Аналіз наявних на ринку варіантів 3D принтерів показав що незважаючи на різноманіття наявних конструкцій, ні одна із них не володіє оптимальним набором характеристик. Тому було прийнято рішення про створення абсолютно нового виду 3D принтерів, який поєднає в собі класичні, провірені, рішення та абсолютно нові, неопрацьовані, конструкційні елементи які раніше не використовувались. В результаті творчих пошуків було створено 3D модель та зібрано прототип принтера СС-2(Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – 3D модель розробленого принтера

         Основою для створення принтера стала конструкція Prusa Mendel. Як основний несучий елемент також використані стальні шпильки, але більшого діаметру- 10мм на заміну 8 мм.  Так як практичні досліди показали що 10мм шпильки в набагато меншій мірі піддаються механічним деформаціям. Основа всього принтера має прямокутний вигляд і складається із чотирьох пластикових деталей які з’єднують між собою вісім шпильок(по дві штуки на одну сторону). Це рішення забезпечує монолітну базу, яка при ударних навантаженнях під час друку не піддається деформації. Верхня база складається із двох пластикових деталей з’єднаними між собою двома шпильками. Міцне кріплення верхньої і нижньої бази забезпечують чотири шпильки трапецеподібне положення яких додає конструкції жорсткості та забезпечує відсутність люфтів по осі Х.

Проміжним з’єднуючим елементом верхньої і нижньої бази виступає шарнірна система кріплення шпильок. Це нововедення  є одним із основних переваг данної конструкції в порівнянні із іншими. Адже дозволяє змінювати кут трапеції шпильок що в свою чергу дає можливість конструювати принтери із різною висотою друку незмінюючи їх креслень. Цю ж функцію виконує і чотири базові елементи, відстань між якими обмежується лише довжиною шпильок. Таким чином розміри друку по всіх осях є адаптивними і можуть змінюватись незалежно змінюватись залежно від потреб.

Для зменшення люфтів верхньої бази відносно нижньої по осі Y було використано обов’язковий елемент конструкції- направляючі осі Z. Реалізовано це за допомогою жосткого кріплення направляючої до нижньої і верхньої основи. До нижньої основи направляюча кріпеться за допомогою двох деталей із перпендикулярними пазами які забезпечують надійне скріплення шпильки бази і направляючої. Великий крок і модуль 10мм шпильки створює імпровізоване посадкове місце і виключає можливість ковзання направляючої об шпильку. В верхній частині кріплення направляючої забезпечує посадкове місце в пластиковій деталі із мінімальними допусками.

До верхньої бази прикріпляється привід осі Z. Окрім прямого призначення за рахунок специфічної конструкції даний конструкційний елемент виконує функцію розпірки між двома шпильками верхньої бази.  Сам пристрій складається із станини одягається на шпильки, знизу знаходиться посадкове місце для крокового двигуна який відповідає за переміщення осі Z, а в верхній частині система валів призначена для надійного контакту приводного ременя із шестернями.

Реалізація системи руху каретки по осі Z є унікальною. На відміну від класичної схеми де ходові гвинти осі Z приводяться в рух двома паралельновключинеми двигунами в даній версії використовується лише один. Момент якого передається за допомогою замкнутого ременя на два ходові гвинти. За рахунок переміщення каретки по осі Х відбувається швидке натягнення ременя в великих межах, адже основною перевагою принтера є адаптивність розмірів і можливість підбору ременів в широкому діапазоні є обов’язковою. Перевагою даного способу переміщення по осі Z є використання лише одного крокового двигуна. Недоліком є можливість прокручування одного з гвинтів.

Система кріплення направляючий осі Х складається із двох пластикових деталей які можуть вільно переміщуватися по осі Z за допомогою ходових гвинтів. До направляючий осі Z система кріпиться за допомогою двох підшипників качання, які забезпечують легкий хід без зупинок. Між ходовим гвинтом та деталью кріплення направляючих є проміжна ланка яка не прикріплена до деталі. Вона має широку степінь волі для компенсації переміщень гайки ходового гвинта. Адже при використанні в якості ходового гвинта звичайної шпильки виникає так званий «ефект різьби».

Рисунок 1.2 - Ефект різьби

Він обумовлений особливістю модуля різьби. Центр гайки на ній по мірі кручення постійно відхиляється від осі шпильки. Ці небажані рухи передаються на каретку що переносить їх на деталь.

Ходові гвинти через втулку кріпляться до підшипника, що забезпечує їх легкий хід.

Направляючі осі Z рознесені відносно центра каретки осі Х, це дозволило зменшити люфт в осі Z:Х.

Дві направляючі осі Х знаходяться вертикально один відносно одної. На відміну від горизонтально розміщення даний варіант практично не дає люфтів.

Каретка що переміщається по осі Х є модульною. На ній передбачена система швидкої зміни робочого агрегату. Що дозволяє менш як за 1хв зняти із принтера екструдер і зафіксувати лазерний випалювач чи шпиндель, що перетворить 3D принтер в повноцінний ЧПУ станок.

Принтер розроблявся для роботи на двигунах типу PM (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - PM42l

Але практичні досліди показали, що конструктивні особливості (кут кроку 7.5°) даного типу двигунів неможуть забезпечити достатньої дискретності руху каретки(дивитись відео).

Тому первинні деталі розроблені саме під них, а в подальшому були розроблені кріплення під мотори типології Nema17. В архіві проекту є деталі під різні всі двигуни.

Доступ до файлів проекту: Thingiverse,  GoogleDrive


Теги


Коментарі

Коментарі відсутні