3 января в 20:20

История, как известно, имеет свойство повторяться. В августе мы уже писали на Хабре про волгоградского школьника Михаила Козенко, который собрал свой 3D-принтер. За прошедшие с той поры пять месяцев юный изобретатель поднаторел в своём деле и приготовил для нас очередной фото- и текстовый отчет. 





Всем тёплый привет из Волгограда! В августе прошлого года я уже рассказывал о том, как собирал свой первый 3D-принтер, и о том, как вообще мне в голову пришла эта идея. Если говорить кратко, то я постоянно занимаюсь разного рода проектами и несколько лет назад понял, что мне для дальнейших исследований и проектов просто необходим 3D-принтер. После этого я начал изучать соответствующие материалы по сборке 3D-принтера в домашних условиях. Понял, что могу использовать некоторые готовые комплектующие, что сначала логично собрать временную конструкцию, а потом напечатать с помощью получившегося устройства детали к новому, уже «нормальному», принтеру. Собственно, это типичный переход от принтеров, созданных по концепции RepStrap, к принтерам RepRap. 

Участвуя в обсуждениях на самых разных порталах и форумах, я, к сожалению, столкнулся с такой проблемой, что многие люди не знают или знают, но не понимают, что такое 3D-принтеры, RepRap, RepStrap, RepRap 1.0 (Darwin) и RepRap 2.0 (Mendel), давайте разберёмся в этих вещах.

Итак, что такое 3D-принтер? 3D-принтер — это периферийное устройство, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели. При этом очень часто процесс трехмерной печати называют быстрым прототипированием (Rapid Prototyping), так как 3D-принтеры изначально создавались именно для этого. Существует несколько основных технологий 3D-печати, более подробно о них можно прочитать в этой статье, а я только скажу, что использую технологию FDM (моделирование методом наплавления) в своём принтере.

В 2005 году Адриан Боуер, преподаватель машиностроения в университете Бата в Великобритании, основал проект RepRap (от англ. Replicating Rapid Prototyper — самовоспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов), целью которого стало распространение 3D-печати с помощью самовоспроизводящихся устройств. То есть вы можете попросить знакомого, имеющего RepRap-устройство, чтобы он воспроизвёл его вам. 3D-печать тут оказалась весьма кстати. В начале 2008 года появилась первая модель такого устройства, которая получила название RepRap 1.0 (Darwin), это был 3D-принтер, способный к печати многих пластиковых деталей для своей же конструкции. По форме он представлял из себя куб с термоголовкой, движущейся по осям X и Y, и рабочим столом, движущимся по оси Z. В 2009 году появилась вторая модель RepRap 2.0 (Mendel), она уже представляла собой призму с экструдером, движущимся по осям X и Z, и рабочим столом, движущимся по оси Y. Дальше от сторонних разработчиков-энтузиастов начали появляться разные модели принтеров, которые в основном являлись улучшениями первых двух устройств. На данный момент проект не сильно продвинулся в области печати электрокомпонентов, как планировалось, но, тем не менее, он очень сильно развил и продвинул 3D-печать в быту. Некоторые ныне крупные производители персональных 3D-принтеров в своё время вышли из проекта RepRap и пошли по пути коммерциализации. Многие люди, не имея в знакомых владельцев 3D-принтеров, стали создавать устройства для печати принтеров RepRap из подручных материалов и такой подход получил название RepStrap.


RepRap 1.0 (Darwin) 


RepRap 2.0 (Mendel)

Теперь вернёмся к моему проекту. После того, как я закончил свой первый принтер в начале августа, я сразу же начал работу над вторым принтером, ВолгоБот 0.1. Проектировал я его с таким расчётом, что при необходимости можно будет без особых трудностей переделывать и модифицировать его конструкцию. Компоновка осталась почти той же, что и у первого: принтер представляет собой куб с термоголовкой, движущейся по осям X и Y и позиционирующейся с помощью механизма под названием H-bot и рабочим столом, передвигающимся по оси Z. В моём принтере используется вид экструдера — Bowden-extruder. Рама принтера собрана из алюминиевого профиля квадратного сечения 25х25. В качестве направляющих используются полированные цилиндрические валы диаметром 8 мм и линейные подшипники LM8UU. В качестве термоголовки используется модель e3D v6. Электроника осталась та же: Arduino Mega 2560 + Ramps v1.4 + 4 драйвера A4988 + блок питания на 400 Вт и плата автономного управления принтером Smart controller. Прошивка тоже осталась прежняя — Marlin, но немного настроенная под конкретный принтер.

Я планировал закончить принтер к началу учебного года, однако к концу лета у меня был только спроектированный принтер, а его ещё предстояло воплотить в нечто материальное. Началась учёба в школе, и свободное время почти пропало, тем не менее, к началу октября принтер был почти закончен. Я попробовал его запустить, и… крах! Экструдер ни в какую не захотел работать, а мне нужно было через 3 часа выезжать в Санкт-Петербург! Поездка заняла две недели, зато после возвращения я все же разобрался в проблеме. Она заключалась в неправильно изготовленном термобарьере термоголовки. Из-за этого пластиковый пруток постоянно застревал в нём. Неделя безуспешной борьбы с проблемой не принесла результатов. Тогда было решено не экономить на экструдере и сразу купить английский оригинал термоголовки e3D v6, с которой, собственно говоря, и копируют китайские производители. Оригинал стоит почти 40 фунтов, и это, на мой взгляд, очень дорого — в Китае можно найти решения, которые намного дешевле, но это потребует долгого поиска и постоянных проб, пока не будет найден качественный и при этом дешёвый вариант. Справедливости ради отмечу, что за всё время использования новой термоголовки не было ни одной проблемы. 

Но закон подлости сработал и здесь: как только мой заказ отправили, у меня получилось заставить работать «старый» экструдер – пускай не идеально. Я напечатал корпус для электроники, и внешне принтер был закончен, в таком состоянии его пришлось показывать на телевидении. Когда в ноябре пришла термоголовка из Англии (с мармеладками в коробке, в качестве бонуса, да и вообще надо отметить, что изготовлена она на редкость качественно и добросовестно), я установил её (а мне опять, как на зло, менее чем через сутки надо лететь в Ярославль) и всё пошло просто отлично! Вернувшись через неделю, начал подбирать настройки и улучшать качество, немного переделал охлаждение печатаемой детали и в итоге к началу декабря с большим опозданием принтер был полностью готов.



И в этот предновогодний период начались, кажется, нескончаемые контрольные, в итоге я только успел разместить фото готового принтера в своём блоге на портале 3dtoday.ru.
В завершение моего скромного рассказа, пожалуй, повторю слова, сказанные мной в перовой статье:

«Моя история — это, скорее, не рассказ о каком-то школьном гении, который изобрёл велосипед, а просто доказательство того, что если есть желание и немного средств, то 3D-принтер сможет собрать каждый!»

Для воплощения в жизнь моего ВолгоБот 0.1 мне понадобилось:
1. Желание и чёткая цель получить в итоге удобное и надёжное устройство;
2. Некоторая сумма денег (для моего второго принтера понадобилась в сумме примерно 31 тысяча рублей);
3. Хорошая САПР и умение работать в ней (я использовал домашнюю версию КОМПАСа 3D и студенческую Autodesk Inventor);
4. Время на проектирование (мне понадобился месяц);
5. Время на сборку самого принтера (к сожалению, я не могу сказать его точно, так как попутно учился в школе и был в отъездах);
6. Время на настройку самого принтера (с учётом полученного опыта при создании первого принтера мне понадобилось всего 3 дня).

Я не собираюсь останавливаться на достигнутом, так как у меня есть ещё очень много идей, которые я хочу реализовать, например, переделать привод оси Z с винтового на ремённый. Очень интересно, что выйдет, поэтому я не прощаюсь! Если есть объективные замечания и критика, то буду искренне рад выслушать и обсудить. А пока, вот небольшое видео о моём проекте:

http://www.youtube.com/watch?v=sap_DMx0oHo

И вот небольшой фотоотчёт о проделанной работе:

3D модель ВолгоБот 0.1


Свет в начале 3D принтеростроительной дороги


Готовая рама принтера


Z-каретка


Только вперёд!


Каретка X


Напечатанная деталь для нового принтер


Ось X и каретка Y


Через 3 часа я поеду в Питер


Наладили печать, делаем корпус для электроники


В таком виде и на ТВ можно!


Ура! Пришла новая термоголовка!


Опять Ленин, но на этот раз напечатать его попросил одноклассник. Пластик АБС, сопло 0.4, толщина слоя 0.2

До новых встреч! В следующем посте, буквально через несколько дней, я покажу, как можно будет напечатать на 3D-принтере обложку книги «Простая наука». Почему именно этой книги? Потому что ребята из этой компании помогли мне попасть на Хабр полгода назад, а теперь — и на Гиктаймс. 

Прим. авт.: сразу отвечаю на возможный вопрос: у Миши Козенко (/geektimes.ru/images/bg-user2.gif" target="_blank">http://geektimes.ru/images/bg-user2.gif); background-attachment: initial; background-size: initial; background-origin: initial; background-clip: initial; background-position: 0px 60%; background-repeat: no-repeat;">kozenkomichael99) после нововведений на Хабре аккаунт не позволяет писать материалы, равно как и на Гиктаймс. Поэтому, как и в августе уже прошлого года, материал мы публикуем в наш блог, а в комментариях к обсуждению подключиться сам Миша в надежде, что ему кто-то даст инвайт (у нас, к сожалению, нет рейтинга для предоставления ему такого презента).