Как сделать принтер игрушечный
Обновлено: 18.04.2024
Инструменты и материалы очень простые, что делает возможным изготовление данного устройства дома.
1. Дрель, сверла
2. Клеевой пистолет
3. Канцелярский нож
4. Пила
5. Фанера
6. Одноразовый шприц 2,5 кубика
7. Клей
8. Держатель для карандаша от циркуля
9. Шпилька с несколькими гайками и шайбами.
Электронные компоненты.
1. Шаговый двигатель, 2 шт. Nema 17
2. Arduino Uno R3
3. Плата расширения Expansion Board A4988 Driver
4. Драйвер шагового двигателя, 2 шт. A4988 Stepper Motor Driver
5. Сервопривод Mg90S Metal Gear Servo
6. Батарея или источник питания.
Программное обеспечение для письма Ben box.
Итак, автор приступает к сборке.
Первым делом начинает собирать основание для вертикальной координатной оси Y.
У него уже заготовлены две дощечки.
Далее, нужно сделать две стойки, на которых будут крепиться шарнир и вал. Для этого размечает по ширине платформы два брусочка.
Для крепления шпильки к валу двигателя он использует колпачок от иголки обычного шприца.
Отрезает нужный кусочек.
Теперь соединяет шпильку с валом двигателя, предварительно накрутив две гайки, они будут соединяться с кареткой, и двигать ее при вращении шпильки.
Устанавливает гайки по ширине каретки и промазывает клеем одну из граней на каждой, важно не попасть на резьбу!
Привязывает нить к верхней части стержня, чуть ниже самого отверстия, ведь нить будет поднимать стержень, а пружина возвращать его обратно.
Итак, механика готова, автор приступает к электронной части. Вот обе платы, два драйвера двигателей и перемычки с USB кабелем.
Если у Вас возникли вопросы по программированию или письму - Вам сюда
Спасибо автору за простую конструкцию и хорошую идею!
Всем интересных и полезных самоделок!
От переводчика: Это руководство поможет вам создать биопринтер из подручных материалов (не путать с 3D биопринтером. , об этом в следующий раз).
Биопечать — это печать биологическими материалами. Думайте об этом как о 3D печати, но спрессованными ингредиентами! Большая работа была проведена исследовательскими лабораториями и крупными компаниями, такими как Organovo занимающимися проблемой печати человеческих тканей и органов человека, с целью тестирования лекарств, и трансплантации органов людям.
Все это звучит невероятно сложно, но дело в том, что основные технологии широко доступны — все это основано на струйной и / или 3D-печати! Так что мы на BioCurious решили поиграть с этой технологией сами — и проект BioPrinter Community появился на свет!
Шаг 1: Разбор старого струйного принтера
Берём старый струйный принтер, в нашем случае HP 5150, но подойдёт практически любой. Можете просто срывать все пластиковые крышки, но убедитесь, что кнопка перезагрузки на передней панели всё ещё работает.
В нём есть маленький быстродействующий переключатель, который следит открыта ли крышка. После снятия крышки, нужно зафиксировать этот переключатель во включённом положении. вручную, с помощью зубочистки или приклеив маленький кусочек пластика, в общем включите фантазию.
Так же внутри есть быстродействующий переключатель механизма подачи бумаги, который определяет загружена ли бумага. С ним нужно сделать тоже самое.
Чтобы убедиться, что всё сделано правильно, распечатайте пару листов. Смотреть как разобранный принтер печатает, само по себе интересно.
Следующей задачей является вскрытие картриджа, для замены чернил на что-то более органическое. Лучше взять новый картридж, у которого сопла ещё не засорены, но вы можете попробовать и старый, только перед использованием включите режим очистки головки, если ПО принтера это позволяет.
После снятия всех наклеек вы увидите, что большинство картриджей имеют приклеенную крышку с небольшим вентиляционным отверстием для подачи воздуха во время вытекания чернил. Крышку нужно снять ножом или специальным инструментом, только имейте ввиду, что в будущем картридж нужно будет снова вставлять в принтер.
Как только вы вскроете картридж вы увидите, что весь резервуар занимает небольшая губка, которая удерживает чернила на месте. Цветные картриджи имеют отдельные отсеки чернил со своими губками (обычно голубой-пурпурный-желтый, а не красный-зеленый-синий, так как цвета печати на белой бумаге является процессом вычитания цвета). Вы можете выжать оставшиеся чернила и сохранить их для последующих экспериментов (например, для бумажной хроматографии). Затем промыть, промыть, и ещё раз промыть картридж дистиллированной и деионизированной водой, чтобы не засорить печатающую головку минеральным остатком. Независимо от того как хорошо вы промоете его, вряд ли у вас получиться вымыть всё, поэтому залейте в картридж дистилированной воды и напечатайте что-нибудь, потом ещё и ещё пока мельчайшие частицы чернил не перестанут выходить.
Теперь необходимо чем-нибудь заполнить наш картридж. Тут всё зависит о вашей фантазии. Мы решили начать с чего-нибудь простого, а не прыгать сразу к печати живых клеток. Мы решили напечатать что-то с помощью раствора арабинозы на фильтрованной бумаге.
Мы решили напечатать с помощью раствора арабинозы на фильтровальную бумагу. Затем мы вырезали её и положили на пластину агарозы, с выращенной плёнкой из кишечной палочки, чем спровоцировали перенос pGLO плазмид. Этот плазмид содержит зеленый флуоресцентный белок (GFP), под управлением арабинозочувствительного ускорителя.
В результате, там, где мы распечатали арабинозу на фильтровальной бумаге, мы увидели под ультрафиолетовым излучением зелёный свет излучаемый кишечной палочкой! Обратите внимание, что красота этого эксперимента заключается в его простоте (прим. переводчика: ну да, ну да… могли бы и что-то по интереснее придумать): мы только должны были печатать простым раствором сахара, а не объемными живыми клетками, причём на бумаге, так что нам даже не придётся менять технологию работы с бумагой. Также можно попробовать печать с помощью антибиотиков или даже белков, таких как ферменты или факторы роста.
На первой фотографии мы распечатали половину страницы арабинозой (Прим. переводчика: надо приглядеться, сочувствую дальтоникам.).
А на этом фото мы распечатали логотип глазного яблока. К сожалению, резкость изображения оставляет желать лучшего.
Шаг 2: Проблема — существующие принтеры имеют слишком высокое разрешение
Мы провели немало времени, смотря на струйные печатающие головки под микроскопом. Серебристая полоска в нижней части картриджа называют пластиной с соплами. Это просто ленты из нержавеющей стали. В этом картридже, сопла расположены в четыре ряда, из которых вы можете увидеть две на первом изображении выше. Сопла фактически пронумерованы от 1 до 416. 416 сопел в печатающей головке это примерно 1/3 дюйма выходит до 1200 точек на дюйм.
Теперь, 1/1200 на дюйм означает интервал в 21 мкм. Кроме того, сами сопла фактически около 23 микрон в диаметре. Это порядка размера эукариотической клетки — Ой-ой! Мы должны по-прежнему иметь возможность печатать клетки E.coli гораздо меньше размера (~ 1 мкм в диаметре ) с этой печатающей головки, а также возможно дрожжевые клетки (~ 10 мкм в диаметре ).
Но подождите — это еще не все!
Когда вы удаляйте металлическую пластину сопла, вы получаете фактически возможности печатающей головки — чуда инженерного кремния, который включает в себя как наливные, микроскопические нагреватели, которые испаряют часть чернил в термическом струйном принтере, так и кучу встроенной электроники. Отличная мишень для продвинутых микроскопистов!
Последнее изображение волнует нас гораздо больше. Там, кажется, фильтр, интегрированный в кремний, расположенный между резервуаром чернил и печатающей головкой! По изображению с микроскопа, мы оцениваем отверстия в фильтре, размером около 3 мкм, что может оказаться недостаточно даже для клеток кишечной палочки!
Вдобавок, использую коммерческий принтер придётся изменить весь путь движения бумаги, к тому же существующие драйвера предоставляют ограниченные возможности для управления печатающей головкой, если конечно не адаптировать драйвера под Linux.
Так что давайте создавать собственную печатающую платформу, над которой мы будем иметь полный контроль.
Шаг 3: Используем печатающую головку InkShield
Итак, похоже на то, что мы не сможем печатать чем-либо, что больше дрожжевых клеток, используя последнее поколение струйных принтеров. И мы не не в состоянии напечатать даже дрожжи или клетки E.coli с помощью струйного картриджа на данном принтере!
Другим путём является использование древних HP принтеров с разрешением 300 dpi, и сопел размером предположительно около 80 микрон или около того, что должно быть достаточно для печати клеток человека. Например, HP DeskJet 500, дошедший до нас их 90-х. Удачи в поиске этого антиквариата.
Сейчас, комплект разработки Parallax для струйных принтеров и картридж HP 51604A позволяет печатать с разрешением в 96 dpiпроблема в том что они сняты с производства несколько лет назад.
К счастью для нас, Николас Льюис признал необходимость DIY-платформы для струйной печати, и начал на Kickstarter кампании по созданию Inkshield: An Open Source Inkjet Shield for Arduino. InkShield строится вокруг HP C6602 струйного картриджа, с 12 соплами и 96 точками на дюйм, предназначенный для печати этикеток на вещи, как кабели. 96 точек на дюйм равно шагу в 265 микрон. Как вы можете видеть в последнем изображении, фактический диаметр сопла составляет только около 1/3 от расстояния между точками, или около 85 микрон — просто идеально подходит для наших целей!
InkShield предназначен для управления Arduino, но нуждается в более высоком напряжении, чем 5V Arduino получаемые им от USB. Таким образом, вы должны предоставить 9-12V питания через специальный разъем питания на InkShield или через разъем питания на Arduino.
Шаг 4: Версия 2: Hackteriabot!
Шаг 5: Сборка X-Y платформы из Б/Ушных CD приводов
Сперва собираем стопку старых приводов. Открываем лоток с помощью скрепки. Возможно вам придётся перебрать несколько приводов прежде чем вы найдёте с шаговым двигателем. По крайней мере половина из тех что мы разобрали имели двигатель постоянного тока. Если кто-то знает как по виду отличить их между собой, то сообщите нам об этом.
Их легко отличить друг от друга разобрав привод: DC имеют два провода, а Stepper 4 и короткий шлейф.
В отличие от постоянного тока, шаговые двигатели предназначены для перемещения на определенное число шагов, где каждый шаг представляет собой часть полного оборота. Это делает удобным для высокоточного позиционирования, без необходимости создания системы обратной связи, проверяющей позицию нахождения головки. Например, 3D принтеры обычно используют шаговые двигатели для позиционирования печатающей головки.
После онлайн-проверки некоторых серийных номеров, мы наткнулись на хорошо документированный биполярный шаговый двигатель, помеченный как PL15S-020. Остальные найденные двигатели очень похожи на него, так что вероятно они имеют одинаковые параметры.
Технические данные: robocup.idi.ntnu.no/wiki/images/c/c6/PL15S020.pdf
Данный шаговый двигатель делает 20 шагов на оборот (не много, но достаточно), а ходовой винт имеет шаг 3 мм за один оборот. Таким образом, каждый шаг равен 150 мкм перемещения лазерной головки — не плохо!
На Arduino.cc сайт мы нашли схемы для биполярных шаговых двигателей, а также пример кода для их управления. Мы заказали несколько SN754410NE H-мостов для реализации схемы, показанной на последней картинке.
Старый CD / DVD приводы имеют множество других интересных комплектующих! В том числе, лоток механизма открытия / закрытия, содержащий двигатель постоянного тока с низкоскоростной передаче, двигатель шпинделя, который вращает CD, имеет как правило, высокопроизводительный бесщеточный двигатель постоянного тока, который можно использовать в игрушечных самолетах и вертолетох. Плюс, куча переключателей, потенциометры, чёртовы лазеры, и даже соленоиды! В общем, извлеките всё.
Шаг 6: Соберите всё вместе
Материалы:
— Два механизма перемещения лазерной головки с шаговыми двигателями (желательно одинаковые) из старых приводов. Стоимость: несколько долларов за штуку.
— Один InkShield комплект, с картриджем и держателем картриджа. Стоимость: $ 57
— Дополнительно: дополнительный HP C6602 струйный картридж. Стоимость: 17 $
— Arduino Uno. Стоимость: $ 30
— Два SN754410NE H-Bridge Motor. Стоимость: $ 5
— Комплект для прототипирования Arduino и / или крошечная макетная плата. Стоимость: $ 4-21
— Провода, винты, стойки, корпуса. Стоимость: от бесплатно до $ $ $, в зависимости от воображения.
Общие затраты на производство составили около 150$, включая стоимость доставки и обработки деталей. Выше на фотографии показаны две разные модели. Вторая версия обладает верхней пластиной из качественного акрила и большим внутренним пространством.
Механизм перемещения CD привода, находящийся внизу, перемещает синюю пластину на которой вы что либо печатаете (например, пластину агарозы). Верхний механизм привода, установленый под прямым углом, перемещает струйную печатающую головку. Мы использовали Shapelock и некоторые винты для крепления нижней платформы к лазерной головке, и крепления держателя картриджа к верхней головке лазера. Электроника состоит из Arduino Uno в нижней части, белого InkShield (подключенного к струйному держателю картриджа с хорошим белым ленточным кабелем), и протоплаты с шаговыми двигателями наверху.
Бумажные полоски, из бумаги в клеточку, на нижней и верхней платформах позволяют нам отслеживать положение по X и Y осям. Общая площадь печати составляет около 1,5 дюйма в обоих направлениях, с разрешением 150 мкм за один шаг. Следует отметить, что разрешение шаговых двигателей похоже на разрешение печатающей головки: 96 точек на дюйм 265 микрон шаг, но точки напечатанных печатающей головки четко разделены — больше как 150-200 микрон.
Шаг 7: Успех
Это наш первый по-настоящему-рабочий Биопринтер. Мы заправили картридж жидкой культуры кишечной палочки + pGLO. Слегка модифицировали «I Как вы можете видеть, печать живыми клетками E.coli работает отлично! Мы, вероятно, дали колонии бактерий развиваться дольше чем нужно, так что буквы немного расплываются. Мы получили распыление небольших колоний по углам клетки — вероятно, из-за некоторого распыления от струйной головки. Мы можем улучшить качество регулировкой вязкости или плотности клеток культуры, загружаемых в картридж.
Но в целом, не плохо для первого раза!
После печати мы дезинфицировали поверхность и внутренность картриджа отбеливателем, а потом пропустили немного отбеливателя через головку. После чего промыли всё дистилированной водой.
Вероятно, было бы хорошей идеей, вложиться в ультразвуковой очиститель ювелирных изделий, который может разрушать в том числе и органические вещества в самых труднодоступных местах.
Шаг 8: Полученный урок и планы на будущее
Мы обратились к этому проекту с практически нулевым опытом работы с Биопечатью, шаговыми двигателями, струйными картриджами, и даже программирования Arduino! Поэтому, естественно, не все наши действия были оптимальными. Вот некоторые вещи, которые мы могли бы сделать иначе в следующий раз:
— Изучая работу шаговых двигателей мы получили действительно ценный опыт, но мы могли сэкономить кучу времени и усилий, адаптируя некоторые из RAMPS (RepRap Arduino MEGA Pololu Shield) технологий, которая уже была хорошо развита именно с этой целью в сообществе 3D-печати. В частности, шаговый двигатель Pololu уже имел встроенные микрошаговые возможности.
— Строительство собственной XY-платформы — это здорово! Но мы используем эти шаговые двигатели для того, для чего они никогда не были предназначены, что начинает себя проявлять. Мы уже получаем некоторые проблемы с иногда пропускающей нижней ступенью, по-видимому, из-за частых ручных сбросов, изнашивающих пластиковые детали. Было достаточно легко купить новые шаговые двигатели, чтобы держать их, добавить немного микропереключателей для конечных остановок, и код функции сброса позиции в программном обеспечении.
— Как только вы начинаете поиск новых шаговых двигателей и RAMPS электроники, возникает вопрос почему бы не начать сразу с 3D-принтеров вместо этого? Если мы устали от нашей текущей версии биопринтера, то, наверное, из-за выбранного направления. Стоимость, скорее всего, увеличится на порядок и так, хотя…
— Наличие одной печатающей головки имеет свои ограничения. Если бы мы действительно хотели заняться какой-то тканевой инженерией, мы хотели бы иметь возможность печати нескольких типов клеток. Мы могли бы потенциально положить два струйных картриджа друг к другу. Решением Больших Мальчиков в этой области является использование шприцевых насосов. Представьте себе, что имея несколько шприцевых насосов рядом с принтером, каждый из которых подаёт свой материал на печать через тонкую трубку, а иглы установлены на печатающую головку. Следите за обновлениями…
Теперь слон в посудной лавке… Что, черт возьми, вы делаете с вашим собственным биопринтером?! Я не думаю, что BioCurious будет когда-либо конкурировать с такими компаниями как Organovo с точки зрения печати человеческих тканей или органов. С одной стороны, содержание клеток животных отнимают гораздо больше усилий. С растительными клетками намного легче работать! Не хочу, чтобы всё пошло прахом, так что следите за некоторыми из наших следующих руководств!
Между тем, вот несколько идей:
— Печать градиентов питательных веществ и / или антибиотиков на слой клеток для изучения комбинаторных взаимодействий — или даже для выбора различных изолятов из образца из окружающей среды.
— Печать шаблонов факторов роста на слой эукариотических клеток для изучения клеточной дифференцировки.
— Печать двух или более видов микроорганизмов на различных расстояниях друг от друга, чтобы исследовать метаболические взаимодействий.
— Настройка вычислительной задачи как 2D модель строительства микроорганизма на агаровой пластине.
— Исследование систем реакция-диффузия
— Печать 3D структур с помощью повторной печати слоёв. Теперь вы можете рассмотреть возможность сделать все выше в 3D!
— Распечатать клетки в раствор альгината натрия, на поверхности пропитанной хлористым кальцием, для создания гелевых 3D структур (по аналогии с процессом spherification в молекулярной гастрономии)
— Есть ещё идеи? Оставьте их в комментариях!
Шаг 9: Добавлено: Так что вы хотите сделать для реальной науки?
Биопринтер, показанный здесь, очевидно, всего лишь прототип. Но так как у нас были очень серьезные запросы об использовании этого в академических лабораториях, вот некоторые рекомендации:
— Группа Дельфин Дин в университете Клемсон работает на Bioprinting с использованием модифицированного HP DeskJet 500. Определенно посмотрите их видео на JoVE on Creating Transient Cell Membrane Pores Using a Standard Inkjet Printer! Множество информации, о том как иметь дело со с струйными принтер, использующимися в качестве лабораторного оборудования, как очистить картриджи, готовить соответствующие клеточные суспензии, и некоторые интригующие не 3D приложения для печати.
— Мы еще не получили удовлетворительных доказательств того, что картриджи HP C6602 могут печатать эукариотические клетки. Мы считаем, что скорее всего это связано с засорением печатающей головки продуктами распада клеток. Мы будем держать вас в курсе по поводу использования ультразвуковых установок для очистки…
— Печать может занять несколько минут, так что держите принтер в капюшоне, чтобы избежать загрязнения.
— Оберните электронику в пищевую пленку или постройте корпус, чтобы сохранить её сухой и чистой. Все остальное можно протереть с хлоркой после использования.
Хочу рассказать, как мы собрали 3д-принтер в домашних условиях, так сказать, из говна и палок. Это был школьный проект, который принес определенные плюшки в свое время.
Забегая вперед, покажу, на что оказался способен наш домашний принтер уже после некоторой эволюции. Но обо всем по порядку.
Модель реактивного двигателя на наших 3D-принтерах. Детали печатались и на версии 1, и на версии 2.
Как и зачем мы пришли к идее собрать 3D-принтер дома
Один хороший трудовик в школе обучал детей работе с деревом. В основном, это были разделочные доски и шкатулки. Изюминка изделий – декоративная резьба. Так вот, нашему трудовику удалось увлечь одного смышленого 9-классника моделированием в программе Компас 3D. А тот, в свою очередь, решил сделать благое дело – создать инструмент для печати в школе. Так родилась идея для исследовательской работы.
Перед нами стояла основная задача – создать 3D-принтер максимально дешево. В ход пошли подручные средства и запчасти от старой техники. Списанные принтеры были любезно предоставлены руководителем большой фирмы на безвозмездной основе (все же в наше время без знакомств и блата далеко не уйдешь). Кстати, благотворительность тоже еще не умерла – в процессе работы над проектом нашлись добрые люди, которые очень здорово помогли с нужным материалом, информацией и идеями.
P.S.: Наш проект не является коммерческим. Это чисто исследовательская работа, цель которой - ответить на вопрос: можно ли построить 3D-принтер, используя только простые бытовые инструменты, имеющиеся в наличии: электролобзик, бытовой лазерный принтер и минимум вложений. Принтер использовался как инструмент для дальнейших школьных проектов.
Процесс создания 3D-принтера
Наша работа была разделена на несколько этапов. Конструкция не раз переделывалась с целью улучшения качества печати, исправления ошибок, придания завершенного вида устройству. Этапы работы можно представить так:
Выбор кинематики (механизмы, приводящие в движение печатающую головку в пространстве по трем осям и экструдер, отвечающий за скорость, а также количество вдавливаемого пластика из печатающей головки ).
Выбор необходимой электроники.
Поиск нужных запчастей в недрах старой техники.
Разработка 3D-моделей и чертежей для принтера.
Сборка первой версии и тест (СТЕР-1).
Модернизация и сборка улучшенной версии №2 (СТЕР-2).
В целях экономии для осей Х и Y использовали мебельные направляющие. Размеры: 35х400 мм (ось X), 35х300 мм (ось Y). Они обеспечивают плавный ход кинематики и стоят недорого: около 70-80 р. за пару штук (в зависимости от размера).
Мебельные направляющие 35*300 мм
Для оси Z использована часть разобранного механизма от DVD-привода. Высота печати в связи с этим будет всего 4,5 см, но этого пока достаточно для печати подшипников скольжения из нейлона (будем использовать леску для триммера). В будущем ось Z переделаем на использование таких подшипников и увеличим высоту печати.
Необходимую электронику заказали на Алиэкспресс. Нам потребовались:
плата Ардуино Mega 2560 (плата);
драйверы шаговых двигателей drv8825;
экструдер в сборе e3d V6.
Разобрали списанную технику и добыли нужные двигатели, подшипники, каретки и другие детали.
сбор запчастей для принтера
Основные части устройства и стол решили делать из фанеры. Во-первых, есть хороший опыт работы с ней. Во-вторых, обходится недорого. Детали для 3D-принтера моделировали в Компас 3D. Чертежи распечатали на листах, перевели на фанеру, вырезали. Чтобы точнее переносить чертежи, использовали ЛУТ-метод (лазерно-утюжная технология), который применяется, в основном, при травлении плат.
Процесс переноса чертежей на фанеру
Далее был изготовлен временный боуден (устройство для подачи пластикового прутка). Для этого пришлось переделать двигатель по инструкциям в интернете. Также для него взяли латуневую шестеренку и сточили зубцы. Позже деталь была заменена на заводскую.
Собрали электронику. Прошили управляющую программу Marlin в плату, настроили прошивку. Прошивал с помощью Arduino IDE 1.8.7.
Крепление для экструдера изготовили также из фанеры.
Готовый экструдер в сборе перед покраской
Дополнительная информация:
Кинематика аналогична конструкции, которую применяют в ЧПУ, с неподвижным столом. Переделана из старых струйников HP (X, Y).
Концевики у нас самодельные – из кнопок от старых приводов CD/DVD (для осей X, Y).
Проводка выполнена из двух кабелей: VGA кабель от монитора и витой пары (фирменный патч-корд, новый). Витая пара использовалась для подключения двигателя по оси Х и концевиков по этой же оси.
Для оси Z использовали механические контактные из лазерного принтера. Вначале стояла временная каретка от DVD-привода, потом замоделировали и распечатали пластиком. Высота печати увеличилась с 4 см до 11 см.
На первоначальных этапах 3D-принтер выжрал бюджет в 4500 руб и выглядел так:
Принтер печатает, но с высотой в 4 см Конечный модернизированный вариант принтера с высотой печати 11 см
Как 3d-принтер запечатал
В промежуточной версии наш принтер заработал с областью печати 15х18х4 см (ширина*длина*высота). Всего 4 см по высоте. Это потому, что мы использовали каретку от DVD-привода для оси Z. В дальнейшем лишнее убрали и добавили небольшую платформу для крепления экструдера.
Ну и, конечно, фото первой распечатанной модели. Это еще было на первой версии боудена, двигатель не справлялся с леской (слишком скользкая, все-таки нейлон). Сейчас уже все нормально.
Печать производилась на холодном стекле, сверху попшикали лаком для волос.
Для пробы также напечатали часть светильника (литофания)
пластик без подсветки черно-белое фото при подсвечивании
Поясню для тех, кто вдруг не знает: литофания – это эффект изображения, который виден при подсвечивании. Достигается за счет разности толщины печати – чем толще участок, тем темнее на просвете. С виду выглядит, как невзрачный кусок пластика с контурами изображения, а при подсвечивании проявляется черно-белая картинка.
Модернизация и исправление недочетов
Все подробности описать в одном посте сложно, поэтому скажу об основных этапах и проблемах, которые возникали. Первая версия принтера СТЕР-1 была модернизирована следующим образом:
1. Боуден был заменен, так как работал некорректно. Заказали на Алиэкспресс стальную шестерню подачи пластика. После этого экструдер заработал нормально.
На данном этапе принтер стабильно печатал подшипники скольжения слоем 0,2 мм.
Параметры: слой 0.2, сопло 0.3 мм, 240 гр, скорость 30, откат отключен. Рыболовная леска 1.5 мм (44 руб за 50 м).
2. В дальнейшем уже распечатали смоделированные детали для новой оси Z. После этого высота печати должна стать 11 см.
3. Потом добавили обдув. Систему деталей печатали на нашем же принтере СТЕР-1.
Часть воздуховода
4. Промучились с кинематикой около недели (возникали проблемы) и добились новых результатов. Тестовая печать:
Гибкий кабель-канал для проводов нашего принтера. Сопло 0.3, слой 0.1, время печати 5 часов.
5. Сделали новый стол, так как было решено переделать систему регулировки.
6. Построили новую ось Z. Распечатали замоделированные детали пластиком PLA. Покрасили, собрали на строительной шпильке, установили. Высота печати на данном этапе была 40 мм.
7. В дальнейшем модернизировали ось Х. Замоделили и распечатали портал оси Х. На этом этапе возникла проблема – были допущены ошибки в расчетах. Пришлось перепечатывать крепление двигателя оси Х из-за смещения ремня.
Все заработало. На этом можно сказать модернизация закончилась.
Эволюция нашего 3D-принтера и рождение СТЕР-2
Мы уже было разрабатывали идеи для переделки кинематики с целью улучшения качества печати нашего принтера СТЕР-1, как на голову свалился неожиданный подарок. Я познакомился с директором фирмы по разработке и продаже 3D-принтеров. Вдохновившись нашей работой и благими целями, он подарил нам целых два корпуса ZAV и 700 гр. пластика.
Тут начался новый этап нашего развития, и родился новый усовершенствованный принтер СТЕР-2. Мы разработали новую конструкцию на подшипниках (так дешевле). В ход пошли остатки деталей от той самой старой техники, но необходимые детали уже распечатывались на полноценном 3D-принтере, а не на школьном. Имея за плечами хороший опыт и вложив около 7000 рублей в электронику, рельсы, пустив в ход призовой (об этом позже) и подаренный пластик, всего за 1,5 месяца мы создали СТЕР-2.
Собрали начинку, которая отлично вжилась в подаренный корпус.
Для проекта СТЕР-2 использован синий корпус
Установили нагревательный стол и сделали калибровку потока на принтере. Перекрасили корпус в черный цвет.
На данном этапе был начат новый проект: изготовили модель реактивного двигателя для олимпиады. Так как времени было немного, распечатку деталей разделили аж на 4 принтера, чтобы все успеть. Без дела не стоял даже СТЕР-1 из фанеры.
новый проект для школьной олимпиады
После этого уже доводили до совершенства внешний вид принтера СТЕР-2:
поставили дверцу, а также распечатали и установили ручку;
для дисплея замоделили и распечатали кожух;
сделали купол в 3D-принтере;
распечатали 4 ножки и установили их;
распечатали крепления для концевиков;
распечатали надписи и корзину для инструментов.
Напомню, что первая версия СТЕР-1 выглядела так:
Фото нашего 3D-принтера на школьной городской олимпиаде
В заключение
Много времени уже прошло с момента разработки и создания нашего принтера СТЕР-1. Свою функцию и предназначение он выполняет – на данный момент находится в ведении школьного трудовика и приносит пользу. Печатает он вполне сносно. Например, вот корпус для усилителя, напечатанный на СТЕР-1, который был собран из фанеры и старых запчастей.
Корпус для усилителя с MP-3плеером (стоит у меня дома)
Что нам дал этот проект в конечном итоге?
Наш школьный проект СТЕР-1 был успешно защищен на городской олимпиаде и прошел на республиканский этап.
Мы выиграли в конкурсе на 3dtoday в номинации “Самодельный 3D-принтер” и получили приз в виде 5 катушек пластика, которые нам очень пригодились для дальнейших работ.
На основе полученного опыта мы быстро собрали второй принтер СТЕР-2 с лучшим качеством печати. Корпус и пластик были подарены фирмой, которая оценила и поощрила наш труд.
Мы выполнили еще один школьный проект для олимпиады (модель реактивного двигателя).
Надеюсь, что наш опыт пригодится другим людям. Возможно, для создания собственного принтера или как идея для исследовательской работы в старших классах. Если будут вопросы, задавайте - ответим, уточним, подскажем.
Бюджет на СТЕР-1: в общей сложности до 6000 руб.
Время изготовления: примерно 3 месяца.
Бюджет на СТЕР 2: около 7000 руб.
Время изготовления: примерно 1,5 месяца.
На данный момент было решено СТЕР-2 разобрать и на его основе собрать новый 3D-принтер Uni для домашней печати нашему уже 11-класснику.
Как и мы, вы просто в восторге от возможностей 3D-печати. Но, к сожалению, горизонт завален безделушками, финтифлюшками и прочими ненужными штуками. Нам грозит опасность быть погребенными под кучей никому не нужного хлама.
Сбросьте с себя оковы посредственности! Давайте создавать действительно полезные вещи! Перед вами список крутых вещей, которые можно изготовить на 3D-принтере прямо сейчас. Докажите своим близким и любимым, что эта чудесная технология может найти ежедневное и практическое применение.
Нет доступа к 3D-принтеру? Не беда. Просто загрузите файлы на нашу систему сравнения цен 3D-печати и выберите самую выгодную стоимость, ОНЛАЙН!
А теперь подробнее о полезных вещах.
Крутая вещь для 3D печати №1: пластмассовый молоток
THWACK это способный к тяжелый работе пластмассовый молоток общего назначения. Отлично подходит для забивания гвоздей в доме, плотно закрывающихся объектов, «ударной» аранжировки в джаз-бэнде и запугивания незнакомцев.
Крутая вещь для 3D печати №2: полка для розетки
Приставьте к вашей розетке полочку для подпорки телефона во время зарядки. В полке имеется наклонная выемка, что позволяется держать ваш смартфон или планшет в вертикальном положении.
Крутая вещь для 3D печати №3: мыльница
Элегантная мыльница для ванной комнаты с двумя моющимися отделениями. По желанию вы можете изменить узор внутреннего поддона.
Крутая вещь для 3D печати №4: ручки с ярлычками для тумбочки
Искусство хранения не обязательно должно быть скучным. Hobb Knob – это маленькая ручка с ярлычком для описания вещей, хранимых в ящиках. Теперь вы никогда не потеряете свои носки!
Крутая вещь для 3D печати №5: подстаканники с геометрическими узорами
Когда дело касается горячих напитков, неизбежный риск представляют круги от кружки. Всё принимает куда более серьезные обороты, если в доме водится кофе-зависимый обитатель. Эти подстаканники доступные в трех видах дизайна помогут избежать неприглядных пятен.
Крутая вещь для 3D печати №6: лампа на шарнирах
Эта модульная лампа на шарнирах состоит из 6 основных элементов: основа, корпус и верхняя часть со светодиодами. Чтобы сделать лампу более высокой, вы можете добавить необходимое количество элементов.
Крутая вещь для 3D печати №7: открывалка для бутылок одной рукой
Эта открывался для бутылок в форме бумеранга пригодится людям, испытывающим трудности при выполнении действий, требующих приложения силы, например при открывании пластиковой бутылки. Распечатайте ее и подарите своей бабушке. Она по достоинству оценит этот жест.
Крутая вещь для 3D печати №8: насадка душа
Купание под водопадом в вашем списке вещей, которые стоит сделать перед смертью? Следующая лучшая вещь — это 3D-напечатанная насадка душа (вероятно).
Крутая вещь для 3D печати №9: секретная полочка
Спрячьте ценные документы и заначку от любопытных взглядов на этой потайной полке.
Крутая вещь для 3D печати №10: ручка для банки
Усовершенствуйте пустые банки из-под варенья с помощью напечатанной ручки. Что может быть проще?
Крутая вещь для 3D печати №11: пластмассовый гаечный ключ
Полноценный пластмассовый гаечный ключ общего назначения. Собственно для завинчивания и вывинчивания по дому.
Крутая вещь для 3D печати №12: визитница
Крутая вещь для 3D печати №13: держатель туалетной бумаги в форме инопланетного захватчика
Сделайте вашу ванную комнату ярче с функциональной распечатанной моделью классического инопланетного захватчика… кхм, держащего вашу туалетную бумагу.
Крутая вещь для 3D печати №14: подъёмная платформа
Перед вами полностью собранная подъёмная платформа. Печатается целиком. Нет нужды возиться с кучей деталей. Регулируемая высота может использоваться для подъема или поддержки объекта приемлемого веса.
Крутая вещь для 3D печати №15: автопоилка для растений
Комнатные растения стали жертвой невнимания? ЗАБУДЬТЕ ОБ ЭТОМ. Распечатайте этот простейшую автоматическую поилку для растений, и ваша совесть останется чистой.
Крутая вещь для 3D печати №16: держатель для наушников-капелек
Мы тратим немало денег на покупку наушников на ходу, но недостаточно защищаем их при использовании. Ничего не опасаясь, спрячьте наушники в этом 3D напечатанном держателе.
Крутая вещь для 3D печати №17: ручка для пакета
Нам всем знакома эта ситуация. Тащишься домой из супермаркета, нагруженный пакетами с продуктами. Сила гравитации заставляет пластик врезаться в ваши ладони, я прав? ХВАТИТ. Напечатайте эти ручки для пакетов и навсегда забудьте о натертых ладонях!
Крутая вещь для 3D печати №18: подставка для планшета
Есть случаи, когда при работе со смарт-устройством необходимо освободить руки, например, при просмотре ТВ шоу или рецептов при готовке,. Эта простая подставка для поддержки планшетов с диагональю 7 дюймов и больше, годится как для портретного, так и для альбомного режимов.
Крутая вещь для 3D печати №19: автопоилка для растений №2
Еще одно хитрое изобретение для садоводческого искусства. Оно особенно подходит для кухонных растений. В следующий раз, когда вы купите свежую зелень для готовки, пересадите ее в это аккуратно устройство, и она останется свежей в течение всей недели.
Крутая вещь для 3D печати №20: дверной упор
Надоело, что дома или в офисе все хлопают дверьми? Тогда вам нужен БЕСКОМПРОМИССНЫЙ дверной упор. Легкий вес, безопасен для детей, предназначен для простой установки и простого изготовления на FDM 3D принтере. Создатель упора также утверждает, что устройство может использоваться для отражения зомби-атак, однако эта версия не была проверена.
Крутая вещь для 3D печати №21: скребок для лобового стекла
Если хотите легко и быстро избавиться от снега и льда на лобовом стекле вашей машины с помощью этого удобного скребка. Печатается без опоры, на конце имеется отверстие для шнурка.
Крутая вещь для 3D печати №22: регулятор расхода воды в поливочном шланге
Эта специальная насадка регулирует расход воды в поливочном шланге, около 2 л в минуту. Отлично, если в разгар лета у вас установлены ограничения на расход воды.
Крутая вещь для 3D печати №23: модульная полка для вина
Неважно, будь вы новичком или ценителем в мире вина, отличным решением для хранения благородного напитка станет эта модульная полка для винных бутылок WIRA. В соответствии с вашей коллекцией ее можно расширить (или сузить), печатая лишь необходимое количество модулей.
Крутая вещь для 3D печати №24: свисток для защиты
Крутая вещь для 3D печати №25: Держатель для наушников Apple
Крутая вещь для 3D печати №26: Держатель зонта для инвалидного кресла
Крутая вещь для 3D печати №28: Защита для диска
Крутая вещь для 3D печати №29: Форма для снежков
Крутая вещь для 3D печати №30: Защита для винной бутылки
Крутая вещь для 3D печати №31: Карманная пепельница
Крутая вещь для 3D печати №32: Кольцо-держатель для стакана
Крутая вещь для 3D печати №33: Стенд для пульта Apple
Крутая вещь для 3D печати №34: Держатель для ключей
Крутая вещь для 3D печати №35: Держатель столовых приборов для людей с ограниченными возможностями
Крутая вещь для 3D печати №36: Крышка для винной бутылки
Крутая вещь для 3D печати №37: Держатель для бумажного стаканчика
Крутая вещь для 3D печати №38: Кейс для лезвия
Крутая вещь для 3D печати №39: Держатель для детской бутылочки
Все мы любим создавать что-то своими руками. Будь то скульптура, картина или какой-то механизм - желание творить есть почти у каждого человека.
По этой причине вы решили собрать 3D-принтер своими руками или просто ради интереса читаете эту статью - неважно. Вы пришли куда надо, потому что здесь мы поэтапно разберемся, как создать 3D-принтер самостоятельно.
Крайне маловероятно, что вы читаете эту статью, не зная ничего о 3D-принтерах, однако если всё же вы не знаток в этой области, рекомендуем ознакомиться с другим нашим материалом. Вот в этой статье мы подробно рассказали, как работает 3D-принтер и рассмотрели его устройство:
Два пути сборки 3D-принтера своими руками. Плюсы и минусы самостоятельной сборки
Пожалуй, стоит начать с того, что самодельный принтер - это де-факто тот же самый 3D-принтер, что можно приобрести в готовом виде. Само по себе устройство и принцип работы абсолютно идентичны, поэтому единственное, что может их различать - индивидуальность сборки самодельного принтера и отличие конкретных комплектующих.
Есть два пути сборки 3D-принтера своими руками:
С использованием укомплектованного набора для сборки
Полностью самостоятельная сборка - усложненный вариант без инструкции и с большей ответственностью
Стоит понимать, что при одинаковом процессе сборки и полученном опыте в первом случае вы почти стопроцентно и без потери нервов на выходе получите работоспособный и приличный принтер.
В это же время при полностью самостоятельной сборке вся ответственность за возможные ошибки при выборе деталей , проектировке и не только, будет оставаться на вас. При этом само время создания увеличится в несколько раз за счет того, что в готовом наборе уже предусмотрено - например, диск с подготовленной электронной базой для принтера и полностью описанным процессом сборки. Впрочем, подробнее об этом поговорим чуть ниже.
Теперь перейдём ближе к теме и посмотрим, какие конкретно плюсы и минусы есть у самодельного принтера.
Плюсы
Более низкая стоимость в сравнении с готовыми вариантами
Вопрос цены не зря стоит первым в списке плюсов, потому как именно из-за экономии денег зачастую прибегают к варианту собрать 3D-принтер своими руками.
Цены на 3D-принтеры начинаются с 12 тыс. рублей, и в первых рядах наиболее выгодных позиций стоят именно наборы для сборки.
Кстати, ознакомиться с такими комплектами на нашем сайте можно здесь: Наборы для сборки
Стоит понимать, что речь идёт о полностью укомплектованных наборах. Конечно, при самостоятельном поиске комплектующих можно даже уложиться в бюджет до 10 тыс. рублей, однако насколько это будет оправдано - большой вопрос. Посудите сами: оптовые цены на детали для массового производства в любом случае ниже розничных экземпляров, поэтому основная накрутка денег происходит за сборку 3D-принтера. В готовых наборах эта накрутка будет минимальна по понятным причинам, а вот при экономии средств велик шанс покупки либо неподходящих компонентов, либо вовсе негодных для сборки.
Возможность кастомизации
При самостоятельной сборке 3D-принтера вы вправе выбирать, какие комплектующие и с какими характеристиками вам больше нравятся: стол для печати с подогревом или без, размер области печати, материалы каркаса и его конструкция, один экструдер или несколько и т.д. Естественно, заменить комплектующие можно и в готовом принтере, однако не всегда выйдет сделать это из-за конструкционных особенностей того или иного принтера.
Ценный опыт и знания
Не секрет, что информация, подкрепленная собственным опытом, самая ценная и запоминающаяся. Здесь это применимо: пожалуй, лучшего способа узнать устройство 3D-принтера, чем при его поэтапной сборке своими руками, не придумаешь.
Теперь перейдём к минусам.
Минусы
Процесс сборки
Да, никто и не говорит, что сборка 3D-принтера своими руками займет часик-другой. Вот только тут рассмотрение минуса кардинально разнится в зависимости от выбранного вами пути сборки: если вы выбрали набор, то особых трудностей возникнуть не может. Все детали заранее укомплектованы и подогнаны друг под друга, а сам комплект неизменно входит инструкция по сборке и прилагается электронный носитель для прошивки принтера. Прямо-таки прокаченный конструктор!
А вот при полностью самостоятельной сборке всё не так однозначно. Да, при ответственном подходе к делу можно свести все проблемы на минимум, однако сам процесс в любом случае будет длиться намного дольше в сравнении с первым вариантом за счет очевидных факторов: поиск и приобретение деталей, сбор информации, выбор схемы и прошивки принтера, подгонка деталей и т.д.. Ну а с возможными ошибками придется разбираться только вам. Естественно, в этом случае можно получить чуть больше информации и опыта в сравнении со сборкой готового набора, однако велик шанс вообще все испортить. Поэтому без опыта работы с 3D-принтерами и/или если вы не уверены в свои силах, полностью самостоятельную сборку выбирать вовсе не стоит.
Теперь вернемся к сути минуса. Возможно, придётся просидеть не один вечер за деталями, чтобы качественно и без косяков собрать рабочий 3D-принтер самому. С другой стороны, если человеку некогда этим заниматься, он бы изначально не рассматривал вариант со сборкой 3D-принтера своими руками. Поэтому если вы из тех, кто не боится этого дела - вам можно только позавидовать, ведь этот процесс уж точно подарит непередаваемые ощущения и опыт. А как потом будет приятно наблюдать за работой собственноручно собранного устройства!
Настройка принтера
Очевидная дополнительная работа, вытекающая из факта сборки принтера своими руками. Однако тут опять происходит расхождение: при сборке набора все детали заранее подогнаны друг под друга, что нельзя сказать про самодельный вариант. Поэтому и калибровка во втором случае будет сложнее.
Выбор прототипа 3D-принтера для сборки своими руками
Кинематика
Наиболее распространены в использовании филаментные и фотополимерные принтеры, однако в подавляющем большинстве случаев для сборки принтера своими руками выбираются FDM-принтеры, использующие в печати расплавленный пластик (филамент). Поэтому и рассматривать для сборки будем именно FDM-принтер.
Вкратце, суть данной технологии следующая: с помощью подвижных элементов конструкции происходит перемещение экструдера (и, возможно, стола для печати) по рабочей области в соответствии с заданным на электронном носителе образцом печати, при этом в экструдере происходит нагрев и выталкивание через сопло расплавленной пластиковой нити (филамента) на стол для печати, за счёт чего и происходит послойное создание модели.
Теперь по конструкции. По большему счету все принтеры различаются за счёт кинематики движения. Это может быть кинематика H-bot, CoreXY, Delta, конструкции с подвижным столом (Prusa, Felix, Cube) и др. Однако наиболее распространенной, в частности, для самостоятельной сборки, является кинематика 3D-принтера типа Mendel. Ее мы и рассмотрим.
Суть данной конструкции в следующем: по оси Y с помощью зубчатых ремней и шаговых моторов перемещается стол для печати. По оси Z с помощью винтовых направляющих перемещается рама, внутри которой находится механизм перемещения экструдера по оси X и, собственно, сам экструдер. Таким образом, слаженная работа всех вышеперечисленных узлов и приводит в действие процесс печати (изображение ниже для наглядности).
Принтер на фото: Anycubic Mega-S
Для самостоятельной сборки можно выбрать в качестве прототипа принтеры типа Mendel или Prusa, информации по которым вполне достаточно в различных источниках в Интернете.
Принтер типа Mendel
Электронная база принтера
На данный момент есть множество разнообразных способов снабдить принтер электронными “мозгами”, однако наиболее распространённый вариант это использовать плату Arduino (в частности, Arduino Mega 2560), установленную на специальный “шилд” (что-то вроде материнской платы, только для 3D-принтера) вкупе с драйверами мотором и др.
Arduino Mega 2560
Для прошивки понадобятся среды Arduino IDE и Marlin (последняя и является по сути конституцией принтера, задающей правила его работы). Для дальнейшей настройки удобно использовать программу Pronterface (о ней поговорим ближе к концу статьи).
При приобретении готового набора этапы прошивки также придется пройти, однако в этом случае все сопровождается инструкцией и все нужные файлы прилагаются к комплекту, так что ничего искать в сети не придётся.
Итак, предположим, вы выбрали мастер-модель и определились с прошивкой. Теперь перейдем к конструкции принтера.
Детали самодельного 3D-принтера. Приобретение запчастей для сборки принтера своими руками
Для знакомства с устройством 3D-принтера рассматриваются самые видные и понятные по функционалу узлы. В случае со сборкой принтера своими руками более правильно будет распределить элементы конструкции по группам схожести. В частности, такими комплектами эти составляющие зачастую и продаются, так что де-факто это список для покупок.
Однако даже при выборе готового комплекта не будет лишним прочесть этот пункт для общего развития в теме. Итак, приступим:
Корпус (рама, каркас)
При сборке самодельных принтеров в основном ограничиваются открытым корпусом. Поэтому основой для конструкции послужит рама. Ее можно собрать из металлических шпилек, металлопрофиля или просто вырезать из фанеры или листового металла на ЧПУ-станке или даже просто лобзиком (вспоминаем уроки труда в школе).
Пример самодельного корпуса для 3D-принтера
А вот и пример рамы из фанеры
Универсальный элемент конструкции 3D-принтера, шпильки - стальные прутья с нарезанной резьбой. Из шпилек может составляться основание принтера, на них крепятся ремни для перемещения печатного стола, а также шпильки используются как направляющие для перемещения экструдера по оси Z.
Вкупе с гайками они удобны для точной сборки конструкции 3D-принтера и легки в настройке, а их доступность и дешевизна не оставляют шансов остаться невостребованными для сборки 3D-принтера своими руками.
Приобрести шпильки можно практически в любом строительном магазине или рынке.
Рама принтера, собранная целиком из шпилек
Как видно на иллюстрации выше, шпильки скрепляются разнообразными по форме узлами крепления. Зачастую эти узлы и печатают на 3D-принтере, поэтому приобрести их на тематическом ресурсе также не проблема. Однако в зависимости от выбранных материалов и конструкции корпуса можно обойтись и более подручными средствами, например, металлическими уголками, той же фанерой и, в некоторых случаях, даже простыми пластиковыми стяжками.
Читайте также: