3D Printer

Αν δεν γνωρίζετε τoυς RepRap ήρθε η ώρα να το κάνετε. Πρόκειται για εκτυπωτές 3D που τυπώνουν πλαστικά αντικείμενα. Πολλά από τα μέρη τους είναι πλαστικά που σημαίνει ότι μπορούν να τυπωθούν σε άλλον 3D εκτυπωτή. Κατά μία έννοια οι RepRap αναπαράγονται. Εκεί οφείλεται και το όνομά τους (replicating rapid prototyper). Φυσικά οι RepRap είναι open source που σημαίνει ότι τα μοντέλα είναι πολλά και οι παραλλαγές τους άπειρες.

Ξεκίνησα να κατασκευάσω έναν RepRap πριν μερικούς μήνες. Αν και χρειάζονται πολλές προσπάθειες και δοκιμές για να μπορώ να πω ότι τυπώνει ικανοποιητικά, νομίζω ότι η κατασκευή βρίσκεται σε καλό δρόμο και προς το παρών μπορεί να εκτυπώσει απλά σχήματα. Το μοντέλο που κατασκεύασα είναι ο Prusa Mendel i3 rework. Είναι ο 3ης γενιάς Prusa Mendel κατασκευασμένος με αλουμινένιο frame και επιρροές από το EiNSTeiN VARIANT.

Προμηθεύτηκα τα περισσότερα μέρη του hardware από τοπικά καταστήματα και Ελληνικά e-shops. Τα πλαστικά μέρη εκτυπώθηκαν από άλλο φίλο RepRapper (special thanks to cr3a7ure για όλη τη βοήθεια που συνεχίζει να μου παρέχει). Τα ηλεκτρονικά και τα περισσότερα δυσεύρετα μικρά σε όγκο και βάρος κομμάτια αγοράστηκαν από το ebay (ως επί το πλείστων από την Κίνα). Το κακό είναι πως αν κάτι χαλάσει ή δεν δουλεύει σωστά περιμένεις 1 μήνα για να λάβεις ένα ανταλλακτικό.

O Prusa i3 rework είναι πολύ δημοφιλές μοντέλο και μπορεί να αγοραστεί από πολλά e-shops ακόμη και σαν kit έτοιμο για συναρμολόγηση. Αποφάσισα να προμηθευτώ όλα τα κομμάτια ξεχωριστά για πολλούς λόγους. Το συνολικό κόστος αλλά και ο φόβος εκτελωνισμού ενός μεγάλου σε όγκου και αξία πακέτου ήταν ο σημαντικότερος. Αναζητώντας όμως κάθε βίδα και κάθε πλακέτα ξεχωριστά, έχεις, εκτός από ανεπτυγμένο αίσθημα δημιουργικότητας, την δυνατότητα να παραμετροποιήσεις την κατασκευή σου στον μέγιστο βαθμό, φέρνοντάς την στα μέτρα σου. Απαιτεί φυσικά πολύ υπομονή και βεβαιότητα ότι έχεις διαλέξει τα σωστά εξαρτήματα και θα συνεργάζονται όλα σωστά μεταξύ τους.

Οι κινήσεις του εκτυπωτή γίνονται με τη βοήθεια linear bearings πάνω σε μεταλλικές ράβδους. Στους άξονες X και Y η κίνηση γίνεται με ιμάντες ενώ η μετατόπιση στον Z άξονα επιτυγχάνεται με ντίζες (ατέρμων βίδα που καθώς περιστρέφεται αναγκάζει ένα παξιμάδι να μετατοπιστεί πάνω της). Οι βηματικοί κινητήρες είναι οι NEMA 17 που χρησιμοποιούνται σε πολλούς RepRap παρέχοντας αρκετή ροπή και ακρίβεια στις κινήσεις.

Η εξαγωγή του υλικού (filament) γίνεται από τον extruder με τη χρήση μίας hobbed bolt, η οποία προωθεί την σωστή ποσότητα πλαστικού σε μία κεφαλή που θερμαίνεται. Από την άκρη της κεφαλής βγαίνει λιωμένο πλαστικό σχηματίζοντας το αντικείμενο προς εκτύπωση layer by layer πάνω σε μία θερμαινόμενη επιφάνεια που κρατά σταθερό το αντικείμενο κατά τη διάρκεια της εκτύπωσης.

Ως controller του εκτυπωτή μου χρησιμοποιώ RAMPS 1.4 πάνω σε ένα Arduino Mega. Ως stepper drivers διάλεξα τα DRV8825 λόγω του ρεύματος που υποστηρίζουν πριν υπερθερμανθούν.

Βέβαια όπως όλα τα stepper drivers πρέπει να περιοριστεί το μέγιστο ρεύμα που θα δώσουν στους κινητήρες. Ο ορισμός της αρχικής θέσης σε όλους τους άξονες γίνεται με μηχανικά endstops.

Το software χωρίζεται σε 3 μέρη. Το CAD, το CAM και το firmware του εκτυπωτή. Αρχικά σχεδιάζουμε ένα 3D model και το εξάγουμε σε format .stl. Κάνουμε slice το .stl σε layers παίρνοντας εντολές G-code που θα σταλούν στον εκτυπωτή και θα ερμηνευτούν ως κινήσεις των X,Y,Z και E (extruder) και ορισμός της θερμοκρασίας του nozzle και του heated bed. Κατά το slicing λαμβάνονται υπόψιν τα χαρακτηριστικά του μηχανήματός μας (διάμετρος nozzle, μέγεθος επιφάνειας εκτύπωσης κ.τ.λ), χαρακτηριστικά του υλικού που χρησιμοποιούμε (πάχος και θερμοκρασία εξαγωγής) και προτιμήσεις εκτύπωσης (ύψος layers, ταχύτητες, πάχη, γέμισμα και πολλά άλλα). Κατά συνέπεια οι εντολές G-code που εκτύπωσαν ένα αντικείμενο σε έναν εκτυπωτή, δεν έχουν εφαρμογή σε άλλο μηχάνημα, εκτός και αν αναφερόμαστε σε εκτυπωτές του εμπορίου που έχουν συναρμολογηθεί και βαθμονομηθεί πριν τους αγοράσουμε.

Επομένως το δυσκολότερο κομμάτι δεν είναι αυτό της κατασκευής ενός 3D printer αλλά το στάδιο του calibration. Απαιτούνται πολλές δοκιμές και πολλά μέτρα filament για να βρεθούν οι ρυθμίσεις που θα μας δώσουν ικανοποιητικές εκτυπώσεις. Αυτό δεν θα πρέπει να λειτουργεί αποθαρρυντικά για κάποιον που θέλει να ασχοληθεί με τους RepRap και με 3D printing. Άλλωστε δεν έχει νόημα να φτιάξεις κάτι από το μηδέν και να μην καταλαβαίνεις ακριβώς πώς δουλεύει. Η κοινότητα των RepRappers μπορεί να σε βοηθήσει μέσω των forums αλλά και στο IRC channel #reprap στο irc.freenode.net.

Αφού στήσετε τον δικό σας 3D printer αποθηκεύστε το thingiverse στα αγαπημένα σας bookmarks. Είναι μία πλατφόρμα της MakerBot® διαμοιρασμού 3D μοντέλων προς εκτύπωση. Θα βρείτε από σφυρίχτρες μέχρι ρομπότ. Δείτε μερικά από τα δικά μου μοντέλα αλλά και μερικές από τις εκτυπώσεις μου στο flickr.

Comment ( 1 )
  1. Spiros
    24 September, 2015 at 13:22
    Reply

    Υπάρχει κανείς που έχει φτιάξει 3δ printer να μου τυπώσει τα πλαστικά για Prusa i3 rework?

Leave a reply