластика;
- При скорости печати в 50 мм/с наблюдается резонанс;
- Так как в квартире нет заземления, заземлить принтер не получилось.
3d-принтер CoreXY на валах своими руками, от пользователя Xedos
Описание
Новый принтер стал проектироваться после того, как разочарование в старом достигло апогея. Точнее, дело не в самом девайсе, но в обилии пластиковых деталей в нем. Суть заключается в относительной мягкости материала, плохой сопротивляемости к нагрузкам, чувствительность к высоким температурам и крайне низкой надежности резьбовых соединений.
Новый аппарат должен был стать образцом надежности и практичности, благодаря применению металлических деталей.
Как это делается
Для постройки рамы были закуплены:
- Профиль конструкционный алюминиевый 30х30х320 мм и 30х30х500 мм;
- Шпилька М6 330 мм и 520 мм;
- Сухари для профиля М6;
- Гайки М6 с пластиковой проставкой;
- Силуминовый уголок.
Также были применены самодельные кубики из пластика.
Источник: https://3deshnik.ru
Рама собирается при помощи строительного уголка, для максимально точного выставления углов.
Источник: https://3deshnik.ru
Чтобы добиться жесткости соединений через профиль пропущена шпилька.
Источник: https://3deshnik.ru
На всех углах конструкции осуществлены соединения уголками и сухарями.
Источник: https://3deshnik.ru
Кинематика строилась по схеме CoreXY:
Источник: https://3deshnik.ru
Соединяем рельсы с профилем посредством самодельного сухаря.
Источник: https://3deshnik.ru
Собираем голову.
Источник: https://3deshnik.ru
К кареткам на оси Х присоединяем портал.
Источник: https://3deshnik.ru
Устанавливаем шаговые двигатели.
Источник: https://3deshnik.ru
Из уголка изготавливаем крепления и устанавливаем зубчатые колеса.
Источник: https://3deshnik.ru
Протягиваем ремень и фиксируем в голове, опираясь на схему ниже.
Источник: https://3deshnik.ru
Переходим к оси Z. Устанавливаем гайку шарико-винтовой передачи с валом и подшипниками к столу.
Источник: https://3deshnik.ru
Собираем и монтируем все элементы на профиле.
Источник: https://3deshnik.ru
Источник: https://3deshnik.ru
С механикой закончили, переходим к электронике.
Работать этот CoreXY будет на следующей начинке:
- Arduino MEGA 2560;
- Ramps 1.4;
- LCD дисплей 2004;
- Картридер;
- Драйверы DRV8825;
- Двигатели Nema17;
- Столик с подогревом — МК2;
- Питание от адаптера 12В, 30А;
- Экструдер — МК8;
- Хотэнд — E3D V6;
- Концевые выключатели.
Источник: https://3deshnik.ru
Заливаем прошивку: Marlin 1.0.2 используем с «заводскими» настройками.
Производим пробную печать.
Источник: https://3deshnik.ru
Плюсы и минусы
Плюсы:
- Высокая прочность;
- Высокая скорость печати;
- Защита от звона, за счет относительно коротких ремней;
- Рельсы несколько разгружают валы и препятствуют их прогибу;
- Применение шарико-винтовой передачи предотвращает люфты и волны на детали при печати.
Минусы:
- При быстром движении кареток по рельсам, последние издают громкие звуки;
- За счет большого сечения профиля увеличиваются и габариты принтера;
- Необходимо использование сухарей при сборке.
Заключение
Из приведенного выше становится очевидным, что собрать 3D-принтер самостоятельно сложно, но возможно.
Изначально, идея печати трехмерных объектов продвигалась именно усилиями энтузиастов. И только благодаря им концепция аддитивных технологий обрела массовость.
-
09 июня 2022Дружище, спасибо за статью! купил профилей, фурнитуры - развлекаюсь. Кстати, привет девчонкам из promprof на московских воротах за крутой черный профиль
![](https://top3dshop.ru/image/cache/data/articles/reviews_2/how_choise_printer/FDM 1000х400-288x115.png)
![](https://top3dshop.ru/image/cache/data/articles/reviews_3/tecnology_3d_primenenie/Применение 3д 1000х563-288x115.png)
![](https://top3dshop.ru/image/cache/data/articles/reviews_2/printer_micro/micro_1000х400-288x115.png)
![](https://top3dshop.ru/image/cache/data/articles/reviews_3/koboti_what_isit/image13-288x115.png)
![](https://top3dshop.ru/image/cache/data/articles/reviews_3/how_we_made_hondajet/image11-288x115.png)
Оставить комментарий