Наверняка многие из вас слышали о трёхмерной печати, и при этом большинство полагает, что это что-то из области высоких технологий, а потому очень сложное, дорогое и недоступное простым смертным. На самом деле всё гораздо проще, интереснее и доступнее. Каждый, кто пройдёт обучение на этом курсе, сможет собрать свой собственный бытовой 3D-принтер, открывая практически безграничные горизонты моделирования, прототипирования и создания эксклюзивных вещей.
В курсе будет продемонстрирован весь технологический процесс печати трёхмерных объектов. Вы узнаете, что такое 3D-модели и как их создают в редакторах трёхмерной графики, наглядно увидите, какими способами формируют объёмные фигуры 3D-принтеры, узнаете, из каких функциональных элементов состоят 3D-принтеры, поймёте, как работает управляющая электроника. Будет показано устройство, а также способы сборки и настройки персонального 3D-принтера, печатающего ABS пластиком.
Сертификат могут получить слушатели, набравшие больше 80% от максимально возможного количества баллов. При этом итоговый результат, представленный как 100 %, складывается из следующих составляющих: тесты к модулям 1, 2, 3, 4 и 7 дают 15 %, тесты к модулям 5 и 6 дают 20 %.
Из урока
Устройство и принцип работы трёхмерного принтера, печатающего методом послойного наплавления
Чтобы грамотно использовать, а тем более собрать свой принтер, надо сначала узнать, как он работает.
Старший преподаватель (Senior Lecturer) Кафедра квантовой электроники и фотоники радиофизического факультета (Department of Quantum Electronics and Photonics, Faculty of Radiophysics)
[БЕЗ ЗВУКА]
[МУЗЫКА] Здравствуйте,
я рад приветствовать вас вновь!
Продолжая тему проекта RepRap, сегодня мы перейдем к рассмотрению
принципа работы этого замечательного принтера.
Мы будем рассматривать, а далее и собирать модель RepRap Prusa Mendel.
В основе моделей 3D принтеров проекта RepRap лежит метод послойного наплавления.
Напомню, что в данном случае из сопла экструдера выдавливается вещество,
которое быстро твердеет.
При этом сопло перемещается таким образом,
чтобы заполнить выдавливаемым веществом нужный объем пространства.
В качестве материала для печати используется пластик.
В виде прутка он механически проталкивается в экструдер.
Внутри экструдера пластик нагревается и в расплавленном
виде выталкивается из тонкого сопла диаметром порядка 0,1–0,5 мм.
Сопло должно перемещаться относительно печатаемой модели,
или модель можно перемещать относительно сопла.
В RepRap Prusa Mendel реализовано нечто среднее: по одной оси перемещается столик,
по двум оставшимся перемещается экструдер.
Здесь надо сделать небольшое лирическое отступление.
При соблюдении этого принципа существует несколько вариантов реализации печати
несколькими материалами одновременно.
Это делают с целью получения цветных объектов или объектов из нескольких
материалов, например, ABS- и PLA-пластика.
К тому же есть варианты перемещения экструдера вместе с механизмом
проталкивания пластика и раздельно.
Мы будем собирать самый простой монохромный вариант принтера с
объединенными механизмом нагрева и проталкивания пластикового прутка.
Если хочется сделать принтер, печатающий двумя материалами одновременно,
можно просто добавить рядом второй блок экструдера с механизмом проталкивания
пластикового прутка.
Однако при этом возрастет масса такой связки с экструдером.
Ее становится труднее позиционировать, поэтому приходится либо,
с одной стороны, брать более мощные двигатели, либо, второй вариант,
уменьшить скорость работы этих самых двигателей.
Но есть еще один выход: можно разделить блоки нагрева пластика и его продвижение,
связав их между собой нерастяжимой трубкой.
Тогда масса подвижной части резко уменьшается,
а увесистые двигатели крепятся к неподвижной раме принтера.
Более того, некоторые умельцы в этом случае заводят все материалы в один блок
нагрева, что в свою очередь делает вес подвижной части еще меньше и избавляет
конструктор от необходимости калибровки блока экструдера.
Разные сопла должны уметь точно позиционироваться над одной
точкой пространства.
Однако в этом случае может теряться точность дозирования
подачи пластика в экструдер, что негативно сказывается на результатах печати.
Есть множество разных конструкций данного принтера, которые разрабатываются
энтузиастами с целью улучшения качества печати, ускорения процесса получения
готового изделия, повышения максимального в габаритах печатаемого объекта.
Но это относится к непринципиальным для нашего принтера частностям.
Во всех вариантах экструдер, ну или экструдеры, перемещаются относительно
объекта при помощи электродвигателей, приводимых в движение микроконтроллером.
Микроконтроллер манипулирует экструдером таким образом,
чтобы выдавливать пластмассу слой за слоем, заполняя требуемый объем и управляя
при этом температурным режимом подаваемого пластика,
а также предметного столика нашего принтера.
Сама программа перемещения экструдера может быть передана принтеру с компьютера
в режиме реального времени или заранее записана на сменную карту памяти.
Есть некоторые особенности такой реализации, которые приходится учитывать.
Так, например, столик должен подогреваться для того,
чтобы первый слой пластика прилип к нему и не соскользнул в процессе печати.
Горячие поверхности требуется изолировать от остальных частей принтера при
помощи нетеплопроводящих материалов или предусмотреть принудительное охлаждение,
чтобы избежать перегрева или расплавления тех узлов конструкции,
которые не предусматривают эксплуатации при повышенных температурах.
Учитывайте, что принтер в действии является источником повышенных вибраций.
Его лучше установить на резиновые ножки или любые другие поверхности,
обеспечивающие хорошую устойчивость и гашение дребезга конструкции.
Чтобы все стало на свои места,
окончательно лучше один раз увидеть процесс в живую, чем сто раз услышать.
Итак, теперь вы знаете принцип действия 3D принтера модели RepRap Prusa Mendel.
В качестве задания для самостоятельной работы найдите в сети доработанные
варианты этой модели и посмотрите, что в них можно улучшить еще.
Ну а я прощаюсь с вами до следующей лекции.
На ней мы подробно поговорим об узлах и агрегатах нашего принтера.
Ознакомьтесь с нашим каталогом
Присоединяйтесь бесплатно и получайте персонализированные рекомендации, обновления и предложения.
Николай Георгиевич Булахов (Nikolay G. Bulakhov)Старший преподаватель (Senior Lecturer)
