HotEnd из недефицитных материалов

Экструдер для 3D- принтера  является самой важной деталью, от качества которой зависят все остальные характеристики устройства.

С другой стороны, для устройства начального уровня, важно, чтобы экструдер работал хотя бы удовлетворительно, и его можно было изготовить из не самых дефицитных материалов.

Вот такой вполне работоспособный  HotEnd собственной конструкции я и предлагаю в этой статье.

Основой конструкции является трубочка из нержавейки внутренним диаметром 4мм и внешним 6мм. Еще потребуется фторопластовый кембрик с внутренним диаметром 3мм, декоративные глухие гайки М6, гайка с фланцем М6, кусок алюминиевой полосы 25х2 мм и кусочек алюминиевой штанги квадратного сечения 16х16 мм для блока нагревателя.Нагревательным элементом является проволочный нихромовый резистор 5ватт сопротивлением 5,6 – 6,1 ома (какой попадется).

Нержавейка должна быть использована обязательно, т.к. у неё достаточно низкий коэффициент теплопроводности.

Длина трубочки должна быть не менее 50мм, иначе  утечки тепла от нагревателя будут слишком большими,  да и пластина крепления HotEnd-а будет сильно перегреваться.

Трубочку с двух сторон надо проточить до диаметра 5,4 – 5,3 мм, иначе нарезать резьбу М6 плашкой у меня не получалось (нержавейка очень вязкий материал!).

Со стороны нагревателя длина резьбы около 10мм, затем идет ненарезанная часть трубочки, по высоте равная блоку нагревателя, и затем опять часть с резьбой М6.

Резьбу надо нарезать по всей длине со стороны крепления HotEnd-а, это создает дополнительное тепловое сопротивление и перепад температуры по длине трубки.

Для того, чтобы не портить трубку неправильным заходом плашки в начале резьбы, я поджимаю её резцедержателем станка и начинаю нарезать резьбу на выключенном станке, вращая патрон вручную и одновременно подкручивая подачу резца.

Вообще- то лучше всего резьбу делать по всей длине трубочки, и не нарезкой, а накаткой. Тогда в блоке нагревателя тоже можно нарезать резьбу для крепления.

Затем надо взять две колпачковые гайки. Они бывают с толстой и тонкой передней стенкой. Лучше использовать с тонкой, проще обрабатывать.

Из одной колпачковой гайки  мы сделаем конргайку, через которую будет осуществляться подача прутка и которая будет удерживать фторопластовый кембрик от  выдергивания из HotEnd-а.

Для этого достаточно просто стукнуть молотком по голове гайки и добить с помощью керна, а потом засверлить отверстие для подачи прутка сверлом 3,5мм.

Вторая гайка будет соплом экструдера, в ней надо засверлить отверстие 0,5мм. ( Надо навернуть гайку на кусок шпильки М6 и вставить в патрон токарного станка, тогда сопло будет расположено перпендикулярно к горячей площадке ).

Если гайки с толстой стенкой, то для контргайки придется стенку проточить  или просто засверлить центровочным сверлом  3.0мм. –  сразу формируется конус и отверстие подачи прутка. Сопло в этом случае можно сделать с носиком и канавкой для крепления фторопластового колпачка, предотвращающего прилипание расплавленной пластмассы к торцу сопла.

Теперь готовую трубочку надо опять поставить в токарник и рассверлить внутренний диаметр до размера 4,0мм. Делать надо последовательно сверлами , начиная с 3,7мм через 0,1мм. Такая обработка поможет выровнять трубочку, если она слегка погнулась ,и металл при нарезании резьбы вдавился внутрь. Так же надо выровнять торцы трубочки резцом, напильником и шкуркой закруглить кромки , чтобы при наворачивании гаек они не рвали фторопластовую трубочку.

Затем отмеряем необходимую длину фторопластового  кембрика с запасом около 3-4мм.

Обычно внутренний диаметр меньше 3мм, поэтому этот кусочек надо надеть на стержень 3мм и на твердой поверхность раскатать чем-нибудь плоским и твердым до требуемого диаметра. Пруток пластика должен входить совершенно свободно!

Вставляем эту заготовку в тело HotEnd-а, и с помощью керна развальцовываем хвостик фторопласта, так чтобы получилась воронка.

После этого накручиваем контргайку с воронкой подачи. Сильно накручивать не надо, фторопласт материал мягкий. Можно разобрать и посмотреть, что получилось. После этого вставляем внутрь стержень 3мм для жесткости, со стороны сопла отрезаем лишний фторопласт, и проделываем операцию с керном ещё раз.

Конструкция закладной пластины для крепления HotEnd-а  и нагревательного блока зависят от того, какая конструкция CoolEnd-а  будет использована и от наличия материала.

Нагревательный блок может быть и круглым, из подходящего прутка, никто не запрещает. Не забывайте надеть на выводы нагревательного резистора и термистора фторопластовый кембрик подходящего размера! ( я использую 0,5мм).

Когда будете делать окончательную сборку HotEnd-а   полезно намазать резьбу со стороны сопла теплопроводной пастой.

Для уменьшения тепловых утечек необходимо изолировать зону нагрева минеральной ватой. Крепим её с помощью алюминиевой клейкой ленты.

Узел требует ОБЯЗАТЕЛЬНОГО обдува вентилятором!

Рекомендованный Ричардом Хорном  Two Finger extrusion Test  (см.  RepRap Magazine №3), показал достаточно большое усилие, необходимое для продавливания расплава.

Тем не менее, при  рабочей температуре 250 С  и скорости печати 50мм/сек свистки получаются вполне приличного качества.

3D-принтеры и Чубайс

24 Октября меня пригласили в ФабЛаб на встречу с Чубайсом.

Поскольку моим главным  увлечением является технология 3D  печати, то я решил сходить и посмотреть отношение сильных ( и богатых) мира сего к данной технологии, а заодно определить для себя перспективы развития этого направления с точки зрения предпринимательства.

В течение часа Чубайсу и его сопровождающим, а их было не мало, показывали оборудование, установленное в ФабЛабе, рассказывали о делах студентов, проектах сделанных и неосуществленных (то есть перспективных).

Показывали и 3D-принтеры в работе, в том числе и RobbyHobby.

Особого восторга я не заметил, но и желания поскорее закончить - тоже.

Во всяком случае, если бы мне было нужно смотреть на то, что мне неинтересно, то я целый час не выдержал бы.

Подробнее можно почитать здесь:http://www.spbstu.ru/news/2014_10_24/2014_10_24.asp

Поскольку лично мне от  Чубайса ничего не нужно, то по итогам  встречи я сделал следующие выводы:  продолжить работы по теме 3D- печати в том направлении, что и раньше (разработка устройства с характеристиками, отвечающим требованиям контрактной печати).

HEAT BED - ПРОСТОЙ И НАДЕЖНЫЙ

HEAT BED - ПРОСТОЙ И НАДЕЖНЫЙ

99% 3D-принтеров (а может и больше) имеют безкорпусную конструкцию, и работают с пластиком АВС, как с самым распространенным, недорогим и технологичным материалом. Без хорошей горячей площадки получить изделие приличного качества в этом случае невозможно. По моему мнению, HEAT BED является второй по важности частью принтера после качественного экструдера.  Принтеростроители разработали множество вариантов нагревателей платформ, и я тоже придумал свою версию.

Прежде всего, каким требованиям должна отвечать эта деталь принтера?

1.      Поверхность площадки должна быть максимально плоской и жесткой.

Для себя я пользуюсь следующим простым правилом; в первом приближении ошибка (допуск, люфт, и т.д.) должны быть 1 к 10 от диаметра сопла. То есть, если я делаю рабочий стол для принтера с соплом 0,5 мм, неплоскостность поверхности по всему рабочему полю не должна быть больше чем 0.05 мм.

2.      Нагреватель должен обеспечивать прогрев до рабочей температуры и равномерность нагрева по площади за приемлемое время (желательно, за время, соизмеримое со временем прогрева экструдера).

3.      Рабочая поверхность должна обладать хорошими адгезивными свойствами по отношению к рабочему материалу и быть быстросъемной.

4.      В случае повреждения или перегорания ремонт должен быть максимально простым.

5.      Рабочая площадка должна иметь эстетичный внешний вид.

Самые известные нагревательные элементы для столов сделаны как печатные платы, путем травления дорожек. Работают они неплохо, но у меня к ним возникли следующие претензии:

1.      В случае перегорания ремонту не подлежат, а такое случалось несколько раз. Если происходит подтравливание фольги под цапон-лак или фоторезист, то в этом месте дорожка и прогорит когда-нибудь.

2.      Пайка к дорожкам не дает положить стекло (рабочую поверхность) на всю площадь нагревателя.

3.      При нагреве он выгибается и может произойти отслоение дорожек.

4.      Не слишком эстетично выглядит, даже если это заводское производство.

Сейчас я делаю HEAT BED так;

1.      Нужен ровный алюминиевый лист толщиной 0,8- 1,0 мм. Продается в « Максидоме».

Из него вырезаем заготовку нужных размеров. Резать ножницами нельзя, кромки будут погнуты. Я режу с помощью резака- царапалки (переточенное сменное лезвие для строительного ножа, удобно работать с мягкими металлами и пластиками).

2.      Так же нужно: 2 куска картонки, обойные гвоздики, самоклеящаяся алюминиевая лента и провод МГТФ 0, 07. Его сопротивление по моим подсчетам равно 0,2564 Ом/метр.  (я рассчитываю длину из сопротивления нагревателя 1,1 Ом)

3.      Рассчитываем нужную длину провода и геометрию его укладки на поверхность нагревателя, складываем вместе 2 картонки и протыкаем гвоздиками. Получится кондуктор для укладки спирали нагревателя.

4.      Отрезаем полоски алюминиевой самоклейки длиной больше, чем будущая площадка сантиметров на 6, отгибаем защитную бумагу с краев на 1 см, и клеим на картонку ЛИПКИМ СЛОЕМ ВВЕРХ.

5.      Покрываем таким образом всю поверхность, где будет лежать провод.

6.      Укладываем провод зигзагообразно между гвоздиками и приглаживаем с помощью кусочка фторопласта. Хвосты для выводов нагревателя закрепляем кусочком клейкой ленты.

7.      Разъединяя две картонки, удаляем гвоздики.

8.      Накладываем сверху алюминиевую пластину по намеченным точкам и плотно прижимаем, но не продавливаем, после чего отклеиваем выводы и обрезаем ножом фольгу от картонки.

9.      Отделяем нагреватель от кондуктора и приглаживаем алюминиевую фольгу с помощью кусочка фторопласта.

10.  После этого подпаиваем провода питания и защищаем с помощью термоусадки.

11.  Этим же алюминиевым скотчем приклеиваем термодатчик на середину нагревателя.

12.  Рабочую поверхность я делаю из стекла 2 мм. Такое стекло быстро прогревается и при этом не трескается. Годится для площадок размером до 30х30 см.

13.  Под нагреватель следует подложить теплоизоляцию (она же выполняет роль прижима нагревателя к стеклу). Я делаю теплоизоляцию из минерального войлока, продается в магазинах печи - камины. Не следует набивать теплоизолятор под нагреватель плотно, есть все шансы, что он выгнется бугром вместе со стеклом. К тому же, теплоизолятором является не сам минеральный войлок, а воздух между его волокнами.

14.  Собираем стекло, нагреватель и теплоизолятор в один пакет с помощью канцелярских прищепок и крепим прищепки с помощью винтов к основанию. Я делаю его из ламинированного МДФ подходящего размера. Влагостойко и аккуратно. Выводы защищаем с помощью автогофры 4 мм, а сам хвост крепим к основанию HEAT BED с помощью кабельной клипсы.

Технология позволяет за полдня сделать 9 нагревателей.

Если промахнулся с сопротивлением нагревателя и он долго греется, то ничего не стоит снять пару витков.

За три года ни один нагреватель не сгорел!

По поводу металла- одно время в продаже алюминиевых пластин не было, и от безрыбья я купил оцинкованный подоконник, разрезал его и сделал нагреватели. Результат оказался неожиданным- HEAT BED работал лучше, чем алюминиевый, нагревался быстрее и температуру по рабочему полю держал ровнее. Я объясняю это тем, что оцинкованное железо имеет меньшую теплопроводность чем алюминий и тепловые утечки по кромкам нагревателя существенно меньше. Возможно, что нагреватель из нержавейки будет работать ещё лучше, надо проверить. 

Автоматическое исправление ошибок STL файлов

Это сообщение опубликовано для того, чтобы не искать инструкцию. Сейчас найти информацию подобного типа не составляет труда. 

Почему важно говорить о теме исправления ошибок в STL файлах? Дело в том, что если даже Ваша модель и выглядит на мониторе идеальной, в нее все равно могут закрадываться небольшие ошибки. Это, в свою очередь, может привести к тому, что Вы распечатаете дефектную модель, а может даже и этого Вам не удастся сделать.

Главным образом, в данной статье будет уделено внимание работе с бесплатной программой netfabb Studio Basic. На самом деле все очень просто, но все же некоторые пользователи могут столкнуться с некоторыми проблемами в ходе использования данного софта. Стоит отметить, что часто (вплоть до 95 процентов случаев) Вы будете использовать автоматический режим. Иногда также можно корректировать вручную или же в полуавтоматическом режиме. Так что netfabb позволяет Вам, как правило, не углубляться в детали stl модели.

Вот Ваш алгоритм действий

1. Закачка необходимых файлов, запуск netfabb для начального анализа.

2. Стандартный анализ.

3. Внесение изменений в файл.

4. Принять и сохранить.

5. Экспортировать исправленный файл STL, как новый.

6. Печать.

Как закачать STL файл и начать анализ?

Выбираем в меню выбрать вкладку Project и в открывшемся подменю нажимаем Open. Далее netfabb автоматически запускает предварительный анализ файлов. Это делается для того, чтобы определить возможные проблемы в ходе 3D-печати.

Очень удобным является то, что софт сам найдет большинство ошибок. При этом Вы будете оповещены большим восклицательным знаком в правом нижнем углу экрана.

В том случае, если оповещения об ошибке не произошло, то можно сразу же начинать печать.

2. Стандартный анализ.

Логичным этапом после выявления ошибки является более глубокий анализ. На верхней панели инструментов нажимайте значок, похожий на круг с увеличенным сегментом. Далее выбирайте опцию Standard Analysis. После этого программа окрасит участки модели с ошибками в иной цвет.

Информационная панель, которая расположена справа, показывает общие характеристики модели, а также показывает проблемные зоны. Но самым важным является, наличие или отсутствие незамкнутых поверхностей. Также нужно обратить внимание, есть ли в проекте полигональная сетка (меш), выгнутые наизнанку грани.

Конкретно в данном примере незакрытые поверхности окрашены красным цветом. Чем это грозит? Большинство три- D принтеров откажется от работы с таким проектом. Те же, кто и согласится на такую темную работу, скорее всего допечатают Вам какой-нибудь ненужный элемент. Еще одной существенной опасностью является неправильный расчет цены печати модели.

После этого можно попробовать автоматически решить все проблемы.

3. Внесение изменений в файл.

Для этого нажмите на значок красного креста, расположенный на верхней панели инструментов, возле кнопки анализ.

Далее появится еще один слой. Данное изменение можно посмотреть в информационной панели справа под пунктом  Part Analysis. Также можно заметить, что появляется нижняя панель с новыми опциями и дополнительной информацией.

Посмотрите теперь вниз панели: там находится кнопка Automatic Repair.

Нажимайте ее и начнется автоматическая корректировка. Затем выбирайте опцию Default - она предназначена для того, чтобы установить значения по умолчанию.

Узнать на какой стадии находится процесс исправления можно, посмотрев на нижнюю часть информационной панели, а именно на строку состояния. Программа задействует целый комплекс алгоритмов, позволяющих скорректировать модель. В связи с этим продолжительность процесса будет зависеть от количества найденных ошибок.

Нажмите кнопку Update во вкладке Status, когда процесс завершится. Еще рекомендуем Вам глянуть на таблицу, которая находится здесь же. Проверьте, соответствуют ли значения незакрытых краёв, вывернутых на изнанку граней (инвертированных нормалей), и отверстий нулю.

4. Принять и сохранить.

Официальным окончанием проекта является сохранение изменений в исходном файле. Чтобы это сделать, нажмите кнопку в нижнем правом углу Apply Repairs. По итогу уберутся слои анализа и исправления. После Вы увидите зеленую модель без красных отметин. Также у Вас появится возможность правильно рассчитать объем, а значит, и стоимость проекта.

Может возникнуть ситуация, когда модель не полностью зеленая.  Придется Вам исправлять что-то вручную.

5. Экспортировать исправленный файл STL, как новый.

Функция SAVE сохранит данные, как проект. Мы создаем чистый STL файл.

Для этих целей выбирайте опцию Export as STL во вкладке Part главного меню. Как и обычно, возникнет новое окно.

Проверяйте имя файла и его расположение.

После нажатия на Save, появится новое диалоговое окно с анализом создаваемого файла. Также здесь будет указываться наличие возможных ошибок. Зачастую это случается по следующей причине: формат netfabb содержит гораздо больше информации, чем STL, вот почему часть исправлений могут не перенестись в новый файл. Можно еще раз попробовать автоматическое восстановление.  Нажмите кнопку Repair при возникновении проблем во время осуществления экспорта.

Красный крестик будет заменен зеленой галочкой в случае успешного завершения процесса.  В случае дополнительных проблем попробуйте экспортировать файл несколько раз, пока не добьетесь зелёной галочки или, как минимум, постоянное количество ошибок (в более сложных случаях отмените экспорт файла и попытайтесь исправить файл вручную).

 Нажимайте Export – теперь у вас есть STL файл, полностью готовый для 3D-печати.