хочете зібрати своїми руками 3D-принтер з окремих комплектуючих? Це не так складно, як здається на перший погляд. Практично всі персональні 3D-принтери використовують один і той же підхід до 3D-друку, розрізняючи в деталях . Їх конструкція виглядає гранично просто: 4 або 5 крокових моторів, екструдер з нагрівачем і датчиком температури, платформа з підігрівом, три кінцевих датчика на нульовій позначці осей. Більш складні принтери можуть мати другий екструдер з нагрівачем і датчиком температури, вентилятор для охолодження головки, кінцеві датчики на максимальних позначках осей.

Підключити виконавчі механізми і датчики безпосередньо до комп'ютера неможливо, тому використовується проміжна ланка - керуючий контролер, для якого необхідно з математичної 3D-моделі підготувати спеціальний G-код - нескладний набір команд, за допомогою яких визначається послідовність дій принтера. Певні типи контролерів мають власний картрідер зі слотом під SD-карту пам'яті, безпосередньо з якої і можуть зчитуватися G-коди. У цьому випадку комп'ютер не потрібно, а для управління 3D-принтером вистачає кількох кнопок і LCD-дисплея. Керуючі контролери найчастіше створюються під середу розробки Arduino IDE.

Переміщення голівки (екструдера) відбувається в трьох площинах - по осях X, Y і Z, для чого використовуються крокові двигуни зі звичайною точністю 1,8 ° на крок. Допоміжними елементами є ремені ГРМ і ролики по осях Х і Y. Найчастіше застосовуються металеві стрижні з різьбленням або особливі гвинти для точного позиціонування по осі Z. Керований контролером 3D-принтер переміщує голівку вичавлює розплавлений пластик, тим самим наплавлені модель шар за шаром.

Крокові двигуни NEMA 17

NEMA 17 - це умовне позначення типорозміру стандартного посадкового місця для різних крокових двигунів, яке має розміри 1.7x1.7 дюйма (43.2x43.2 мм). Менший типорозмір позначається як NEMA 14 (1.4x1.4 дюйма або 35.6x35.6 мм).

Крокові двигуни можуть мати три режими роботи: полношаговий, полушаговий і мікрошаговий. Під час полношагового режиму кроковий двигун провертає свою вісь на 360 градусів, здійснюючи 200 кроків, під час полушагового - 400, а в мікрошаговий режимі кожен крок ділиться ще на 4, 8 або 16 частин. Управління двигуном в мікрошаговий режимі настільки складне, що для нього використовуються спеціальні контролери крокових двигунів. Крокові двигуни бувають розраховані на 4, 8 і 12 В.

екструдер

Функцію рівномірного розподілу по робочій поверхні пластика і інших матеріалів виконує екструдер, який плавить і подає через сопло термопластик (ABS або PLA) на поверхню столу. Будучи найскладнішою частиною 3D-принтера, екструдер складається з приводу подачі пластика і термоголовки.

Привід екструдера за допомогою редукторного механізму виштовхує нитка пластика діаметром 1,75 або 3 мм. У більшості сучасних приводів використовується кроковий двигун для кращого контролю подачі нитки до термоголовки. Нитка подається в алюмінієву термоголовку з вбудованим нагрівачем, де розігрівається до температури 170-260 ° С, в залежності від типу пластика, і переходячи в полужидкое стан, видавлюється з друкуючої головки, діаметр отвору якої зазвичай розташовується в діапазоні від 0,35 до 0, 5 мм.

Поверхня для друку

Робоча поверхня, на якій формуються 3D-деталі, називається столом або платформою. Її розміри варіюються в залежності від моделі принтера і зазвичай розташовуються в діапазоні від 150 до 200 мм 2. Більшість виробників 3D-принтерів пропонують подогреваемую платформу вже в комплекті, або як додаткову опцію. Завжди є можливість самому зробити подогреваемую платформу з підручного матеріалу. Завдання платформи - не допустити розривів або тріщин моделі, а також забезпечити надійне зчеплення між першими шарами друкованої деталі і робочою поверхнею.

Верхня частина платформи виготовляється зі скла або алюмінію для кращого розподілу тепла по всій площі та забезпечення гладкою і рівній поверхні. Скло дає більш рівну поверхню, в той час як алюміній краще розподіляє тепло в разі підігріву. Щоб запобігти відрив моделі під час друку, поверхня платформи часто покривається будь-якої липкої масою або плівкою. Такі матеріали часто складаються з каптона або поліамідної стрічки, в залежності від типу пластика.

лінійний двигун

Використовуваний привід (лінійний мотор) багато в чому визначає точність і швидкість друку, а також періодичність обслуговування 3D-принтера. Зазвичай використовуються гладкі, високоточні металеві стрижні для кожної осі, а також пластикові або бронзові шарикопідшипники для переміщення по кожному стрижня. Лінійні шарикопідшипники забезпечують більш довговічну і якісну роботу, проте вони більш гучні, ніж бронзові, які, в свою чергу, складніше відкалібрувати на момент складання.

кінцеві датчики

Діапазон руху лінійних приводів зазвичай обмежується механічними або оптичними фіксаторами - найпростішими кінцевими датчиками (EndStop), які сигналізують про наближення головки принтера до краю робочої поверхні, щоб запобігти виходу її за рамки платформи. Фіксатори також використовуються для визначення початку координат (0,0,0) по всіх трьох осях.

Строго кажучи, наявність фіксаторів не є обов'язковим в роботі 3D-принтерів, але їх наявність дозволяє калібрувати принтер перед початком друку, що робить друк більш точної і акуратною. Кінцеві датчики бувають двох видів: натискні і оптичні. Оптичні є більш точними, але для спрощення (наприклад, по XY осях) можна скористатися і нажімнимі.

рама принтера

Те, що з'єднує всі описані вище елементи в єдине ціле, називається рамою. Форма рами, і особливо матеріал, з якого вона виготовлена, досить сильно впливають на точність і якість друку. Конструкція рами, заснована на принципі слотів, коли пластикові або навіть фанерні листи, нарізані лазером, з'єднуються гребенями в пази, а потім скручуються болтами і гайками, сильно спрощує збірку 3D-принтера і є більш точною для калібрування, проте не сприяє пригніченню шумів, а кріпильні елементи з часом доводиться підкручувати. Якщо ж рама містить металеві стрижні з різьбленням, то апарат виходить більш тихим, проте ускладнюється процес складання і калібрування.

Якщо ви все ж віддасте перевагу придбати вже готовий 3D-принтер, то зверніть увагу на моделі, популярні в даний момент на ринку:

Крім того, відвідавши наші магазини в Москві і Санкт-Петербурзі , Ви зможете навіть помацати деякі з них своїми руками.