3D принтер на рельсах своими руками: описания и кейсы

Содержание

• 3D-принтер с большой областью печати
• И еще больше
• Delta на рельсах
• Double D-Bot на рельсах
• Рельсы Vslot вместе с C-Beam
• D-Bot Core-XY на рельсах
• Модификация принтера на круглых валах
• Voron: Сборка 3D принтера по инструкции
• Выбор качественных комплектующих

Выбор типа направляющих — один из принципиальных вопросов при самостоятельном изготовлении 3D принтера. Пары в кинематике принтера, такие как круглый линейный вал с подшипником и рельсовая направляющая с кареткой, имеют свои достоинства и недостатки. Так, схемы на круглых валах более распространены, из-за относительной простоты и дешевизны такого решения, но рельсовые направляющие обеспечивают заметно меньший прогиб, более точны, а значит способны обеспечивать заметно более высокую точность позиционирования, что особенно важно для 3D-печати.

В этом материале мы собрали несколько актуальных решений для использования рельсовых направляющих при строительстве 3d принтера своими руками.

3D-принтер с большой областью печати

Источник: openbuilds.com

Преимущества рельсовых направляющих наиболее заметны в по-настоящему больших принтерах, в которых перемещение по осям осуществляется на значительные расстояния. Возможность закрепить рельс по всей его длине (а не только в подвесах по крайним точкам) позволяет не потерять в точности позиционирования при больших областях печати.

Неплохой пример самодельного принтера на рельсах с большой областью печати — принтер BA3DP созданный Бобом Дарроу (Bob Darrow) и доступном на OpenBuild. Его работа не слишком хорошо документирована, но автор может предоставить свои чертежи 3d printer-а по запросу. Подробные чертежи 3d принтера для сборки своими руками выкладывает не так много самодельщиков. Тем не менее, его работа определенно заслуживает внимания, ведь благодаря использованию рельсовых направляющих и обеспечению дополнительной прочности рамы,  ему удалось обеспечить высокую точность печати даже очень больших моделей.

Вот что пишет сам автор о своем 3D принтере:

Для точной 3D-печати главным требованием является жесткость рамы. Если она скручивается, изгибается или перемещается при изменении веса, приложенного к оси X с установленным экструдером, то вам никогда не удасться добиться должного уровня печати. Для укрепления рамы были разработаны специальные крепежные элементы (на фото - оранжевые), форма которых идеально совместима с используемым профилем.

В качестве рабочего стола использован лист закаленного стекла. Его конструкция первоначально включала  дополнительный стальной лист, который использовался для точного позиционирования по вертикали с помощью датчика приближения и концевого выключателя, но оказалось, что проще проводить юстировку по девяти точкам с помощью только выключателей и вносить правки в настройки ПО. Также, в одном из первоначальных вариантов конструкции вместо стола была использована толстая плита из алюминия (1,4 дюйма), но ее вес оказался слишком большим для шагового двигателя и приводил к пропуску шагов.

Источник: openbuilds.com

Хотэнд этого 3d принтера на рельсах, построенного  своими руками также заслуживает отдельного внимания. Он работает сразу с двумя филаментами, которые подаются двумя отдельными приводами, закрепленными на раме. Головка же перемещается по рельсовой направляющей, которая обеспечивает практически полное отсутствие прогибов.

Видео сборки аналогичного по размерам 3D принтера на рельсах с большой областью печати 

И еще больше

Источник: openbuilds.com

В больших проектах, где используются большие экструдеры на длинных осях не обойтись без использования рельсовых направляющих. В следующем проекте автор строит 3D-принтер с рабочим пространством общим объемом в один кубический метр и планирует использовать гранулированный пластик и пеллетный экструдер) для печати.

Проект Питера Стонехема (Peter Stoneham) Double H-Bot на основе Openbuilds 2040 v-slot пока еще не завершен, но уже содержит ряд моделей, которые можно использовать для постройки своей версии 3d принтера своими руками.

По словам автора, целью проекта является создание простого, относительно доступного (ценой менее $1000) и относительно компактного 3D-принтера с рабочим объемом 1 м3. В качестве исходного сырья планируется использовать гранулированный пластик в смеси с измельченной пластмассой, пригодной для вторичной переработки.

Основная конфигурация H-belt? но в отличие от подобных конструкций, на каждой оси будет работать сразу два двигателя — это поможет снизить вероятность вибраций на основной балке, позволит уменьшить длину приводных ремней и уменьшить размер используемых двигателей ( до NEMA17). Кроме того, такое расположение позволяет снизить скручивающие нагрузки,, действующие на раму. используемое решение оптимально подходит для больших принтеров, ведь длина ремней составляет более 7,2 м.

Источник: openbuilds.com

Предполагается возможность использовать сопла разного диаметра от 0,8 до 2,5 мм. Что же касается профилей, то после долгих экспериментов и расчетов было решено остановиться на профиле 2040 для всех элементов конструкции.

Источник: openbuilds.com

Перемещения по оси Z  также осуществляются через ременный привод двумя шаговыми двигателями с планетарными редукторами. Общие внешние размеры — X=1200мм Y=1300 Z=1380, а полезный внутренний объем; x=1000 мм y=1050 z=1100

Видео аналогичного по размерам принтера в процессе работы:

Delta на рельсах

Источник: openbuilds.com

Delta-компоновка имеет свои преимущества, позволяя печатать высокие модели, при этом сам принтер остается достаточно компактным. Использование рельсовых направляющих позволяет обеспечить необходимую плавность и равномерность движения по осям, к наличию которой особенно чувствительны устройства с подобной компоновкой.

Автор этого проекта Геральд Клейн (Gerald Klein) построил 3d принтер на рельсах своими руками высотой 1 метр и диаметром основания рабочей поверхности 30 см.

Источник: openbuilds.com

В основе конструкции три метровых отрезка линейных рельсовых направляющих  C-Beam. Перемещение печатающей головки осуществляется через ременный привод от трех шаговых двигателей. Основа рабочего стола и верхней части принтера —  алюминиевые пластины толщиной полдюйма. Автор особенно подчеркивает, что при такой компоновке особенно важна их идеальная плоскость. В предложенном им варианте пластина получена водной резкой.

Чтобы построить такой 3d принтер своими руками нужны чертежи, которые вы сможете найти по этой ссылке. Кроме того, там же размещена информация об использованных в проекте деталях.

Double D-Bot на рельсах

Источник: openbuilds.com

Рельсовые направляющие разумно использовать только там, где они обеспечат высокую точность. Иными словами перемещение стола вверх и вниз можно организовать с помощью винтовых направляющих, используя рельсы только на X и Y осях.

Проект именно такого 3D принтера (название автора - Double D-Bot 400mm x 400mm x 600mm) создан на openbuilds пользователем Troy Proffitt. На момент написания статьи он еще не завершен, но по имеющимся фотографиям уже можно получить представление о том, как будут использоваться рельсовые и винтовые направляющие.

Источник: openbuilds.com

Рельсы Vslot вместе с C-Beam

Источник: openbuilds.com

В этом проекте 3D-принтера использованы два типа рельсовых направляющих. Vslot  обеспечивает перемещение только для оси X, а две других работают на C-Beam. Автор проекта — mytechno3d.

Помимо вариаций с использованием рельсовых направляющих, этот проект отличает наличие водяного охлаждения для хотэнда, а значит на нем можно печататть высокотемпературными пластиками, например - нейлоном.. В описании автор приводит только спецификацию проекта и несколько чертежей деталей, которые были разработаны чтобы сделать этот 3d принтер своими руками.

Вот краткие характеристики: 

• Питание:  24V
• Плата управления: Smoothieboard
• Водоохлаждаемый экструдер : Duyzend
• Рабочая поверхность: Боросиликат 400x380 или алюминиевая пластина
• Подогрев: 24 V 
• Оси Z и Y: C-BEAM
• Ось X : 2040 рельсовая направляющая Vslot
• Охлаждение: старая система охлаждения воды для ПК Thermaltake

Вот видео работы этого принтера: 

D-Bot Core-XY на рельсах

Источник: imgur.com

Вариант постройки с 3D принтера своими руками, предложенный пользователем spauda01 сервиса Thingiverse, подразумевает использование рельсовых направляющих на всех осях, кроме подъема стола: для него используются винтовые. Но поскольку в вертикальном направлении колебания не столь велики, решение вполне имеет право на существование.

Для этого 3d принтера своими руками доступны чертежи, спецификации и даже видео с процессом сборки и настройки. Сам проект представляет собой значительно измененный Core-XY C-Bot с несколько увеличенным в высоту доступным объемом печати (300мм x 200мм x 325мм) и использованием более простых и доступных версий комплектующих. В результате итоговая стоимость проекта оценивается автором примерно в $200, что очень даже неплохо для 3D принтера на рельсовых направляющих.

Ниже вы можете увидеть процесс постройки принтера и печати на нем.

Полный плейлист  видео постройки принтера можно смотреть здесь.

Плейлист процесса печати  демо-моделей здесь.

Модификация принтера на круглых валах

Источник: thingiverse.com

Готовые принтеры на круглых валах заметно дешевле, чем их аналоги на рельсовых направляющих, но далеко не всегда покупатели более дешевых устройств оказываются удовлетворены результатом печати. Что же, практически всегда есть альтернатива: можно модернизировать свой принтер. Один из вариантов предлагает пользователь Thingiverse с ником Blv. В его распоряжении был принтер Anet A8 (решение актуально и для AM8, а также клонов Prusa I3).

В пояснении к проекту Blv говорит о преимуществах чуть более дорогих, но обеспечивают значительно более высокую точность линейных рельсовых направляющих. Кроме того, их использование позволяет несколько расширить область печати для принтера и получать заметно более высокие результаты на большой скорости печати. .Автор предлагает заменить на рельсы привод стола и ось Y, снабдив весь процесс подробнейшими инструкциями,спецификациями и CAD-моделями необходимых деталей, которые вполне можно распечатать на принтере до его модификации. Вам останется только следовать инструкции, чтобы получить более совершенную и качественную версию бюджетного 3D принтера.

Voron: Сборка 3D принтера по инструкции

Источник: icloud.com

Скажем сразу — этот 3d принтер относительно дорог, но представляет собой одно из лучших решений — максимально качественное и надежное. Проект Voron разрабатывался и оттачивался несколько лет. В результате, обзавелся огромным сообществом и массой реализаций, кроме того у этого принтера есть собственный сайт http://vorondesign.com/ . На сегодняшний день есть сразу две версии - начальный Voron1 и более продвинутый Voron2 (актуальная реализация - 2.1).

Но самое главное — пользователям доступен конфигуратор. Нужно просто выбрать тип профиля, линейные размеры и получить полностью актуальную спецификацию деталей - до последнего винтика.  Также, на сайте представлена подробнейшая инструкция по сборке (каждый этап максимально визуализирован), поэтому собрать 3d принтер Voron не сложнее, чем кухонный шкаф. Если хотите больше подробностей, то подробную спецификацию с вариантами замен можно найти здесь.

Источник: vorondesign.com

Для тех, кто предпочитает идти до конца и сделать 3d принтер полностью своими руками, а не из покупных деталей, на сайте есть раздел, посвященный экструдеру. Там можно найти чертежи и подробную инструкцию по сборке собственной версии хотэнда.

Выбор качественных комплектующих