Лазерный 3д принтер своими руками. Как это работает. Уделяем внимание экструдеру

Пока не настали те времена, когда 3D принтер можно будет купить в любом магазине электроники по цене картриджа для него же, а цены на готовые 3D принтеры в специализированных интернет-магазинах, мягко говоря, вызывают удивление. Поэтому человеку со здраво мыслящей головой проще сделать 3D принтер своими руками из 4-ех моторчиков и нескольких железок, продающихся в любом строительном центре за пару тысяч рублей, тем самым сократив бюджет на постройку 3D принтера как минимум в два, а то и во все десять раз.

Мы тоже не будем отставать от этого человека с головой, и сделаем 3D принтер своими руками из доступных материалов!

Неподготовленного читателя сперва может смутить вид самодельного 3D принтера, но хочу напомнить, что смысл RepRap 3D принтера в том, что он может сам для себя печатать детали. Поэтому собрав изначально 3D принтер своими руками из подручных материалов вы постепенно обновите все его детали и станете обладателем вот такого вот пластикового красавчика, как на фото. Ну или какого-нибудь другого… какого сами захотите

Создавать 3D принтер своими руками я начал с конструкции, относящейся к классу Delta-роботов. Попытался создать так называемый Дельта 3D принтер. Он обладает достаточно простой конструкцией для изготовления своими руками, которую вполне возможно сделать достаточно жесткой, чтобы обеспечить высокую точность при достаточно высоких скоростях 3D печати, характерных именно для Dleta 3D принтеров.

Как видно из фотографии, все оси у Delta 3D принтера располагаются параллельно на трех ребрах жесткости, которые одновременно могут быть и направляющими для кареток осей. Ребра жесткости образуют треугольник с углами в 120°, образуя латинскую букву Δ - Дельта. Отсюда и название.

Но пока я временно заморозил строительство делта 3D принтера своими руками по причине того, что для его печатающей головки требуются шариковые шарниры стоимостью не менее 300 рублей за штуку. А надо их по 4 на каждую ось. Итого выходит 300 руб Х 4 шт Х 3 оси = 3600 рублей только на одни шарниры. Это уже немного не бюджетно, поэтому я в фоновый мозговой процесс погрузил задачу снижения стоимости шарниров для Дельта 3Д принтера.

А пока этот процесс выполняется, я начал делать 3D принтер своими руками по более традиционной конструктивной схеме — в виде кубика с ортогональным размещением осей X и Y, а также подъемным столиком с подогревом в качестве оси Z. И в процессе конструирования у меня появились некоторые мысли по поводу того, как минимизировать размер занимаемого 3D принтером пространства на рабочем столе. В итоге должно получиться не менее компактно по площади, чем у Delta-принтера, и гораздо меньше в высоту. Слишком большая высота — это как раз один из минусов Delta 3D принтеров.

Корпус моего первого 3D принтера выполнен из обычной ламинированной ДСП. Ее всегда можно купить в любом строительном торговом центре или в фирмах по распиловке ДСП. Когда делаешь 3D принтер своими руками в виде кубика, то получаешь дополнительные преимущества в виде защиты от сквозняков, от которых часто страдают модели, печатаемые ABS-пластиком. На круглые дырки в стенке не обращайте внимания — они остались от предыдущего недоделанного проекта, и на самом деле их там быть не должно

Как видите, в верхней крышке короба 3D принтера проделано оконце для подачи пластика в печатающую головку. Я решил сделать выносной экструдер, чтобы максимально облегчить вес печатающей головки, оставив на ней только нагреватель и сопло (так называемый «горячий конец» — HotEnd 3D принтера).

Сама печатающая головка висит на направляющих осей X и Y, которые тоже прикручены к верхней крышке 3D принтера. Когда делаешь 3D принтер своими руками, то нужно стараться выбирать для монтажа только ровные поверхности, полученные промышленным способом. Так, например, поверхность ДСП можно считать условно ровной (укладывающейся в приемлемые допуски по точности). Поэтому мы можем смело разместить в разных концах этой поверхности по одной направляющей, и считать их параллельными (плоскости ДСП, разумеется), без необходимости их юстировки (точного выставления параллельности).

Параллельность этих же направляющих в другой плоскости мы будем выставлять уже при помощи собранной каретки оси X. Сперва мы перемещаем каретку X вдоль оси Y в одно крайнее положение и засверливаем отверстия для крепежа, затем ведем вдоль оси Y в другое крайнее положение и засверливаем уже с другого конца. Фиксируем держатели направляющих винтами также перемещая каретку сперва в одно крайнее положение, затем в другое.

На фотографиях выше также очень хорошо виден подъемный столик с подогревом. Это ось Z нашего 3D принтера. Он тоже сделан своими руками из обычного куска ДСП, у которого по углам вырезаны отверстия для крепления подшипников скольжения, ходящих вдоль четырех направляющих. Направляющие и подшипники скольжения — это то, что в любом случае скорее всего придется купить.

Если же вы хотите сделать 3D принтер своими руками, минимизируя количество покупных компонентов, то направляющие и подшипники скольжения можно вынуть из старых струйных принтеров. Как раз парочку я недавно нашел на помойке, когда вывозил мусор. Но так везет все реже, поэтому что-то все равно придется покупать

Приводом для перемещения каретки по осям X и Y служат зубчатые ремни, вращаемые шаговыми двигателями. На оси X стоит всего один шаговый двигатель, т.к. ему достается самая легкая работа — таскать печатающую головку, состоящую из лёгенького HotEnd’а. Вдоль оси Y будут трудиться уже два шаговых двигателя на зубчатых ремнях, каждый из которых будет тянуть свою сторону каретки оси X. Изготавливая 3D принтер своими руками лучше лишний раз перестраховаться и исключить возможные перекосы каретки из-за недостаточной жесткости, а жесткости будет всегда не хватать, когда во главу угла ставиться максимальная экономия.

Если поставить всего один двигатель на ось Y, расположив его с одной стороны каретки оси X, то вторая сторона каретки будет перемещаться по направляющей рывками. Расположив же сразу два двигателя с разных сторон каретки оси X, мы не только обеспечим синхронное движение подшипников скольжения на направляющих, но также сможем в любое время скорректировать перпендикулярность осей X и Y, немного подкрутив вручную один из двигателей, оставив другой неподвижным. Таким образом, делая 3D принтер своими руками и ставя два двигателя на одну ось, мы оставляем себе большее пространство для маневра в плане регулировки точности 3D принтера.

Одной из самых важных задач при настройке 3D принтера своими руками является регулировка параллельности плоскости XY и плоскости столика с подогревом, перемещаемого по оси Z. В каждой точке столика сопло печатающей головки должно находиться строго на одном и том же расстоянии от поверхности печати. Это необходимо, чтобы при формировании первого слоя детали не произошло отслоения пластика от подогреваемого столика. Если сопло будет слишком далеко от стола, то пластик просто не сможет к нему прилипнуть, что может привести к порче всей детали.

Для обеспечения возможности установки параллельности столика 3D принтера, его делают регулируемым с четырех сторон винтами, внатяг подпертыми пружинами. Регулировка осуществляется поочередным подтягиванием или отпусканием регулировочных винтов в тот момент, когда сопло находится в непосредственной близости от регулируемого в данный момент винта. Придется несколько раз подгонять печатающую головку 3D принтера к каждому из винтов, чтобы выставить плоскость достаточно точно.

Если вы не очень доверяете своему глазомеру, то для выставления одинакового расстояния от сопла печатающей головки до нагревательного столика 3D принтера можно воспользоваться обычным листом бумаги. Если лист перестает двигаться по столу, значит сопло его уже прижало, и регулировочный винт можно оставить в этом положении.

Теперь про ось Z, вдоль которой будет подниматься подогреваемый столик 3D принтера. От разрешающей способности оси Z в большей степени зависит итоговое качество напечатанной детали. Поэтому чем меньший шаг может обеспечить ваша ось Z, тем более детализованной получится итоговая деталь. Но, правда, и печататься она будет гораздо дольше, это мы уже будем решать отдельно для каждой напечатанной детали. Главное, чтобы у нас была возможность печатать максимально точно, если уж мы делаем 3D принтер своими руками.

Для этого привод оси Z обычно делается на винтовой передаче, а не на зубчатом ремне. Если взять в качестве винта строительную шпильку с шагом резьбы в 1 мм и шаговый двигатель с 200 шагами на один оборот (стандартный двигатель с 1,8° на шаг), то минимальное теоретическое перемещение оси Z нашего 3D принтера получится 1/200 мм или 0,005 мм (5 микрон)! На практике такое перемещение вряд ли осуществимо с применением стандартных направляющих и подшипников скольжения, поэтому даже 0,05 мм нам хватит за глаза.

Я решил для своего подъемного столика установить две винтовых передачи с разных сторон и вращать их двумя шаговыми двигателями, подключенными параллельно. Такая возможность уже заложена в ставшую стандартом плату RAMPS 1.4, где под ось Z предполагается подключение сразу двух двигателей. Однако есть риск получить артефакты на итоговой детали в виде волнистых перепадов между напечатанными слоями. Это будет свидетельствовать о несинхронном вращении винтов или о неких перепадах шага резьбы на винтах. В конце концов, строительная шпилька производится, чтобы стянуть две доски опалубки при заливке бетона, а не для оси 3D принтера с микроперемещениями

В любом случае, если такие артефакты появятся, то можно потом будет переделать конструкцию столика, убрав одну ось и переместив его всего на две направляющих, немного удлиннив их при этом. Что в итоге получится, читайте на моем ТехноБлоге Dimanjy и следите за обновлениями.

Кстати, снял небольшое видео 3D принтера. Показан подъемный столик в работе. Вроде движется и не клинит, хотя движочки поставил довольно слабенькие: ток обмотки всего 0,4 А и момент на валу 1,7 кг х см. Покуда движков два и подключены они параллельно, то на драйвере выставил двойной ток — около 800 мА. Не нравятся мне эти стандартные драйвера A4988 — у них после прекращения поступления шагов включается режим удержания, причем его ток значительно превышает номинальный, и движки начинают греться. На винтовой передаче вообще удержание не требуется, но я не знаю, как это отключить на этих драйверах. Прям хоть снова свои драйвера паяй

А вот видео 3D принтера, в котором я испытывал ось X. Перемещения довольно бодрые, но при этом корпус немного пошатывает. При печати это обязательно скажется, поэтому нужно корпус связать треугольными перемычками, которые не дадут ему расшатываться в этой плоскости. У корпусной мебели для этих целей служит обычно задняя стенка из ДВП, которая прибивается по всему периметру и не дает корпусу шататься по диагоналям.

Теперь по поводу экструдера для 3D принтера. Ему я посветил отдельную статью, потому как он является довольно ответственной частью 3D принтера. В этой статье я расскажу, как изготовить .

Обновление от 28.11.2015

Начал усиливать элементы конструкции. Жесткости одних направляющих не хватает. Вернее, хватило бы, но для этого нужно делать более массивные крепления самих направляющих, а это крадет драгоценные сантиметры полезной поверхности, по которой могла бы кататься каретка. Я хочу сделать конструкцию прочной и компактной (хотя одно другому противоречит).

Для бюджетного 3D принтера хорошим конструкционным материалом является фанера, но сконструировать из фанеры квадратные балки — та еще задачка, особенно если используешь для проектирования 3D принтера бесплатный софт вроде QCad Но, используя пространственное мышление, можно-таки нагородить что-то вроде вот этого.

Благодаря точности моего ЧПУ станочка, я могу выпиливать посадочные места для подшипников качения и жестко запрессовывать их туда без необходимости их дополнительного крепежа (хрен их оттуда потом вынешь — приходится ломать всю балку и вытачивать новую). Это куда более надежно, чем пластмассовые затяжки, которые я сперва применял, насмотревшись фоток любительских конструкций 3D принтеров в интернете.

Обновление от 3.12.2015

Работа кипит. Я так вдохновился результатами конструирования 3D принтера из фанеры, что решил построить 3D принтер своими руками из фанеры целиком! Но для такого ответственного мероприятия у меня уже не хватает воображения для плоского моделирования деталей 3D принтера в QCAD, поэтому я переключился на объемное моделирование во FreeCAD. Конечно, освоение параметрического моделирования идет туговато, но кое-что уже получается. Тяжело в учении — легко в бою! Вот примерно так будет выглядеть мой 3D принтер из фанеры:

Особенность данной конструкции 3D принтера будет заключаться в том, что в нее заложена возможность роста в прямом смысле слова. Верхняя печатающая часть будет легко сниматься и переставляться на более высокую коробку с осью Z.

Кстати, я, как и советовали мне в комментариях, решил пересмотреть кинематическую схему и попробовать CoreXY. Кратко об основных преимуществах кинематики CoreXY:

1. Мы не таскаем с собой двигатели — они жестко крепятся на раме. Отсюда возможность получить ускорения, недостижимые со стандартной кинематикой (когда приходится с собой таскать двигатель оси X).

2. Уравновешенность моментов на каретке. Отсутствие сил скручивания, стремящихся нарушить перпендикулярность осей X и Y.

Вот, пожалуй, и все преимущества Но уже их достаточно для того, чтобы отказаться от стандартной кинематики. Тем более, что кинематика CoreXY теперь очень хорошо поддерживается в популярной прошивке Marlin. Как раз с весны по лето разработчики активно допиливали именно эту кинематику.

Посмотрим, что получится.

Обновление от 9.12.2015

Ну вот, работа над корпусом почти закончена. Пробные выпиливания на моем станке с ЧПУ выявили некоторые погрешности проектирования, которые тут же исправляю в файле проекта. Ни разу еще не делал конструкцию по чертежам. 3D принтер своими руками — это мой первый проект, в котором я применил сурьезный инженерский подход — сперва подумать, потом сделать. Обычно делаю все наоборот:)

Тем не менее, то, что у меня получается на данный момент мне и самому нравится. Оказывается, правильно спроектированный 3D принтер из фанеры может быть довольно прочным. Я даже начинаю проникаться уважением к такому материалу, как фанера. Надо будет попробовать сделать из нее ее что-нибудь.

Теперь возвращаясь к моему самодельному 3D принтеру из фанеры, хочу отметить невероятную компактность своей конструкции. По площади основания он получился точь в точь как мой настольный лазерный принтер! Для дома — самое то.

Однако я не забыл про возможности роста. Если внимательно посмотреть на фото 3D принтера, то видно, что верхушка у него съемная. Достаточно открутить несколько винтов и переставить печатающую часть на коробку повыше, и можно печатать высоченные вазы. Более подробно с конструкцией моего 3D принтера из фанеры можно ознакомиться в статье про .

Все, что остается на данный момент — это натянуть зубчатый ремень и установить винтовую передачу на ось Z. Ах, да! Еще экструдер

Обновление от 15.12.2015

Ура! Я сделал 3D принтер своими руками! Переходим теперь к .

Направляющие (полированные валы Ф12 мм) 1,5 м = 1 080 руб
Линейные подшипники LM12UU — 6 шт х 150 руб = 900 руб
Шаговые двигатели Nema 17 — 4шт х 750 руб = 3 000 руб
Ремень GT2 300 см по 300 руб/м = 900 руб
Шкивы 20 зубов 3 шт в наборе = 840 руб
Контроллер (Arduino Mega 2560 r3 + Ramps 1.4 с драйверами шаговиков) = 2 000 руб
Стекло с каптоном 200 х 200 мм = 230 руб
Нагреватель стола 220 V 200 x 200 мм = 1 000 руб
HotEnd E3D v5 с соплом 0,3 мм, фитингом и фторопластовой трубкой = 2 200 руб
Блок питания ATX 350 Вт = 650 руб
Лист фанеры 8 мм = 300 руб
Винты Ф3 х 25, гайки, шайбы = 400 руб

Итого: 13 500 руб

Все детали куплены в специализированных магазинах в Москве. Те, кто любит все заказывать в Китае, наверное, могли бы сэкономить еще больше денег.

Иван Зарубин

IT-специалист, DIY-стартапер.

Не буду расписывать всю пользу и все возможности 3D-печати, скажу просто, что это очень полезная вещь в быту. Приятно иногда осознавать, что ты сам можешь создавать различные предметы и чинить технику, в которой используются пластиковые механизмы, различные шестерни, крепежи…

Сразу хотелось бы внести ясность - почему не стоит покупать дешманский китайский принтер за 15 тысяч рублей.

Как правило, они идут с акриловыми или фанерными корпусами, печать деталей с таким принтером превратится в постоянную борьбу с жёсткостью корпуса, калибровками и прочими событиями, которые омрачат всю прелесть владения принтером.

Акриловые и деревянные рамы весьма гибкие и лёгкие, при печати на повышенных скоростях их серьёзно колбасит, за счёт чего качество конечных деталей оставляет желать лучшего.

Владельцы таких рам часто колхозят различные усилители/уплотнители и постоянно вносят изменения в конструкцию, убивая тем самым своё время и настроение заниматься именно печатью, а не доработкой принтера.

Стальная рама даст возможность насладиться именно созданием деталей, а не борьбой с принтером.

Следуя моему небольшому руководству, вы не закажете лишнего и не спалите свой первый комплект электроники, как это сделал я. Хотя это и не так страшно: стоимость деталей и запчастей к этому принтеру копеечная.

Руководство рассчитано в основном на новичков, гуру 3D-печати, скорее всего, не найдут здесь для себя ничего нового. А вот те, кто хотел бы приобщиться, после сборки такого комплекта будут чётко понимать, что к чему. При этом не требуется специальных навыков и инструментов, достаточно паяльника, набора отвёрток и шестигранников.

Стоимость комплектующих актуальна на январь 2017 года.

Заказываем детали

1. Основа для принтера - рама, чем она крепче и тяжелее, тем лучше. Тяжёлую и крепкую раму не будет колбасить при печати на повышенных скоростях, и качество деталей будет оставаться приемлемым.

Стоимость: 4 900 рублей за штуку.

Рама идёт со всем необходимым крепежом. Винтиков и гаечек ребята кладут с запасом.

2. Направляющие валы и шпильки M5. Резьбовые шпильки и направляющие валы не идут в комплекте с рамой, хотя на картинке они есть.

Полированные валы идут комплектом из 6 штук .

Стоимость: 2 850 рублей за комплект.

Возможно, найдёте и подешевле. Если будете искать, то выбирайте обязательно полированные, иначе все косяки валов отразятся на деталях и общем качестве.

Шпильки M5 необходимо приобрести парой .

Стоимость: 200 рублей за штуку.

Это, по сути, обычные шпильки, которые можно приобрести и в строительном магазине. Главное, чтобы они были как можно более ровными. Проверить несложно: нужно положить шпильку на стекло и прокатить её по стеклу, чем лучше катается, тем ровнее шпилька. Валы проверяются соответствующим способом.

В общем, больше нам от этого магазина ничего не надо, ибо там дикая наценка на то же самое, что можно приобрести у китайцев.

Стоимость комплекта: 1 045 рублей.

RAMPS 1.4 - плата расширения для Arduino. Именно к ней подключается вся электроника, в неё вставляются драйверы двигателей. За всю силовую часть принтера отвечает она. В ней нет мозгов, гореть и ломаться в ней нечему, запасную можно не брать.

Arduino Mega 2560 R3 - мозг нашего принтера, на который мы будем заливать прошивку. Советую взять запасной: по неопытности его легко спалить, например вставив неправильно драйвер шагового двигателя или перепутав полярность при подключении концевика. Многие с этим сталкиваются, и я в том числе. Дабы вам не пришлось неделями ждать новую, берите сразу ещё хотя бы одну.

Шаговые драйверы A4988 отвечают за работу моторов, желательно приобрести ещё один комплект запасных. На них есть построечный резистор, не крутите его, возможно он уже выставлен на необходимый ток!

Запасная Arduino MEGA R3 .

Стоимость: 679 рублей за штуку.

Запасные драйверы шагового двигателя A4988 . Советую дополнительно взять ещё запасной комплект из 4 штук.

Стоимость: 48 рублей за штуку.

Стоимость: 75 рублей за штуку.

Он необходим для защиты нашей Arduino. В ней есть свой понижающий регулятор с 12 В на 5 В, но он крайне капризен, сильно греется и быстро умирает.

Стоимость комплекта: 2 490 рублей.

В комплекте 5 штук, нам необходимо только 4. Можно поискать комплект из четырех, но я взял весь комплект, пусть будет один запасной. Его можно будет пустить на апгрейд и сделать второй экструдер, чтобы печатать поддержки вторым экструдером или двухцветные детали.

Стоимость комплекта: 769 рублей.

В этом комплекте есть всё необходимое для данного принтера.

Стоимость: 501 рубль за штуку.

В его задней части есть картридер, в который в дальнейшем вы будете вставлять карту памяти с моделями для печати. Можно взять один запасной: если вы неправильно подключите какой-то элемент, то, скорее всего, дисплей сдохнет самым первым.

Если планируете подключать принтер напрямую к компу и печатать с компа, то экран и вовсе необязателен, печать можно производить и без него. Но, как показала практика, с SD-карточки печатать удобнее: принтер никак не связан с компьютером, его можно ставить хоть в другую комнату, не опасаясь, что комп зависнет или вы его нечаянно вырубите на середине печати.

Стоимость: 1 493 рубля за штуку.

Данный блок питания немного больше по габаритам, чем тот, который должен быть, но он без особого труда влезает, а мощности у него с запасом.

Стоимость: 448 рублей за штуку.

Необходим для печати ABS-пластиком. Для печати PLA и другими видами пластика, не дающими усадки при остывании, можно печатать не нагревая платформу, но стол обязателен, на него кладётся стекло.

Стоимость: 99 рублей за штуку.

Стоимость: 2 795 рублей за штуку.

Данный экструдер является директ-экструдером, то есть механизм подачи пластика находится непосредственно перед его нагревательным элементом. Советую брать именно такой, он позволит вам печатать всеми видами пластика без особых напрягов. В комплекте есть всё необходимое.

Стоимость: 124 рубля за штуку.

Собственно, необходим для обдува PLA и прочих медленно затвердевающих видов пластика.

Стоимость: 204 рубля за штуку.

Очень нужен. Больший кулер существенно уменьшит шум от принтера.

Стоимость: 17 рублей за штуку.

При засорении проще поменять сопла, чем чистить. Обратите внимание на диаметр отверстия. Как вариант, можно набрать разных диаметров и выбрать для себя. Я предпочёл остановиться на 0,3 мм, качества получаемых деталей с таким соплом мне достаточно. Если качество не играет особой роли, берите сопло шире, например 0,4 мм. Печать будет в разы быстрее, но слои будут более заметны. Берите сразу несколько.

Стоимость: 31 рубль за штуку.

Его очень легко обломить, будьте аккуратны. Сверло можно не брать: проще, как я написал выше, набрать запасных сопел и менять их. Стоят они копейки, а засоряются крайне редко - при использовании нормального пластика и при наличии фильтра, который вы и напечатаете первым делом.

Стоимость: 56 рублей за штуку.

В комплекте 5 штук, 4 используем для стола, одну пружинку используем для ограничителя оси X.

Процесс сборки достаточно увлекателен и чем-то напоминает сборку советского металлического конструктора.

Собираем всё по инструкции за исключением следующих пунктов

В пункте 1.1, в самом конце, где крепятся торцевые опоры, не ставим подшипники 625z - впрочем, мы их и не заказывали. Ходовые винты оставляем в «свободном плавании» в верхней позиции, это избавит нас от эффекта так называемого вобблинга.

В пункте 1.4 на картинке присутствует чёрная проставка. В комплекте с рамой её нет, вместо неё идут пластиковые втулки, используем их.

В пункте 1.6 держатель концевика оси Y крепим не к задней, а к передней стенке принтера. Если этого не сделать, детали печатаются зеркально. Как я ни пытался в прошивке это победить, мне не удалось.

Для этого надо перепаять клемму на заднюю часть платы:

В пункте 2.4 у нас другой экструдер, но крепится он точно так же. Для этого нужны длинные болты, их мы берём из комплекта для регулировки стола (18-я позиция в списке). В наборе с рамой нет таких длинных болтов, как и в местных магазинах.

В пункте 2.6 мы начинаем сборку нашего «бутерброда» из Arduino и RAMPS и сразу же сделаем очень важную доработку, про которую редко пишут в мануалах, но которая тем не менее очень важна для дальнейшей бесперебойной работы принтера.

Нам необходимо отвязать нашу Arduino от питания, которое приходит с платы RAMPS. Для этого выпаиваем или отрезаем диод с платы RAMPS.

Припаиваем регулятор напряжения ко входу питания, который заблаговременно выставляем на 5 В, попутно выпаивая стандартное гнездо питания. Приклеиваем регулятор кому куда удобнее, я приклеил на заднюю стенку самой Arduino.

Питание от блока питания к RAMPS я припаял отдельно к ножкам, чтобы оставить свободной клемму для подключения других устройств.

Перед запуском проверяем, что нигде ничего не заедает, каретка двигается до ограничителя и обратно без препятствий. Поначалу всё будет двигаться туго, со временем подшипники притрутся и всё пойдёт плавно. Не забудьте смазать направляющие и шпильки. Я смазываю силиконовой смазкой.

Ещё раз смотрим, что нигде ничего не коротит, драйверы шаговых двигателей поставлены правильно согласно инструкции, иначе сгорит и экран, и Arduino. Ограничители тоже необходимо поставить соблюдая правильную полярность, иначе сгорит стабилизатор напряжения на Arduino.

Подготовка к эксплуатации

Если всё подключено верно, можно переходить к следующей инструкции по эксплуатации.

Полезные материалы по некоторым параметрам нашей прошивки

Мой настроенный и рабочий вариант прошивки под этот принтер и экструдер. Он слегка откалиброван под те детали, которые мы заказали.

Заливаем прошивку через IDE Arduino 1.0.6, выбираем на экране принтера Auto Home, убеждаемся в правильном подключении концевиков и правильной полярности шаговиков. Если двигается в противоположную сторону, просто поверните клемму у мотора на 180 градусов. Если после начала движения слышен противный писк, это писк драйверов шаговиков. Надо подкрутить на них подстроечный резистор согласно инструкции .

Советую начать печатать из PLA-пластика: он не капризен и хорошо прилипает к синему скотчу, который продаётся в строительных магазинах.

Я беру пластик фирмы Bestfilament. Брал фирмы REC, но мне не понравилось, как ложатся слои. Есть ещё море различных брендов и видов пластика: от резиновых до «деревянных», от прозрачных до металлизированных… Ещё одна фирма, которую я порекомендую, - Filamentarno. У них чумовые цвета и отличный собственный вид пластика с отличными свойствами.

Пластиком ABS и HIPS я печатаю на каптоновом скотче, намазанном обычным клеем-карандашом из магазина канцтоваров. Такой способ хорош тем, что нет запаха. Есть много других разных способов повышения адгезии детали к столу, об этом вы узнаете сами в процессе проб и ошибок. Всё достигается опытным путём, и каждый выбирает свой способ.

Почему именно этот принтер на базе Prusa i3?

Принтер «всеяден». Печатать можно любыми доступными видами пластика и гибкими прутками. На сегодня рынок различных видов пластика достаточно развит, нет такой необходимости иметь закрытый бокс.
Принтер прост в сборке, настройке и обслуживании. Ковыряться с ним может даже ребёнок.
Достаточно надёжен.
Распространён, соответственно в Сети море инфы о его настройке и модернизации.
Пригоден для апгрейда. Можно заказать второй экструдер или экструдер с двумя печатными головками, заменить линейные подшипники на капролоновые или медные втулки, тем самым повысив качество печати.
Доступен по деньгам.

Фильтр для филамента

Печатал крепление для экструдера E3D V6, печатал какое-то время этим экструдером с боуден-подачей. Но вернулся обратно на MK10.

Приобрёл вот такой апгрейд, в дальнейшем будем печатать двумя пластиками.

Утеплил стол для более быстрого разогрева: подложка с отражающим фольгированным слоем и клейкой основой. В два слоя.

Сделал подсветку из светодиодной ленты. В какой-то момент надоело включать свет для контроля печати. В дальнейшем планирую закрепить камеру и подключить к принтеру Raspberry Pi для удалённого наблюдения и отправки моделей в печать без передёргивания флешки.

Если у вас есть дети, такой конструктор будет очень полезным и интересным. Приобщить детей к этому направлению будет несложно, им и самим будет в кайф печатать для себя различные игрушки, конструкторы и умных роботов.

Кстати, по стране сейчас активно открываются детские технопарки, в которых детей обучают новым технологиям, в том числе моделированию и трёхмерной печати. Иметь такой принтер дома будет очень полезно для увлечённого ребёнка.

Будь у меня такая штука в детстве, моему счастью не было бы предела, а если к этому добавить различные моторы, Arduino, датчики и модули, у меня бы, наверное, и вовсе поплыла крыша от возможностей, которые передо мной бы открылись. Мы вместо этого плавили пластмассу от старых игрушек и свинец из найденных на помойке аккумуляторов.

Всем, кто решит повторить, желаю удачной сборки и быстрого прибытия заказанных товаров. :)

Спасибо за внимание, если есть вопросы, задавайте.

Весьма полезный русскоязычный ресурс, на котором вы найдёте любую информацию по этому направлению:

О существовании 3D печати слышал, наверняка, каждый, а в новостях то и дело проскакивают факты о новых возможностях этой технологии. Не так давно трехмерная печать использовалась только в производственных условиях и немногими энтузиастами, сегодня же можно запросто купить 3D принтер для использования в быту. С помощью таких устройств печатают самые разные вещи : от декоративных безделушек для дома до протезов, оружия и даже зданий. Перспективы трехмерной печати настолько фантастические, что мало кто сегодня может в полной мере их себе представить. А пока наблюдаем за тем, как будущее наступает , изучаем принципы работы 3D принтера, его возможности и преимущества, а также разбираемся, какой 3D принтер выбрать для использования в быту.

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом , но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3 D принтера можно представить следующим образом:

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Чаще всего сегодня используют технологию FDM -печати, а также SLA -печати. Что стоит за этими непонятными аббревиатурами, и какими еще разработки существуют в данной сфере?

Метод FDM-печати

FDM -технология (Fused Deposition Modeling) – это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками , в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества.

Принцип работы заключаются в следующем:

нить материала помещается в экструдер, где она плавится под воздействием нагревательного элемента, а потом выдавливается через сопло на рабочую поверхность;
экструдер двигается по траектории, заданной ей программным обеспечением, и слой за слоем строит объект;
если необходимо напечатать сложный предмет, то могут использоваться два типа материала: один – для модели, второй – для создания опор (он, как правило, растворимый, или же просто очень легко отламывается от объекта). Опоры необходимо печатать , если объект имеет повисшие в воздухе элементы, которые без поддерживающих элементов создать невозможно – принтеру будет просто не на чем печатать. Наглядно все представлено на рисунках ниже;
после формирования первого слоя платформа опускается вниз на толщину одного слоя, а экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется много раз;
по окончанию печати остается отделить вспомогательные элементы.

Модель и поддерживающие элементы

FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

По такому же принципу работают 3 D -ручки. Это фактически миниатюрные принтеры. Такие ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может выдавливать из нее мгновенно застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для баловства, но идея интересная, а дизайнеры смогут сделать много интересных предметов декора для дома.

Метод SLA-печати, или стереолитография

SLA-технология (laser stereolithography) предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией , ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей.

Принцип работы 3 D -принтеров , использующих метод лазерной стереолитографии, коротко можно описать так:

рабочая платформа погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 микрон);
воздействие лазера на стенки будущего объекта. Лазерный луч в буквальном смысле вычерчивает на фотополимере форму объекта, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Облучение лазера вызывают полимеризацию материала в точках соприкосновения с лучом и его затвердевание;
платформа погружается еще чуть глубже в ванну с жидким фотополимером, причем глубина погружения соответствует величине слоя. Лазер снова воздействует на зоны материала, которые должны быть частями печатаемого объекта;
процесс повторяется слой за слоем, пока не будет распечатан смоделируемый объект;
технология также требует печати поддерживающих элементов. Они выполняются из того же фотополимера;
после завершения печати объект погружают в ванну в специальные растворы для удаления излишков и очистки модели;
финал – облучение ультрафиолетом для окончательного застывания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса. В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;
Образцы с разной толщиной слоя
скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
страна-производитель . Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см 3 /час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати — 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см 3 /час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120 0 С. Скорость печати – 40 см 3 /час. Цена 1150$.

В качестве итога об основных плюсах и минусах трехмерной печати

3D-печать – направление перспективное и с большим потенциалом. Чтобы расставить все точки над «i» в изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

Существующие минусы :

Трехмерная печать – это будущее медицины и промышленности, а также возможность быстрого создания прототипов и моделей, а это бесценно для инженерии. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы.

Самостоятельное создание аддитивного принтера — трудоёмкий процесс. Такое устройство не получится сделать за один вечер, а его настройка также может занять дополнительное время. Стоимость сборки при самостоятельном поштучном заказе компонентов может превысить цену бюджетного 3D-принтера, изготовленного фабрично. Но приложив некоторое количество усилий и ознакомившись с рекомендациями по сборке, вы сможете создать 3D-принтер своими руками, и он будет идеально подходить под ваши потребности.

Выбор и покупка деталей

Сборка 3D-принтера своими руками обойдётся дешевле всего, если заказывать детали в китайских интернет-магазинах. Самый популярный сайт, на котором можно найти весь набор комплектующих — AliExpress. Для формирования списка компонентов определитесь с конструкцией будущего устройства. Если у вас нет опыта в создании подобных девайсов, воспользуйтесь тематическими форумами для поиска списка комплектующих и последовательности их сборки своими руками. В случае отсутствия определённых элементов — их можно заменить на другие, при условии совместимости характеристик.

Какой бы ни была выбранная конструкция, вам понадобится стандартный комплект основных компонентов:

Набор проводов и винты, чтобы собрать 3D-принтер своими руками.
Корпус аппарата или металлическая рама для принтеров открытого типа.
Блок питания на 12В.
Комплект электроники (зачастую Arduino Mega 2560 R3 + шаговые драйверы).

Обратите внимание! Чтобы сэкономить при покупке на AliExpress, используйте сайты, предоставляющие cashback. Фиксированный процент от каждой покупки будет возвращён на личный счёт после подтверждения заказа. Деньги с этого счёта вы сможете вывести на карту или кошелёк электронной платёжной системы.

Сборка корпуса

Чтобы сделать корпус трёхмерного принтера, подойдёт любой материал достаточной жёсткости, поставляемый в листах. Первым делом следует смоделировать конструкцию или найти готовую схему в Интернете. После этого можно приступить к вырезанию отдельных деталей. При наличии электролобзика или другого инструмента для резки такую работу можно выполнить самостоятельно. Если нужных инструментов нет, рекомендуется заказать услуги лазерной резки.

Для работы с ABS-пластиком предпочтительна закрытая конструкция устройства, сохраняющая высокую температуру в камере. Быстрое или неравномерное застывание такого пластика может вызвать трещины или привести к осаждению печатаемой модели. Если же вы планируете использовать принтер для печати при помощи полилактида (PLA), используйте открытый корпус или предусмотрите возможность его открытия. Печать этим типом пластика требует отвода тепла и постоянного охлаждения.

Для корпуса 3D-принтера подойдут листы толщиной 6 мм. В зависимости от выбранного материала, они могут быть прозрачными или нет. При недостаточной жёсткости конструкции установите алюминиевые или стальные уголки по бокам. Также можно сделать корпус из небольшого телекоммуникационного шкафа или другого предмета. При наличии второго 3D-принтера детали корпуса нового устройства можно распечатать на нём. Самые популярные материалы, применяемые для создания каркаса своими руками:

Фанера;
Монолитный поликарбонат;
Акрил.

Важно! Корпус из фанеры хорошо гасит вибрацию, возникающую при печати.

Установка деталей и окончательная сборка

После изготовления корпуса нужно установить компоненты принтера и настроить работу электроники. При сборке важно соблюдать правильную последовательность установки деталей. Учитывайте, что в процессе работы устройства может проявляться вибрация. Все винты должны быть хорошо затянуты, а основные компоненты аппарата необходимо прочно зафиксировать. По окончании сборки проведите пробную печать на созданном 3D-принтере.

Важно знать! Как правило, окончательная стоимость 3D устройства, сделанного своими руками, составляет 20-30 тысяч рублей.