О горячем столе

Продолжаем цикл публикаций о тонкостях трехмерной печати. Как было сказано выше, ABS — пластик достаточно капризный. То бишь, он норовит свернуться в трубочку при первой же возможности по мере остывания. Поскольку успех печати в значительной мере зависит от того, чтобы пластик оставался там, куда его положили, требуются какие-то меры чтобы его там удержать.

Читать далее

Реология наносит ответный удар

Итак, начнем рассказывать о том что получилось по порядку…

Как было сказано выше, последний месяц мы усердно печатали новую, ременную машину, которая печатает приблизительно в десять раз быстрее Мёбеля.1 Поскольку рисовал я ее в основном с оглядкой на конструкцию Йозефа Прюши (Josef Prusa)2 по ходу дела, потребовалось напечатать преизрядное количество весьма габаритных деталей. Они довольно габаритные и у самого Прюши, но в нашем случае, в связи с тем что трубы-направляющие имеют диаметр 16мм, а за основной размер подшипников мы приняли калибр 6200, вслед за трубами и подшипниками увеличилось и все остальное, и детали тоже.

Читать далее

  1. Если получится допинать ногами прошивку на предмет ускорения-торможения, теоретический предел скорости составляет порядка 150мм/с, т.е. в 25 раз быстрее чем может Мёбель.
  2. Русскоговорящие обычно транскрибируют его фамилию «Пруса», что неправильно. Он чех, из Праги.

Так закалялась сталь, или занимательная реология

Недавно я уже писал про наши приключения с металлическими соплами. К сожалению, на этом приключениям было не суждено закончиться, потому что мы не учли некоторые особенности динамики жидкого пластика в сопле. А могли бы, потому что nophead писал о них довольно давно, но этот постинг с описанием этих тонкостей я нашел довольно поздно.

Читать далее

Технологичность

После того, как был напечатан пластиковый экструдер, мы обнаружили, что инерция волокна слишком высока, и Мёбель сопливится. То бишь, между подачей команды на выдавливание волокна и повышением давления в расплавной камере проходит слишком много времени, что не было бы так вредно, если бы между остановкой и откатом волокна назад и спадом давления не проходило бы такое же время. В этот период, струна все еще капает, а головка уже находится там, где струны быть не должно, и образуется сопля. Это не сказывается на прочности детали, но снижает точность формы внешних поверхностей и требует дополнительной обработки после окончания печати, что не может не раздражать.

Читать далее

Немного теории

Все эти вопросы и высказывания были найдены в разнообразных комментариях по поводу первого постинга про Мёбель. Обо всем этом мы уже говорили между собой, и сейчас я попытаюсь ответить на эти вопросы для всех желающих.

Читать далее

И снова о Мюнхаузене и волосах

Те, кто внимательно смотрел на фотографии, заметят что первый механизм экструдера был сделан из алюминиевого уголка, и что их там вообще-то не один а два разных. Как и прочие компоненты Мёбеля, самый первый вариант был сделан на глаз и от балды, в надежде взять высоту с разгону. Фокус не прошел, стало понятно что без подшипников не обойтись, после чего были нарисованы чертежи, и на тех же шестернях, все еще из оргстекла, был сделан второй вариант.

Второй вариант подразумевал что подшипники крепятся к базовому уголку узкими ушками из алюминиевой планки. Все бы ничего, но пружина прижимного подшипника выдавливала их за ось, что приводило в конце концов к заклиниванию — в конце концов их пришлось и вовсе подпирать деревянными клинышками. После нескольких неудачных попыток обойтись малой кровью и заменить ушки на цельную напечатанную деталь, мы плюнули и решили напечатать новый экструдер целиком. Если печатные шестерни для второго варианта были сделаны в основном из экспериментальных соображений, то в новом, цельнопечатном варианте экструдера, все было пересчитано и напечатано по новой.

Полный комплект пластиковых деталей нового экструдера -- шестерня с 39 зубьями, шестерня с 11 зубьями, корпус, прижимной блок, шайба.

Полный комплект пластиковых деталей нового экструдера — шестерня с 39 зубьями, шестерня с 11 зубьями, корпус, прижимной блок, шайба.

Это очередная вариация экструдера Wade, перерисованная заново с учетом того что мы собирались воспользоваться уже имеющимися подшипниками большего калибра, и того что крепить его надо на стоящую вертикально каретку. В связи со все еще никакой скоростью винтовой механики, на печать ушло более двух суток.

Новый пластиковый экструдер в работе.

Новый пластиковый экструдер в работе.

Тем не менее, мы его таки напечатали, и на текущий момент это самое большое изделие изготовленное на Мёбеле целиком. Теперь очередь за основными компонентами ременной машины.

О точности и разрешении

Вообще, я никак не ожидал что наша скромная конструкция получит такую широкую известность. Для собранного на коленке первопрототипа, который, по хорошему, ничем не интереснее аналогичных образцов тех, кто это уже делал,1 счет прочтений на десятки тысяч — неоправданно много. Можно проанализировать все комментарии, изложенные по ее поводу в разных местах, но мне, честно сказать, некогда их считать, да и не такая уж репрезентативная выборка — гораздо интереснее узнать что думают те, кто предпочел ничего не говорить, но этих посчитать трудно именно потому, что они молчат.2

Поэтому, позвольте мне поговорить об одном вопросе, который поднимался за это время довольно часто, а именно, о точности и о разрешении печати. Точность всякого сложного механизма — понятие суммарное, она складывается из возможных ошибок самых разных его элементов. Давайте рассмотрим их подробнее в применении к Мёбелю…

Позиционирование головки в пространстве осуществляется при помощи системы винт-гайка с резьбой с шагом 1мм на виток, которую крутят моторы с 1.8 градуса на шаг в режиме 4-кратного микрошага, т.е. они способны, по крайней мере теоретически, если они не теряют шаги, перемещать головку на 0.00125мм за шаг, но не менее. Сколько точности мы теряем благодаря тому, что любой из них может дать сбой на один шаг независимо — не знаю, но давайте предположим, что мы можем осуществлять позиционирование головки с точностью до 0.01мм, с учетом прогибов осей и прочих нелицеприятных эффектов. Это же, заодно, должно покрыть нерегулярность резьбы, которая особенно высокой точностью не отличается — хотя мы ее не руками нарезали, все-таки фабричная.

Позиционирование их в пространстве осуществляется относительно машинного нуля, положение которого исчисляется при помощи оптодатчиков. Сами оптодатчики не гуляют, и флажки которые их перекрывают — тоже, но процесс выхода на машинный ноль осуществляется с разгона, и реальная точка остановки каретки может варьироваться в пределах 0.2мм. Чтобы этого не было, въехав в датчик, каретка откатывается от него и медленно наползает второй раз, для чего пришлось радикально ковырять прошивку.3 Это снижает ошибку позиционирования относительно машинного нуля до 0.015мм.

Теперь внимание, самое интересное.

Диаметр сопла — 0.4-0.45мм. Чтобы точно его измерить, нужен мерный щуп, которого у нас нет, поэтому точнее мы просто не знаем. Толщина слоя задана как 0.35мм.4 В расплавную зону высотой около 15мм опускается стержень пластика, толщина которого 3.0мм плюс-минус 0.2мм. Скорость истечения пластика из сопла, а значит и ширина получаемого волокна, зависит от объема истекающего пластика, высоты сопла над столом, вязкости пластика, которая зависит от температуры, причем нелинейно…5 … отклонение волокна от точки истечения зависит от всего этого, плюс еще случайных процессов происходящих в расплаве.

Давление в сопле при этом зависит от толщины стержня6 и химических свойств пластика, которые могут меняться от партии к партии, что уж там говорить про отдельные сорта.

В общем из всех этих параметров мы можем сколько-нибудь внятно контролировать лишь малую часть, а некоторые зависят от неизвестных переменных. В результате, совершенно все равно что шестерня экструдера навинчена на болт, и неточно попадает во вторую, или что болт шатается внутри подшипников на которых крутится — разницы ни малейшей. Реальная точность укладки пластика измеряется в десятых долях миллиметра, а отнюдь не в сотых.

При таком раскладе, совершенно все равно что мы используем строительные шпильки, потому что любое искажение которое они могут внести сожрет какая-нибудь другая неточность.

Существуют ли резервы, может ли оно печатать глаже? Да, естественно, только конечно же, не эта тумбочка, а более аккуратное устройство. Для начала, можно уменьшать диаметр сопла и уменьшать диаметр прутка, а потом соответственно и увеличить точность всех остальных элементов. Надо стабилизировать свойства пластика и установить их зависимость от параметров окружающей среды.7 Как это скажется на скорости? Она естественно уменьшится. Можно ли это скомпенсировать? Не вопрос, можно, например, печатать из десятка сопел одновременно, как это делают струйные принтеры. А можно двигать сопло быстрее, и это проще чем делать десяток сопел…

На что тогда годится эта тумбочка?

Напечатать детали для более точного и быстрого устройства, которое и будет использоваться по факту. Детали, которые изготавливать вручную слишком долго и муторно. Зачем и делалась. Свисток и прочая ерунда — просто тестовые объекты.

А вы как думали?

  1. Пусть и в дебрях далекой-далекой Буржуиндии.
  2. Лично я был удивлен, что для стольких людей была сюрпризом даже сама технология.
  3. Правильнее было бы сделать так, как делает EMC2, и отлавливать момент когда датчик открылся, а не когда он закрылся — но для этого ее пришлось бы ковырять гораздо глубже.
  4. Сначала было 0.4мм, но на 0.35 получается лучше.
  5. Точность измерения температуры, кстати до полуградуса, но нелинейность датчиков Pt1000 пока игнорируется, просто потому что я не знаю какая она. И расхождение температуры на датчике и температуры внутри расплава тоже точно неизвестно.
  6. Стержень работает как поршень. Чем больше зазор тем меньше давление. Это компенсируется вязкостью, а вот насколько — отдельная сказка…
  7. Следует сказать, что в обычной двумерной печати много лет шла война за стабильность свойств тонера, и только относительно недавно она более или менее закончилась.

Нанотехнологии наносят ответный удар

Я уже упоминал в комментариях к постингу про приснопамятный конструктор «Кулибин» про то, что намерен использовать его для изготовления настоящего трехмерного принтера.

Так вот, пришла, пожалуй, пора рассказать о некоторых подробностях этой эпопеи, отнявшей у нас более двух месяцев, но увенчавшейся наконец успехом. То бишь, мы уже не просто возимся с этим чудовищем, но просто отправляем детали на печать, не особенно об этом размышляя и получая более или менее ожидаемый результат.

Читать далее