Как сделать 3D принтер своими руками: что необходимо для самостоятельного изготовления 3d принтера.

Для печати различных документов необходимо специальное оборудование. Выведение информации из электронного формата в печатный вид обеспечивает принтер. В наше время существует огромный выбор моделей — от бюджетных версий до премиум класса. Развитие технологий позволило улучшить качество и скорость печати документов. Помимо этого, появились специальные принтеры, печатающие объёмные элементы. 3D принтеры в отличие от обычных обладают более сложным принципом работы и конструкцией. Однако, даже это не помешает создать своими руками подобную версию техники. В нашей статье мы рассмотрим принцип работы и опишем подробную инструкцию, позволяющую собрать технику в домашних условиях.

Перед тем, как отдать свои кровные

Первое предупреждение — будет непросто. Самостоятельная сборка 3D-принтера требует усидчивости и терпения. Я буду счастлив, если у вас все будет получаться с первого раза, но, по собственному опыту скажу, что без ложки дегтя в 3D-печати не бывает.

Перед покупкой комплектующих для самостоятельного построения принтера сразу же хочу отметить, что для нас самое важное — максимально ужатый бюджет.

И дело не совсем в экономии. Лично мне бы очень хотелось, чтобы вы испытали тот восторг, который наступает после печати первой детали на устройстве, которое создано вашими руками.

Собирать будем классическую модель Prusa i3. Во-первых, это максимально бюджетный вариант исполнения принтера. Во-вторых, он очень популярен и найти пластиковые детали для этой модели не проблема.

Наконец, апгрейдить эту модель одно удовольствие. Делать это можно бесконечно долго, но главное, видеть заметные улучшения после вложения очередной сотни-другой рублей.

Под «механикой» мы подразумеваем как статичные, так и движущиеся элементы принтера. От правильного выбора механики напрямую зависит качество моделей, которые он способен будет печатать.

Существует буквально сотни всевозможных модификаций и вариантов исполнения того самого принтера Prusa i3. Вариантов замены комплектующих или их аналогов тьма, поэтому всегда можно что-то изменить или исправить.

Корпус

На что влияет. Корпус обеспечивает жесткость всей конструкции. Учтите, что во время печати хотэнд будет постоянно перемешаться вверх, вниз, влево, вправо, вперед и назад. Иногда эти движения будут очень резкими и быстрыми, поэтому, чем надежнее будет корпус, тем лучших результатов вы достигните.

Варианты. Чертеж рамы есть в открытом доступе (тут или тут). Дальше остается обратиться в конторы, занимающиеся резкой фанеры, ДСП, акрила или металла.

Из стали 3-4 миллиметра выйдет подороже, потяжелее, но надежнее. Из фанеры 6 – 8 мм дешевле. Есть варианты и из акрила.

Финансовый совет. Готовые варианты рам на AliExpress и Ebay сразу отметайте. Там просят в три-четыре раза большую сумму. Полистайте доски объявлений по месту жительства. Средняя стоимость корпуса из фанеры варьируется в пределах 600 – 1000 рублей. Все, что дороже — от лукавого.

Цена вопроса: 800 рублей (здесь и далее – приблизительная стоимость).

Направляющие (валы)

На что влияет. Плавность хода сопла, ровность слоев.

Варианты. Направляющих для Prusa i3 нужно ровно шесть штук. По две на каждую ось (X, Y, Z). Размеры следующие:

• 2 x 370мм (ось X)
• 2 x 350мм (ось Y)
• 2 x 320мм (ось Z)

Общепринятый стандарт для валов 3D-принтера — 8 мм. И гнаться за 10 или 12 мм смысла нет. Вес головы хотэнда не такой значительный, что бы на расстоянии в 370 мм гнуть вал.

Хотя, если у вас есть лишние деньги, можно извратиться и купить 12 миллиметровые валы. Вот только подшипники и подгонка пластиковых деталей потом выйдет дороговато.

Финансовый совет. Перфекционистам на заметку: рельсовые направляющие, конечно же, отличная штука. Но их стоимость даже в Китае откровенно пугает. Оставьте эту модернизацию на будущее.

К слову, валы можно купить как на AliExpress (тут или тут), так и по месту с тех же досок объявлений. Самый доступный вариант — отправиться на блошиный рынок и найти на разборке принтеров и старой оргтехники (МФУ, сканеры) шесть нормальных валов.

Главное, вооружитесь штангенциркулем. Все валы должны быть строго одного диаметра. Цена за штуку получится в районе 60 – 70 рублей.

Цена вопроса: 420 рублей (вариант блошинного рынка).

Подшипники

На что влияет. Уровень шума, качество печати, ровность слоев и граней детали.

Варианты. И снова все упирается в бюджет. Можно заказать подшипник в блоке (модель SC8UU, например, тут). Можно просто линейный подшипник LM8UU. Можно остановиться на бронзовых или латунных втулках генератора автомобиля. Главное, подобрать нужный размер.

Наконец, можно заказать подшипники у 3D-печатника, у которого будете покупать детали для своего принтера (об этом ниже). Готовые подшипники всех размеров есть тут.

Запомните, для Prusa i3 вам нужны 12 линейных подшипников.

Финансовый совет. Не спешите заказывать подшпиники в Китае. Не факт, что выйдет дешевле. Варианты по 40 – 60 рублей за штуку можно найти и в «родных краях».

Цена вопроса: 600 рублей.

Самовоспроизводство, как альтернатива коммерческим моделям

В действительности инженеры уже не первый год бьются над тем, чтобы сделать технологию трехмерной печати общедоступной.Впервые о самовоспроизводящихся механизмах заговорили в 2004 году. Проект получил название 3d принтер reprap. Аппараты данного типа могут воспроизводить точные копии своих комплектующих.

Первым стал принтер под названием «Дарвин». Ему удалось воспроизвести около 60% своих деталей для дочерней копии. Ему на смену пришел «Мендель», способный работать не только с пластиком, но и мраморной пылью, тальком и металлическими сплавами.

Несмотря на то, что принцип reprap завоевал доверие среди пользователей печатным оборудованием и приобрел огромную популярность среди инженеров-любителей, его нельзя назвать совершенным.Базовая стоимость стандартной платформы для создания себе подобных клонов составляет 350 евро. Профессиональный самовоспроизводящийся аппарат, способный печатать собственный электрические схемы стоит 3000 евро.В обоих случаях покупателю придется приложить немало усилий для того, чтобы его копия заработала в полной мере.

Ремни, шкивы, шпильки и прочая мелочь

Для самостоятельной сборки механики принтера остается совсем немного. По сути, это недорогие детали, рассказывать о которых слишком много не имеет смысла. Поэтому, приведу список.

• ремень GT2 – служит для перемещения хотэнда и столика вдоль осей X и Y. Выглядит вот так. 2 метра хватит с головой.
• шкивы GT 2 — внутренний диаметр 5 мм, количество зубьев (как правило) 20. Надеваются на шаговые двигатели (на два) для перемещения ремня GT2. Достаточно двух штук. Выглядят так.
• шпильки — модные трапецеидальные винты с гайкой не берем. Во-первых, дорого. Во-вторых, бессмысленно. Это не ЧПУ станок. Со скоростями выше попы прыгнуть не получится, поэтому не тратьте деньги. Обычная строительная метровая шпилька диаметром 5 мм для оси Z (разрежем на два) и такая же диаметром 8 мм для закрепления частей корпуса.
• подшипники — два для связки с ремнем GT2. Будут выполнять роль натяжителей. Желательно, чтобы внешний диаметр подшипника был равен внешнему диаметру шкива в области зубьев. Как вариант, но 50 штук вам не нужно, только два.
• гайки, болты, шайбы — в магазине крепежа хорошенько запаситесь болтами M3 размером от 10 до 60 миллиметров. Соответственно, гайки (нужны еще и 8-миллиметровые для шпилек корпуса) и шайбы. Приблизительный список список можно найти тут.
• муфты — будут удерживать шпильки 5 мм по оси Z. Нужно две штуки. Купить можно, например, тут. А можно попросить напечатать 3D-печатника, взяв модель отсюда.

Финансовый совет. Не стремитесь взять самое лучшее. Подходите с умом и проверяйте диаметры. Так, шпильки для Z оптимальны именно 5-миллиметровый. У 8-миллиметровых больший шаг резьбы, что отразиться на качестве печати (будут слишком характерная слоистость).

Гнаться за шкивами для ремня тоже нет смысла. Подойдет обычный подшипник. При покупке включайте фантазию. Вариант «тупо купить по списку» здесь не работает.

Цена вопроса: при большом желании можно легко вписаться в 700 – 800 рублей.

Без электроники принтер не поедет и не поймет, чего вы от него хотите. К счастью, цена на комплектующие просела значительно и можно закупиться без удара по семейному бюджету.

Шаговые двигатели

Это самая дорогостоящая статья расходов при самостоятельно сборке 3D-принтера. Нужно 5 штук Nema 17. Как правило, беру на 1.7А по току. Их мощности будет предостаточно. Диаметр валов – 5 мм. Присмотреться можно тут.

Да, не забудьте уточнить наличие соединительных проводов, чтобы потом не плясать с паяльником.

Финансовый совет. И снова блошиный рынок и разборка МФУ, принтеров и плоттеров. Поинтересуйте о ценах на шаговые двигатели. Иногда пять движков Nema 17 можно прикупить за смешные 800 – 900 рублей.

Важно: выбирайте движки так, чтобы у них было одинаковое количество шагов на оборот (например, 200). Двигатели без маркировки брать несколько геморройно, поскольку потом замучаетесь подбирать правильные параметры при настройке ПО.

Плата управления

Эталон для Prusa i3: плата Arduino Mega + модуль расширения Ramps 1.4 (например, такой вариант). Это самый доступный и универсальный вариант для управления принтером.

Совет. Обязательно убедитесь, что в наличии есть джемперы (маленькие перемычки контактов). В идеале, их должно быть не менее 18 штук. Если не будет, замучаетесь потом искать их в своем городе, хотя и стоят они рубль за ведро.

Драйвера шаговых двигателей

Это миниатюрные платки, которые будут управлять шаговыми двигателями. Считаем сколько нужно:

• 2 драйвера A4988 для оси Z (вот такие)
• 1 драйвер A4988 для оси Y
• 1 драйвер A4988 для оси X
• 1 драйвер DRV8825 для экструдера (например, такие)

Можно взять лотом, можно по отдельности. Я специально написал один драйвер DRV8825, поскольку у него максимальное деление шага 1 к 32, что позволяет более точно выдавливать пластик во время печати очень мелких деталей.

Теоретически можно взять и все пять A4988 или комплект из пяти DRV8825. Тут уж решать вам, но один DRV8825 в сборке строго приветствуется.

Совет. Попадете на распродажу, не поленитесь взять парочку драйверов про запас. При первичной сборке есть риск, что один из драйверов обязательно спалите:)

Дисплей

На нем будем следить за состоянием печати и управлять принтером. Настоящая классика — четырехстрочный LCD2004 за 350 рублей.

Совет. Обязательно берите дисплей с шилдом и шлейфом (по ссылке выше как раз такой). Потратите минимум времени на подключение.

Хотэнд и механизм подачи пластика

Именно в этом блоке происходит магия 3D-печати. Тут греется пруток пластика и выдавливается сквозь миниатюрное сопло. Не буду ходить вокруг да около. Проверенный годами вариант — версия хотэнда V6 с кулером, терморезистором 100к, нагревательным элементом, радиатором, тефлоновой трубкой. Например, такой.

Механизм подачи пластика (будет крепиться на один из двигателей NEMA 17) лучше взять металлический. Во-первых, удобнее собирать, во-вторых, полностью исключен пропуск шагов во время печати.

Столик, пружины, стекло, концевики

Платформа, на которой будет расположена 3D-модель, должна иметь обязательный подогрев. Температуры тут доходят до 100 – 110 градусов по Цельсию в зависимости от типа пластика.

Самый доступный и проверенный временем вариант – MK2 размером 214 х 214 мм. Не забудьте приобрести пружины для столика (нужно 4 штуки). С ними намного легче выставлять уровень сопла.

Сверху столик накрывают обычным стеклом толщиной 3-4 мм. В идеале – зеркалом. Размеры 200 х 200 мм с небольшими скосами по краям для крепежа винтов. Цена вопроса у стекольщика – около 60 рублей, везти из Китая нет смысла.

Концевые выключатели — специальные механические кнопки, которые будут ограничивать размеры стола и «пояснять» электронике где конец рабочей области принтера. Как вариант, недорогие KW12-3. Нужно 3 штуки (по одному на каждую ось).

Блок питания

Один из ключевых элементов все электроники – блок питания. Готовый вариант, заточенный на 3D-принтеры, обойдется в 800 – 1200 рублей. Все зависит от мощности блока. Сразу скажу, что 15 А и 12 Вольт для 3D-принтера с двумя экструдерами и одним нагревательным столом будет достаточно.

Финансовый совет. Как вариант, можно задействовать компьютерный БП аналогичной мощности. Б/у вариант обойдется в 200 – 300 рублей, а работать будет также. Единственное, придется немного повозиться с развязкой проводов.

И сколько вышло?

Проведем приблизительные подсчеты. Рассчитываем самый бюджетный вариант. Учтите, что экономия требует затрат времени — придется побегать.

• Корпус — 800 рублей
• Валы — 420 рублей
• Линейные подшипники — 600 рублей
• Пластиковые детали — 400 рублей
• Мелочь (подшипники, шкивы, шпильки, ремни) — 700 рублей
• Двигатели (б/у разборка) — 900 рублей
• Электроника (столик, плата Arduino + Ramps, 5 драйверов, дисплей, концевики) — 2600 рублей
• Блок питания — 400 рублей
• Набор гаек, болтов, шайб — 150 рублей
• Хотэнд, механизм подачи пластика — 450 рублей
• Про запас — 580 руб

ИТОГО: 7420 руб + 580 руб (на всякий случай) = 8 000 рублей.

Что ж, я обещал, что мы соберем 3D-принтер за 10 000 рублей. И мы это сделали. Да, придется побегать, поискать и потратить время, но моя задача была доказать, что 3D-печать – не так дорого, как может показаться на первый взгляд.

Материал получился очень обширным, но я старался максимально сжать информацию и выделить лишь ключевые моменты, на которые стоит обратить внимание. Надеюсь, у меня получилось.

Продолжение следует;)

В закладки

Пришло время закупаться.

• гаджеты,
• От редакции,
• Это интересно

Второе: готовим мотор

Шаг 1: Собираем устройство

Детали:

• Экструдер в сборе с соплом 0,4 мм– 1 шт.
• Шаговый двигатель– 4 шт.
• Шкив для ремня– 2 шт.
• Ремень для шкива– 4 шт.
• Направляющая для мебельного ящика– 6 шт.
• Удлиненная гайка– 2 шт.
• Длинная шпилька– 2 шт.
• Контроллер Arduino Mega– 1 шт.
• Шилд-надстройка RAMPS 1.4– 1 шт.
• Драйвер двигателя A4988– 5 шт.
• Термистор 100 кОм– 2 шт.
• Тумблер– 1 шт.
• Блок питания от старого компьютера– 1 шт.
• Светодиод– 2 шт.
• Лист МДФ– 1 шт.
• Маленькие гвозди, гайки и болты
• Концевой выключатель– 3 шт.
• Платформа с подогревом– 1 шт.
• Полиимидная лента (термоскотч)
• Экран и переключатель, совместимые с RAMPS 1.4 (опционально).

Инструмент:

• Ножовка по металлу.
• Пила по дереву.
• Дрель и сверла.
• Молоток.
• Клей.
• Плоскогубцы.
• Отвертки.
• Уровень.
• Длинная стальная линейка.
• Рулетка.
• Маркер.
• Наждачная бумага.
• Угольники.

Четвертое: время проверки

Теперь в среде Arduino нужно открыть прошивку, найти в нем загруженный файл и определить параметры конфигурации, после чего прошивка загружается на контроллер.

• #define MOTHERBOARD 3 значение, в соответствии с реальным оборудованием, мы используем (Ramps 1.3 or 1.4 = 33, Gen6 = 5, …);
• Термистор 7 значение, RepRappro использует «горячее сопло» Honeywell 100k;
• PID это значение делает «горячее сопло» более стабильным с точки зрения температуры;
• Шаги на единицу (Steps per unit), это важный момент для настройки любого контроллера (шаг 9).

Пятое: учимся управлять принтером

• высоты секции;
• скорости печати;
• заполнения и т.д.

Reprap принтеры — полуфабрикаты в мире 3D

В действительности собрать 3d принтер своими руками сложнее, чем может показаться на первый взгляд. К сожалению, технология reprap далека от совершенства и ориентирована в первую очередь на людей с инженерным образованием. Для всех остальных предусмотрены комплекты, которые можно собрать воедино руководствуясь инструкцией и твердо держа в руке отвертку.Например, DLP-принтер Sedgwick v2.0 Kit. Фотополимерный аппарат предназначен для печати моделей из акрила. На выбор предлагается два варианта устройства: с баком объемом 75х75х50мм и 75х75х120мм. Готовый прибор способен печатать с минимальной толщиной слоя 100мкм.

В свою очередь, набор Engineer (Prusa i3) позволяет собрать принтер для послойного наплавления ABS и PLA пластиком с толщиной наносимого слоя 0,3-0,5мм. Объем рабочей камеры составляет 200х200х180мм.

Наборы для самостоятельной сборки постоянно совершенствуются. В 2015 году в продажу поступили первые принтеры серии PRotos v3, немецкого производителя German RepRap. Устройство как и остальные модели подобного типа, продается в разобранном виде.Но производитель учел предыдущие недочеты и представил комплект, собрать который стало намного проще, чем когда-либо ранее. Новинка снабжена уже готовой платформой для печати, алюминиевыми армирующими опорами, придающими ей дополнительный запас прочности, катушкой фирменного кабелями с подготовленными разъемами, а также собранными платами.

Если раньше самостоятельно собрать корректно работающий принтер было практически невозможно, то благодаря стараниями немецких инженеров, каждый покупатель получил возможность своими руками собрать устройство для трехмерной печати, оборудованное двумя экструдерами.Примечательно, что инженеры компании PRotos v3 решили не ограничивать возможности печатной машины и обучили ее работе со всеми известными видами пластика, такими как ABS, PLA, PP, PS, PVA, smartABS, Laybrick, Bendlay и Laywood.

Стоимость комплекта составляет 999 евро. С другой стороны, собранный на заводе принтер продается по цене 1559 евро.

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.

Мой выбор пал на стальную раму от российского производителя.

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.

3. Комплект RAMPS 1.4 + Arduino Mega 2560 R3 + шаговые драйверы A4988.

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.

4. Регулятор напряжения понижающий.

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.

5. Комплект шаговых моторов.

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.

6. Комплект ремней, подшипников и муфт.

Стоимость комплекта: 769 рублей.

В этом комплекте есть всё необходимое для данного принтера.

7. Механические ограничители — необходимо 3 штуки.

Стоимость: 23 рубля за штуку.

Возьмите на всякий случай 4 штуки, пусть один будет запасным. Стоимость копеечная, а без такой мелкой детали печатать не получится (вдруг придёт бракованная).

8. Дисплей со встроенным картридером.

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.

9. Блок питания (12 В).

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.

10. Горячий стол.

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.

11. Кнопка и клемма (220 В).

Стоимость: 99 рублей за штуку.

12. Экструдер.

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.

13. Кулер для обдува детали.

Стоимость: 124 рубля за штуку.

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

14. Кулер для обдува драйверов.

Стоимость: 204 рубля за штуку.

Очень нужен. Больший кулер существенно уменьшит шум от принтера.

15. Запасные сопла.

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.

16. Сверло для очистки сопла.

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.

17. Комплект пружин для стола.

Стоимость: 56 рублей за штуку.

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

18. Комплект для регулировки стола. Необходимо 2 комплекта.

Стоимость комплекта: 36 рублей.

Эти комплекты нам нужны только ради длинных болтов, которыми мы в дальнейшем будем крепить экструдер.

19. Комплект проводов для подключения шаговых двигателей.

Стоимость комплекта: 128 рублей.

20. Кусок обычного стекла на стол.

Можно заказать боросиликатное стекло, которое выдерживает повышенные температуры. Я использую обычное оконное стекло: нагрев до 90 градусов оно выдерживает, а больше мне и не надо.

Это всё, что понадобится вам для сборки принтера.

Качество напечатанных деталей с таким комплектом будет практически таким же, как у принтеров дорогих брендов. Всё зависит от дальнейших настроек, выбора нужной температуры и прочих нюансов, с которыми вы познакомитесь в процессе печати. Плюсом такого принтера, по сравнению с дорогим брендовым, я считаю возможность быстро, дёшево и самостоятельно починить любую деталь, не потратив при этом нервов и денег.

Стоимость такого набора — не более 20 тысяч рублей.

Если покупать такой принтер целиком, его стоимость на сегодня составляет 43 900 рублей.

Заказав оснастку на AliExpress, мы сэкономим порядка 24 тысяч рублей при тех же комплектующих, а экструдер, который мы подобрали, в некотором плане даже лучше.

Полезные советы

Для правильной сборки важно соблюдать инструкцию по применению и советы опытных мастеров, которые были выявлены путем проб и ошибок:

• В сборке 3D принтеров своими руками не используют подшипников типа 625z, которые отвечают за крепление торцевых опор.
• Ходовые винты помогут избавить от колебаний при высокой скорости работающей головки.
• При сборке каретки используют стальную проставку черного цвета, но ее нет в комплекте с рамой. На замену приходят пластиковые втулки, которые подойдут для этих целей.
• Монтирование креплений концевика должно происходить к передней стенке. В случае ошибки модели будут пропечатываться зеркальным образом. Новая прошивка не исправит проблемы. Единственный выход – перепаять клемму.
• Соединяя части RAMPS и Arduino не стоит забывать и бесперебойной работе принтера. Для этого ардуино отвязывают от питания с платы RAMPS. Диод, отвечающий за эту функцию, выпаивают или отрезают. Регулятор припаивается на входе питания и выставляется на отметке 5 Вт.

Совсем недавно мало кто задумывался о сборке 3D принтера своими руками. На данное время эта тема очень востребована. Специалисты научились изготавливать детали для аппарата самостоятельно. Преимущество самодельных моделей в сравнении с заводскими заключается в цене и лучшем качестве. Наиболее большую разницу можно разглядеть у китайских устройств.

Девятое: внимание экструдеру

Привод, подающий пластиковое волокно, будет состоять из шагового мотора NEMA 17 и привода шестерни MK7/MK8. Также потребуется загрузить драйвер управления элементами экструдера принтера – сделать это можно по следующим ссылкам:

• Экструдер в состоянии покоя:e-waste_extruder_idle
• «Тело» экструдера: e-waste_extruder_body
• «Горячее сопло»: RepRapPro_mount

Принцип работы экструдера следующий. Пластиковое волокно будет втягиваться в него и подаваться в нагревательную камеру. Между ней и барабаном с волокном волокно направляется внутрь трубки из термоустойчивого тефлона. Прямой привод собирается присоединением к нему шагового двигателя и креплением на акриловой раме. Чтобы калибровать поток пластик, измеряем расстояние и укладываем ленту на этом участке. Теперь переходим в программное обеспечение Repetier, где выставляем полученную цифру на экструдере.

Как собрать и сделать 3D принтер своими руками

Существует много разновидностей самодельных 3D принтеров. Одни формируют фигурки из гипса, другие печатают детали при помощи головки слоями. Есть варианты, формирующие предметы лазером или на полимере. Такие модели сложные в сборке и дорогие по цене. Да и предметы, изготовленные по этим технологиями, хрупки для того, чтобы их использовать в качестве запчасти для какого-либо прибора.

Для сборки трехмерного принтера своими руками понадобится набор следующих инструментов и навыков:

• паяльник;
• набор отверток;
• шестигранники;
• инструкция по сборке;
• знания в электронике и инженерии.

Соблюдая простые правила, человек, обладающий вышеперечисленными инструментами и знаниями, сможет собрать прибор за короткое время.

Приобретение необходимых деталей и инструментов

В процессе сборки 3D-принтера понадобятся необходимые комплектующие:

• Рама – главная часть прибора. От ее тяжести, качества и устойчивости зависит дальнейшая работа аппарата. Постоянная борьба с некачественной печатью, а также повышенные скорости в работе уйдут на второй план. Идеальным выбором станет стальная рама Российского производства, которая стоит примерно – 5000 руб. В эту стоимость входят необходимые элементы крепежа.
• Направляющий вал. Он продается отдельно. Для сборки 3D принтера своими руками подойдет 1 комплект вала, который состоит из 6 деталей и стоит от 3000 руб. Для процесса необходимы полированные модели. От этого напрямую зависит качество печатаемых деталей.
• Шпильки М5. Для сборки понадобится 2 штуки, цена одной – 200 руб. Их можно приобрести в любом строительном магазине. Они должны быть идеально ровными. Для проверки можно расположить деталь на стеклянной поверхности и катать ее. Ровное изделие гарантирует беспрепятственную прокатку.
• Комплект подшипников, муфт и ремней. Это обязательные детали для сборки 3D принтера своими руками. Стоимость набора от 800 руб.
• Механический ограничитель. Важная деталь, без которой не реализуется процесс эксплуатации. Стоимость 1 штуки – от 25 руб. Для процесса понадобится 3 экземпляра. Опытные мастера приобретают четвертый вариант – на запас.
• Дисплей. Для сборки трехмерного принтера требуется монитор с картридером. Это необязательная деталь. Она нужна лишь при печати с компьютера.

В этом видео дается обзор комплектующих для самодельного 3D принтера:

Сборка механической части

Самостоятельная сборка – это трудоемкий процесс. Для его проведения не достаточно просто желания. На сборку 3D принтера уходит до 2 лет работы профессиональной команды. Для того, чтобы все действительно заработало, нужно быть предельно внимательным и соблюдать правила при сборке.

В сборке трехмерного принтера своими руками нет ничего сложного, если все запчасти будут приобретены и правильно установлены. Это касается деталей с электронным направлением.

Для процесса понадобится следующее:

• RAMPS 1.4 – это основная плата 3D принтера, работающая на расширении Arduino. Именно к ней подключаются работающие модели, система и драйвера.
• Arduino Mega 2560 R3 – это микроконтроллер, отвечающий за интегральные схемы и модули. Устройство достаточно просто подключать. Работает бесперебойно при правильной установке системы.
• Драйверы А4988 – электронные компоненты, популярные драйвера шагового двигателя, работают от напряжения от 1 до 35 Вт.

Три эти детали обойдутся покупателю от 1100 руб. Важно иметь в виду то, что платы не подвержены горению, и не стоит покупать лишних деталей на запас.

В этом видео показана механическая часть самодельного 3д принтера:

Сборка радиоэлектронной части

Для подключения электроники понадобится стандартная схема, она будет приложена в инструкции по эксплуатации программного обеспечения – Arduino IDE. Затем настройки проводят в зависимости от возможностей прибора.

Особенностью сборки трехмерного принтера своими руками является то, что в данном типе электроники должен функционировать «мозг». Таковой деталью является Arduino 2560 R3. Прошивка будет заливаться именно на этот элемент. Его легко спалить из-за неправильного подсоединения полярности, подключая концы или установки шагового двигателя. Для этого, важно, чтобы сборкой занимался человек, имеющий опыт в этой сфере.

Загрузка и установка программного обеспечения

Установка программного обеспечения не менее важна, чем предыдущие процессы. За работу моторов отвечают шаговые драйверы. Они имеют построечный резистор, который выставлен на нужный ток и не нуждается в накрутке. В качестве запасной платы лучше использовать Arduino MEGA R3. Понижающий регулятор необходим для защиты напряжения платы. К примеру, понижение проходит с 12 до 5 Вт. Электроника, используемая при сборке 3D принтера своими руками, очень капризная и часто выходит из строя.

Довольно сложный механизм принтера нуждается в программном обеспечении. Необходимо провести подготовительные работы. Для этого понадобится официальная прошивка от 3D—diy. Заливка программы осуществляется IDE Arduino 1.0.6. На дисплее отображается кнопка Auto Home, которую следует нажать после.

В гибкой и точной настройке печати применяют программу Cura Software. Она позволяет настроить степень заполнения объекта и другие параметры печати:

• диаметр сопла;
• температуру плавления пластика;
• толщину слоев.

Все эти параметры влияют на качество печати и результат. Проект Marlin лежит в основе прошивки и находится в открытом доступе для пользователей. Прошивка распространена и подходит для разных устройств, и настройки производятся по-разному. Коррективы вносятся в зависимости от особенностей трехмерного принтера.

Полезно также почитать: Десятка лучших бесплатных программ моделирования для 3D-печати

Тестирование и настройка трехмерного принтера

Важно убедиться в правильном подключении концевиков и полярности для шаговиков. В случае, если движения каретки проходят в противоположную сторону от нужной, необходимо повернуть клемму на 180 градусов. Если после всех правильно проделанных процедур остался неприятный свист, то возможно дело в шаговиках. Для этого подкручивают подстроечные резисторы.

Для первой тестовой печати понадобится не менее 50 минут. Далее будет происходить диагностирование проблем тестовой детали в сравнении с другими результатами идентичных моделей. Таким образом, можно будет определить, с чем связана проблема печати. К примеру, это из-за неправильной конфигурации компьютера или технических характеристик.

Печать

Первая печать считается самой важной, так как от ее показателей зависит качество подключения, сборки и подсоединения контактов своими руками. Рекомендовано печатать первые модели из PLA-пластика. Также можно использовать любой вид гибкого прута. Это наиболее простая модель для сборки, обслуживания и ремонта. Обладает высоким качеством в сравнении с другими изделиями. Из-за своей распространенности по этому материалу можно найти кучу информации, отвечающей на интересующие вопросы.

В печатном аппарате можно устанавливать сразу 2 экструдера или один с двумя головками. После проведения процесса калибровки необходимо распечатать образец 1x1x1 см. Если слои сильно сдвинулись, значит, есть проблема перегрева двигателей. Для решения используют двигатели A4988 с микрошагом 1/16, силу тока настраивают на наименьшей позиции. Для того, чтобы добиться большего качества, проводят прошивку принтера.

В этом видео показан первый пуск самодельного 3д принтера:

Сборка принтера

Ну а далее начинаем увлекательный процесс сборки, следуя официальной инструкции.

Инструкция →

Зеркало →

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.

Далее укладываем все провода. Можно купить специальную оплётку, можно, как сделал я, использовать стяжки или изоленту.

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.

RAR Print: принтер из дисков CD

Еще один вариант самодельного принтера была представлен в 2013 году. Был создан 3D-принтер, который работает на основе дисков CD. RAR Print работает так: трехмерная модель объекта загружается в программное обеспечение, которое имеется в открытом доступе, например, Repetier Host. Программно-аппаратная платформа также бесплатная, и о ней мы уже писали – Arduino. На основе этих двух компонентов можно управлять всеми элементами принтера. Оптическая система будет перемещаться от привода CD по двум горизонтальным осям координат – Y или X. Специальная емкость наполняется жидким полимером, который твердеет под воздействие уф-лучей. Принцип работы принтера следующий: печатающая головка засвечивает слой полимера, который прилипает. Съемная площадка поднимается выше, формируя еще один слой. И так выполняется до тех пор, пока не будет готова 3D-модель. Создание такого принтера – от продумывания идеи до ее воплощения – заняло около трех месяцев, при этом на выполнение проекта потребовалось около 10000 рублей.

---

Подготовка к эксплуатации

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

Инструкция →

Зеркало →

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.
• Официальная прошивка от 3d-diy.

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 PLA-пластик?

MakerBot industries: принтер, который можно собрать самому

Главное отличие данного устройства – возможность скачать все чертежи с сайта и создать принтер своими руками прямо дома. Созданный этой компанией принтер Cupcake отличается открытостью, то есть каждый пользователь может самостоятельно внести в него конструктивные элементы и создать тем самым абсолютно новый прибор. Рабочего поля принтера достаточно для того, чтобы создавать различные предметы для бытовых нужд.

Трехмерный принтер Cupcake работает на основе недорогой технологии 3D-печати FDM, предполагающей создание объектов посредством наслоения материала. Расходным материалом выступает пластик ABS, который расплавляется печатной головкой и накладывается на рабочую поверхность слой за слоем. Именно так формируется конечный объект. С помощью данного устройства можно создавать самые разные трехмерные модели:

• Украшения, бижутерию,
• Детали с деталями внутри, например, брелок с каким-нибудь свистком внутри, при этом процесс печати не будет прерываться,
• Модели со сложными механизмами,
• Макеты различных зданий,
• Макеты автомобилей.

С рациональной точки зрения данный принтер может использоваться для создания деталей, которые впоследствии будут применяться в других станках. Благодаря прочности и удобству работы с ABS-пластиком конечное изделие будет выдерживать механические нагрузки.

Возможные проблемы со сборкой

Создать 3D-принтер своими руками возможно, но, как видно, процесс этот не из простых. Вот основные сложности, с которыми вполне вероятно вам придется столкнуться:

• Собрать устройство, чтобы в нем не осталось зазоров. Даже небольшие щели сделают процесс печати некорректным и некачественным.
• Такие устройства могут работать с перебоями, что связано с не очень высоким качеством деталей.
• Много работы предстоит с контроллерами, которые также часто работают со сбоями.
• Возможно, что самодельная печатающая головка не будет отличаться высоким качеством и точностью печати.

Восьмое: калибруем оси X, Z, Y

Прошивка Marlin, которую мы уже скачали, настроена и калибрована в соответствии со стандартными настройками регулирования осей. Но чтоб улучшить работу принтера и сделать качество печати выше, нужно оси откалибровать тщательно. Для этого нужно учесть количество шагов на один оборот мотора, а также размеры резьбы в движущемся стержне оси. Проведение этого мероприятия необходимо для того, чтобы движения принтера соответствовали расстояниям, которые заданы G-кодом. Кроме того, зная, как все эта система работает, можно самостоятельно создать ЧПУ-принтер с любыми составными частями и в любом размерном решении. В нашем проекте оси координат будут отличаться одинаковыми резьбовыми стержнями, а потому и калибровочные решения для них будут аналогичными.

Чтобы рассчитать количество шагов мотора при перемещении каретки на 1 мм, нужно исходить из следующих параметров:

• Радиуса шкива,
• Количеств шагов на один оборот шагового мотора,
• Показателей микро-шагов в электронной системе.

Эти значения нужно установить в прошивку stepspermillimeter. Для оси координат Z нам потребуется интерфейс контроллера, где будет установлено определенное расстояние с учетом реального смещения. Для примера рассмотрим следующие параметры: ось Z должна перемещаться на расстояние в 10 мм при смещении в 37,4 мм. Существует N число шагов в прошивке (stepspermillimeter)

(X=80, Y=80, Z=2560, EXTR=777.6).

N = 2560

N = N*10/37.4

Новое значение должно быть 682.67.

Повторяем перекомпиляцию и перезагрузку прошивки три раза, чтобы показатели были более точными и правильными. В данном проекте не используется функция возврата каретки, чтобы упростить программную часть принтера. С другой стороны, эта функция внедряется быстро и легко, а управление устройством становится проще.

Шаг 9: Загрузка и установка программного обеспечения

Для правильной работы принтера, в части программного обеспечения, потребуются 3 вещи:

• Прошивка для Arduino.
• Интерфейс для принтера.
• Инструмент для преобразования трехмерных объектов в G-code.

Вам потребуется модель объекта (файл с расширением .stl). Можете, либо спроектировать деталь сами, либо использовать уже готовый файл. Сервис «Thingiverse» предоставляет для скачивания множество 3D-моделей в виде файлов *.stl и является очень полезным сервисом для обладателей 3D-принтеров.

Следующим шагом будет преобразование файла *.stl в G-код, который представляет из себя инструкции для 3D-принтера. Для этого вам потребуется специальное программное обеспечение. Существует множество различных программ для преобразования, такие как: «Slicer», «Cura» и др. Программа «Cura» предпочтительнее, т. к. она проста в обращении.

После генерации G-кода, нужно отправить его на принтер. Хотя «Cura» поддерживает плагины для этого, лучше использовать другую программу управления 3D-принтером, например, «Repetier-Host», «Pronterface» и др. Следующее, что вам потребуется, это прошивка для Arduino, которая интерпретирует G-код и выполняет его. Для этого используем прошивку «Marlin».

Итак, что вам потребуется:

• Программа «Cura» (для нарезки).
• Программа «Pronterface» (для интерфейса).
• Прошивка «Marlin» (для Arduino).

Скачайте их.

Шаг 11: Настройка программы «Pronterface»

Настроить программу «Pronterface» достаточно просто.

Подключите принтер и запустите программу. Установите в программе скорость передачи данных, указанную в коде прошивки (#define BAUDRATE 250000). Если все сделаете правильно, то увидите, что принтер подключился к программе «Prontrface».

Для того, чтобы проверить, все ли работает проведем следующее:

• Испытание экструдера. Установите «тепло» (heat) на 250 градусов. Если график начнет расти, то ошибки нет.
• Испытание платформы с подогревом. Установите «платформа» (bed) на 70 градусов. Если график растет, то ошибки нет.
• Проверку осей X, Y и Z. Понажимайте стрелки с соответствующими осями, чтобы каждая из них подвигалась.

Если все работает, переходите к регулировке.

Шаг 12: Тестирование и настройка

Тестирование и настройка – не самый сложный, но достаточно важный шаг, т.к. он будет определять качество будущей печати.

Регулировка оси Х

Чтобы настроить правильный масштаб, сделайте следующее. С помощью программы «Pronterface» запаркуйте ось X в начальную позицию. Сделайте метку на оси X в том месте, где находится экструдер. Теперь нажмите кнопку, чтобы переместить ось X на 100 мм. Измерьте расстояние, на которое переместился экструдер. Если оно равно 100 мм, то все в порядке. В противном случае откройте файл «Configuration.h» и найдите значения параметра DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT. Они могут быть примерно такими:

#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {78.7402,78.7402,200.0*8/3,760*1.1}

Здесь в фигурных скобках указываются значения (через запятую) для осей X, Y, Z и экструдера соответственно. Разделите значение из кода на фактическое расстояние, на которое переместился экструдер в мм, затем умножьте на 100. Замените старое значение в коде на полученное новое.

Формула

Нов.знач. = (Стар.знач. / Расстоян.перемещ.в мм) * 100

Есть и другие способы калибровки движения осей, но описанный выше наименее трудоемкий, достаточно быстрый и точный.

Проделайте все те же операции для других осей и экструдера, и тогда вы сможете перейти к печати своей первой модели.

Шаг 13: Печать вашей мечты

В качестве пробной детали напечатаем калибровочный блок (файл прилагается). Откройте файл *.stl в программе «Cura». Перетащите объект в нужное место.

• Установите диаметр нити 1,75 мм.
• Установите размер сопла 0,4 мм. Все остальные настройки оставьте по умолчанию. В случае необходимости, можете изменить и их.
• Теперь сгенерируйте код командой File  Save G code (Файл  Сохранить G-код).
• Подключите принтер и запустите программу «Pronterface».
• Откройте файл G-кода в «Pronterface».
• Перед печатью проверьте, чтобы все оси были запаркованы в начальные позиции.
• Нажмите Print (Печать) и наслаждайтесь лицезрением процесса.

Не расстраивайтесь, если первая модель будет распечатана не так как надо. Как говорится, первый блин – комом. Прежде, чем детали начнут правильно получаться, нужно выполнить множество настроек.

Шаг 14: Важные советы

Прежде чем приступить к печати, запомните несколько важных советов и следуйте им.

• Убедитесь, что платформа установлена достаточно ровно.
• Убедитесь, что когда ось Z находится в начальной позиции, зазор между платформой и соплом соответствует толщине стандартного листа бумаги.
• Для лучшей адгезии подложите полиимидную ленту на поверхность печати.
• Установите конечные выключатели, которые отключат питание принтера, если что-то пойдет не так.
• Держите поверхность печати в чистоте.
• Сделайте качественную, достаточной длины электропроводку и электрические соединения, чтобы при движении экструдера не случилось замыкания или обрыва цепи.
• Не прикасайтесь к принтеру или его деталям во время печати.
• Избегайте возможности короткого замыкания.
• Пользуйтесь средствами индивидуальной защиты при работе с электроинструментом, молотком, ножовкой и др.
• Обеспечьте охлаждение блока питания и драйверов двигателя с помощью вентиляторов.
• Следите за возможными неисправностями или сбоями, которые могут возникнуть во время первой печати.
• Рекомендуется наблюдать за работой механизмов в процессе печати.

Удачной работы!