3D принтер RepRap: особенности схемы

Если описать схему 3D принтера RepRap очень коротко, то она выглядит так: 4-5 шаговых моторов, датчик температуры для сопла, нагревательный стол, три концевых датчика, которые находятся на нулевой отметке осей, а также нагреватель головки и стола. К тому же в состав может входить второй экструдер с термистором и нагревателем, вентилятор, который охлаждает головку, и концевые датчики с максимальной отметкой.

Безусловно, подсоединить всё это к компьютеру напрямую – невозможно, поэтому и применяется контроллер, но в него напрямую нельзя поместить модель, для этого нужен G-код для управления – это несложный набор команд, с помощью которых можно задавать действия принтеру. Часто G-код создают под определенную модель принтера, поэтому его нет в интернете. Чтобы конвертировать в него модели применяют «Слайсер» – специальную компьютерную программу, передающую контроллеру G-код, который в свою очередь его выполняет.

Определенные типы контроллера дают возможность установить кардридер, после чего можно полностью записать код Микро-SD карту. В этом случае для управления хватит нескольких кнопок и ЖК-дисплея, даже при выключенном компьютере.

Из чего состоит схема 3D принтера RepRap? Предлагаем рассмотреть её отдельные части:

Шаговики NEMA-17 – это не название модели, а посадочные места шаговых двигателей, которые имеют три режима: полношаговый, полушаговый и микрошаговый.

       

Во время полношагового режима шаговие двигатели для поворота мотора на 360 градусов делают 200 шагов, во время полушагового – 400, а во время микрошагового возможно делить шаг на 4, 8 и даже 16 частей.

Техника с микрошаговым режимом – сложная, поэтому многие фирмы стали изготавливать контроллеры шаговых двигателей.

Работа контроллеров происходит таким образом: вначале питание идет на движок, далее на логическую часть, после подается направление и команда «шаг» управляющим контактам. Во время команды «шаг» мотор получает напряжение, которого достаточно для передвижения ротора на один микрошаг, полушаг или шаг – это зависит от показателей, заданных перемычками.

Зачастую у контроллеров шаговых двигателей режим 1/16. Чтобы регулировать напряжение, на котроллере установлен переменный резистор. Он является важным элементом, поскольку шаговики могут быть под 8 В, 4 В и12 В.

Концевые датчики определяют нулевое значение. Их задание – остановить движки в нужный момент. Концевые датчики бывают двух видов: нажимные и оптические. Последние оптопара, нажимные – это просто кнопка. Оптический является более точным, но в случае, когда нет нужды в особой точности (к примеру, X-Y), можно прибегнуть к экономии и воспользоваться нажимным.

Задание термисторов – установить температуру в нагревательном столе и печатающей головке. Во время изменений температуры изменениям поддается и сопротивление. Все довольно легко: измеряйте сопротивление и узнайте температуру. В этом случае нужно учесть 2 обстоятельства: наличие линейных зависимостей для резистора и наибольшее значение его рабочего предела температур. Бывают 200-градусные и 300. Конечно 300 это много, но 200 может сдаться при температуре 210-220. Поэтому лучше использовать 300-градусный.

Как нагреватель экструдера наиболее часто используют нихромовую проволоку. С её намоткой, замером и покупкой могут возникнуть некоторые трудности, поэтому кое-кто уже использует определенные типы резисторов, которые по своей сути являются проволокой, только находятся в корпусе. Поэтому, когда подается на них напряжение,  они хорошо поддаются нагреванию. Чтобы провода не отделялись при температуре 200 градусов нужно использовать обжимку для соединения контактов нагревателя и проводов.

Как нагреватель рабочего стола часто применяют нихромовую проволоку, которую клеят к листу алюминия снизу. Там же можно закрепить пачку резисторов. Самый простой и дешевый способ: сосчитать сопротивление, после изобразить плату с кривой длинной линией на фольгированном гетинаксе в редакторе. Линия своими свойствами будет соответствовать нихромовой проволоке.

В работе с нагревательным столом нужно быть осторожным и не клеить каптоновый скотч на стол, поскольку скотч время от времени нужно менять, а наклеить его внутри самого принтера будет очень нелегко. Решение этой проблемы заключается в следующем: необходимо вырезать прямоугольник из фольгированного гетинакса, которая должна соответствовать размерам стола, и только после наклеить термоскотч. Прямоугольник крепится к столу с помощью простых канцелярских прищепок, которые в случае необходимости можно убрать, после взять прямоугольник и заменить скотч на новый.

В работе лучше использовать термоклей «Радиал». По своей структуре он схож с процессорной термопастой, он обладает действительно клеящими свойствами. С его помощью можно приклеивать нагреватели и термистор, также он пригоден для использования в качестве изоляции для проводов

Контроллеры чаще всего делают под под Ардуино IDE. Под него создают подчти все прошивки.

Лидерами рынка на сегодня являются RAMPS, Generation Electronics и Sanguinololu. Обращаем внимание, что есть несколько подходов Generation Electronics.

Для Gen 3 характерно, что  контроллеры моторов и плата контроллера разведены и соединяются проводами.

Gen 6 – микросхемы крепко впаивают в плату управления. Это является минусом, потому что при сгорании одной возникает необходимость ремонтировать целую плату.

Gen 7 – контроллеры размещаются в блоках. Процессор ATmega644, ATX БП – питание.

Sanguinololu схож с Gen 7, но разница состоит в компактности монтажа. Это своего рода объединение Pololu и Sanguino.

RAMPS – считается лидером в своем направлении. Объединение Ардуино и Pololu: в нем пять независимых контроллеров. Пятый предназначается для второго экструдера. Есть свой выход на нагреватели экструдеров и нагревательный стол, таким образом, появляется возможность подачи на экструдеры пластика с разными температурами. Имеется 6 входов концевых датчиков, коннектор SD карты, SPI и I2C.


Представляем Kayan: эксклюзивный 3D печатный абажур для Plumen

United Nude представляет коллекцию 3D печатной обуви от Захи Хадид и Бена ван Беркеля

Алексис Уолш представляет новую модную коллекцию LYSIS Collection, созданную с помощью 3D печати