Аграрный Университет

Не так давно мне пришлось принять участие в презентации программы по изучению аддитивных технологий в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете.

Выступление было коротким, около 5 минут, но даже этого времени хватило для того, чтобы студенты проявили интерес к данной теме. Посмотрим, может быть что нибудь из этого получится?

Основным же докладчиком на этой конференции был профессор Массарский, посмотреть можно здесь:  http://www.youtube.com/watch?v=PWg4AbcJoGQ

Как обычно, с 7 по 9 октября в Питере проходит выставка  Российский  промышленник, в которой участвует ФабЛаб Политеха, и меня так же пригласили в состав участников.

Надо заметить, что по сравнению с прошлым годом, количество посетителей было  существенно больше, а на второй день выставка даже немного напоминала толкучку.
 

А вот  представителей 3D-индустрии на выставке кроме меня не было. Это говорит об одном из двух – или у них полным-полно работы, и заниматься такой мелочью некогда, или, что гораздо более вероятно, НИКОМУ ЭТО  3D НЕ НУЖНО!

Так или иначе, а три рабочих дня я на эту выставку потратил, тем более, что на основной работе тоже делать не фига.

В общем, поскольку с этой темой я присутствовал в гордом одиночестве, все, кто интересовался темой  3D- печати, были моими. Как всегда, основные вопросы – глупые и жаренные, типа: « а ежели ружжо напечатать, оно стрельнуть может?» Более- менее серьёзных людей с конкретными вопросами и целями было всего четверо;  представитель Сев.Зап. Гос.Тех университета, фирма Лентурборемонт, НИИ детской ортопедии, и представитель промышленной палаты С-Пб.

На выставке попытался завязать контакт с китайцами, которые привезли подшипники. Они по русски -  ни бе ни ме, я по китайски - ни кукареку, а английский у нас обоих «со словарём», так что ни о чём не договорились. Спрашивается, зачем приезжали?

Так же, перехватил меня социолог с вопросами о воздействии открытых 3D – технологий на общество и перспективах развития общественных отношений под их воздействием. Естественно,  что к таким выступлениям я не готовился, так что получилось смазано.

Кто хочет, может посмотреть здесь:

   http://www.youtube.com/watch?v=ZcALEWC7V7Y

В общем, если после выставки в течение недели нет ни одного звонка по теме, то можно сделать вывод об отсутствии в обществе ПРАКТИЧЕСКОГО интереса к данному виду деятельности.

ещё один вариант HotEnd

Поскольку институт дистанционного обучения припахал меня написать курс лекций по изучению принципов работы 3D –принтеров RepRap для преподавателей школ, то писать в блог времени не хватает. Работа оказалась весьма объемной, и хорошо бы закончить к новому году, хотя бы в черновике. К тому же, появилась необходимость вести разъяснительную работу среди директоров школ, а это тоже отнимает время. Как такая работа выглядит, можно посмотреть на

https://www.youtube.com/playlist?list=PLNxmoERaf9mOcsvyYsCswqPrjfkapF22m

Тем не менее, решил рассказать об экструдере специфической конструкции, который я сделал для своего принтера, может быть что-то из идей тоже понравится.

Основные идеи, которые были заложены при изготовлении этого варианта, это :

1.     Быстросменный HotEnd.

2.     Сопло экструдера выполняет  роль щупа датчика Z min.

3.     Корпус экструдера выполняет роль радиатора с активным охлаждением.

Корпус был сделан из прямоугольной трубы 30Х15мм.

Для увеличения площади охлаждения и снижения веса, в нём были просверлены отверстия Ф3мм.

Шкив подачи – на двух подшипниках.

Прижимной ролик – фигурной формы, взят от опоры скользящей дверцы.

Поджимается к шкиву подачи с помощью линейной пружины, изготовленной из сердцевины тросика открывания капота жигулей.

 В корпус экструдера установлен резьбовой штуцер для подключения подающей трубки и направляющая трубочка. 

Эта трубочка позволяет пластиковому прутку точно попадать в зазор шкив подачи – прижимной ролик.

Вентилятор охлаждения HotEnd 30Х30мм установлен сбоку.

Крепление экструдера к каретке Х принтера осуществляется с помощью уголка, конструкция которого выполняет роль пружины, отводящей всю конструкцию от микрика Z min.

Ограничение хода осуществляется с помощью регулировочного винта «в потай», а регулировка активатора микрика – с помощью анкерного винтика М3, фиксируемого контргайкой.

В качестве датчика был использован микрик МП-12, качество изготовления и стабильность работы наших армейских элементов на порядок выше, чем у бытовых, но они дефицитней и цена выше.

 На микрик был установлен светодиод для индикации срабатывания, это удобно для первичного выравнивания рабочей платформы, тем более, что при закрытой конструкции корпуса принтера лазить с бумажкой в дальние углы очень неудобно.

   

                                     

Для привода был использован мотор - редуктор ПМГ3560, его момента вполне достаточно, правда скорость движения прутка ограничена 500мм/мин по резонансной частоте двигателя.

Для подключения всей сборки был применён обычный 15-ти контактный разъём.

HotEnd- ы были опробованы двух вариантов – цельнометаллический

И быстросьёмный из РЕЕК.

Практика подтвердила то, что ещё раньше я вычислил в результате экспериментов; сопротивление движению прутка у цельнометаллической конструкции вдвое выше, чем у конструкции HotEnd с фторопластовым лайнером. Скорости экструзии соответственно составляют 200 и 400 мм/мин максимум.

Масса узла получилась вполне приемлемой.

Принтер реально ищет положение платформы по 5-ти точкам, и хорошо сохраняет высоту сопла относительно рабочей платформы даже после переустановки HotEnd, да и печатает вполне прилично.

Сейчас, в связи с возвратом к прутку 2,8мм , этот экструдер отложен в сторону, и будет использован в ДЕЛЬТА-принтере.

Курсы по изучению 3D- принтеров

Примерно 3 месяца назад я познакомился с группой преподавателей Института дистанционного обучения и информационных технологий, созданного при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (куда только не заведет интерес к 3D – технологиям!), и в результате нескольких встреч и обсуждения проблем обучения новым направлениям в технологиях, мне предложили принять участие в программе обучения по курсу 3Д моделирование и 3Д печать.

                                    Картинку не я рисовал

Своё участие в этой программе я вижу, как человек, который может поделиться практическим опытом в сборке, настройке и эксплуатации 3Д-принтеров. Посмотрим, что из этого получится, но подробнее с программой можно познакомиться по адресу: http://efront.vkonekte.com/www/index.php?ctg=lesson_info&courses_ID=11

Узел предподачи

Когда я собрал свой Ultimaker, и понял, что мне боуденовскую систему подачи прутка не победить, я переделал каретку принтера под классическую версию экструдера, с двигателем на каретке.

Испытания этой версии показали, что такая конструкция работает гораздо лучше боуденовской системы подачи, но были отмечены срезания прутка на подающем шкиве, особенно при больших объемах подачи рабочего материала. Анализируя этот дефект, я пришёл к выводу, что причиной является трение пластикового прутка о фторопластовую трубку подачи, в результате чего шкив подачи экструдера должен не только пропихивать пруток в HotEnd, но и вытягивать пруток из подающей трубки.

 Трение прутка о трубку подачи оказалось весьма значительным и неравномерным, зависящим от положения каретки принтера. К тому же пруток имеет некоторые колебания по диаметру по всей длине, его скрученность на катушке изменяется в процессе выработки материала, он не абсолютно прямой, а слегка волнистый - как помятая проволока, да ещё от трения об фторопластовую трубку он заряжается статическим электричеством (аж искры летят, когда резко выдергиваешь!). Это приводит к нестабильности работы экструдера и снижению скорости и качества печати.

 Логично, что двигатель  CoolEnd должен заниматься только подачей материала для печати, и должен делать это как можно точнее. Если для качественной работы принтера народ меряет диаметр прутка с точностью до сотых долей миллиметра, ставит оптические измерители диаметра прутка для коррекции G- кодов в процессе работы принтера, а двигатель подает пруток неравномерно, то все эти ухищрения становятся бессмысленными. Поэтому штатный Ultimaker-овский узел CoolEnd был переделан в узел предварительной подачи прутка. Этот узел обеспечивает постоянную подачу прутка с усилием, большим, чем трение прутка о трубку подачи, но меньше, чем усилие retract.

Мотор-редуктор был взят от привода сдвижного лотка для выхода копий от копира XEROX-1050.

Эффект от такой доработки сказался сразу – качество и скорость печати существенно возросли, а  заедания прутка в экструдере полностью исчезли. Во всяком случае, при диаметре сопла 0,5 мм, скорости печати 100мм/сек и высоте слоя 0,4 мм (CYRA вся желтая!), качество печати деталей технического назначения (для сборки других 3D- принтеров) меня устроило.

После этого я наткнулся на описание 3D- принтера под маркой HP, код продукта CQ656, (по этому коду легко найти в интернете на американском сайте HP все инструкции пользователя). В нём мне приглянулась идея подачи прутка с двух катушек, со второй - когда материал кончится на первой.

Такую конструкцию я решил повторить для своего следующего принтера. Схема управления моторами была сделана автономной, чисто электромеханической. Включается она в момент подачи питания на принтер, и обеспечивает немедленную готовность к работе. Так же был предусмотрен режим реверса прутка для его удаления из тракта подачи.

Узел сведения материала из разных катушек был сделан в первом варианте из кусочков трубочки от штыревой антенны.

Механизм подачи прутка выглядел вот так:

Сразу же обозначились проблемные места в данной конструкции:

        Выбор мотор - редуктора для узла подачи. Он должен обеспечивать достаточный момент и скорость движения прутка по тракту подачи, при этом тормозное усилие редуктора на выключенном питании должно быть таким, чтобы пруток не откатывался назад под действием пружины. В первой версии для такого узла на Ultimaker-е я использовал здоровый мотор, и проблема не проявилась, а вот когда я начал сооружать этот узел на покупных мотор – редукторах, то она встала в полный рост.

 Было перепробовано множество вариантов:

               Все они оказались не лучшим выбором.

2     Для увеличения тормозного усилия на прутке прижим прутка к шкиву подачи был сделан по образу CoolEnd Ultimaker-а,  фрикционной конструкции. 

     Как оказалось, фторопласт постепенно продавливается, усилие прижатия меняется, и пруток подается нестабильно. В следующей версии узла прижим к шкиву подачи осуществлялся уже просто стенкой латунной трубки с фигурным вырезом под шкив подачи. 

     Вообще-то, такая конструкция была выбрана потому, что как всегда, хочется сделать узел как можно более компактным. Эти грабли постоянно лежат на дороге, и о них всегда все забывают, в том числе и я сам. По этому, если вы делаете какой-то хитрый узел, то пусть он сначала будет большой и кривоватый, но работоспособный! Дальше можно начинать оптимизировать его конструкцию без нарушения функциональности. Это, как я сам убедился, более быстрый путь к совершенству, чем попытка сделать всё, и сразу. В следующей версии будет использована конструкция с прижимным роликом, причем обязательно с достаточно большим ходом и пружиной.

3.     Очередная проблема образовалась, когда при испытаниях пруток застрял в тракте подачи, а трубки тракта были присоединены к узлам сведения и подачи намертво. Достать пруток без разборки было нельзя, а разбирать - сложно. В следующей версии все трубки были подключены через резьбовые штуцера, которые я сделал из кабельных ВЧ разъёмов, после чего конструкция стала выглядеть так:

Практическая проверка показала работоспособность идеи этого узла, но долго она не прожила; примененные моторчики не выдержали нагрузки и выгорели примерно на 3-ей катушке материала. Причина – опять же желание сделать всё как можно меньше!

4.     Так же в процессе испытаний выяснилось, что конструкция узла подачи требует изменения конструкции. В момент начала подачи с другой катушки пруток иногда упирается в кромку  латунной трубки и блокируется.                                                                                                                                      

Узел оказался весьма не простым в реализации, и пока полученными результатами я не доволен.

Основные выводы, которые я сделал за время всех этих опытных изысканий следующие;

1.     В мелких машинах с рабочим объемом 8-10 литров такой узел не нужен. Если требуется сделать достаточно большую деталь, и при этом оставить принтер без наблюдения, то проще поставить новую полную катушку.

2.     Конструкция с использованием прутка 1,75 мм очень критична к качеству исполнения.

3.     Размеры работоспособного устройства оказываются совсем не миниатюрными из-за необходимости применения достаточно больших моторов.

Вообще, пока я возился с прутком 1,75 мм, я сделал вывод, что единственным достоинством такого материала является то, что он оказывает меньшее воздействие на систему позиционирования принтера.

Остальное – скорее можно отнести к недостаткам. Так, тонкий пруток намного больше подвержен перехлестыванию витков на катушке и блокированию подачи материала. При неудачной конструкции экструдера, чаще происходят застревания прутка в зоне шкив – входное отверстие  хотенда из-за его малой жесткости на изгиб. Если пруток из хрупкого материала, то он часто неожиданно обламывается. Колебание диаметра прутка на 0,1 мм. приводит к значительно более худшим результатам печати, чем такое же изменение диаметра у прутка 2,8 мм.

Так что для большого принтера, я буду переделывать этот механизм под пруток 2,8 мм. Конечно же, в очередной раз придется переделать и экструдер принтера. Единственной, но не самой существенной проблемой в этом случае станет то, что намотанный на стандартную катушку SD200, пруток 2,8 мм в конце намотки достаточно сильно скручен.