Urd MkI

Итак, прошу любить и жаловаться, наш серийный трехмерный принтер, годный для повторения в более или менее квартирных условиях. Имя Urd, фамилия Mendel, версия 1.0.

Urd, серийный номер 1

Urd, серийный номер 1, печатает деталь для серийного номера 5.

Характеристики устройства

  • Линейные размеры: 54х54х85 см (с катушкой). Urd почти полностью квадратный при виде сверху. Механизм катушки совершенно опционален и, естественно, может быть заменен.
  • Масса: Около 10 кг. Urd тяжелее большинства своих родственников, что с одной стороны положительно сказывается на жесткости и устойчивости к вибрациям, а с другой стороны отрицательно скажется на стоимости почтовой пересылки.
  • Размеры рабочей области: 210х210х150 мм. Вообще, по X есть еще сантиметр запаса, а по Y целых пять, но стол по различным соображениям квадратный. Размер рабочей области по Z зависит от положения стола после калибровки и меняется от 140 до 150мм.
  • Сырье: Используется пруток ABS круглого сечения, диаметром 3 мм. Теоретически возможна печать нейлоном, полиэтиленом, и многими другими термопластиками без изменения конструкции.1  Возможна простая переделка механизма экструдера для круглого прутка диаметром менее 3мм.2
  • Точность: Комплектуется соплом 0.5 мм, годным для слоев толщиной от 0.35 до 0.6 мм. Сопла достаточно легко меняются. Разрешение по горизонтали — 64 шага на миллиметр, т.е. 0.016 мм. Разрешение по вертикали — 720 шагов на миллиметр.
  • Скорость работы: По X/Y – 65 мм в секунду по прямой, 91 мм в секунду по диагонали. В настоящий момент в штатной прошивке не реализовано ускорение-торможение, при котором скорость можно будет увеличить до 200 мм/с. Скорость перемещения по Z – 2 мм/с.
Кронштейн мотора Z

Кронштейн мотора Z, размеры 125x54x20 мм.

Для приведения понятия “скорость” в более практический контекст, приведем пример. Эта деталь — кронштейн мотора Z, имеет размеры 125x54x20 мм. С плотностью заливки 20% и толщиной внешней стенки 1.8мм она печатается за 92 минуты,3 на что уходит 6.14 метров прутка.

Отличия аппарата от дальних и ближних родственников

  • Аппарат разработан с учетом того что на Руси подшипники много дешевле моторов — в отличие от Менделя Прюши, вместо пятого мотора используется ременная передача. В качестве направляющих используются трубы диаметром 16мм, которые можно добыть, например, в мебельных магазинах. Вообще, применено в основном то, что удалось добыть у нас — а следовательно, повторить его у нас будет легче.4 Основной конструкционной шпилькой является шпилька M10, что повышает прочность и жесткость аппарата.
  • В отличие от всех прочих аппаратов родственных Менделю, Urd скомпонован в виде прямоугольника с минимумом выступающих частей, с целью минимизировать шансы зацепиться за него рукавом и стащить на пол, что в тесных квартирах неизбежно. Дальше одного сантиметра из него ничего нигде не торчит, окромя катушки. Теоретически, для него можно сделать почти полностью закрывающий его, не мешающий работе кожух.5
  • Urd снабжен натяжителями ремней, позволяющими осуществлять точную регулировку натяжения не устраивая цирка с частичной разборкой чтобы добраться до зажимов.
  • В отличие от большинства представителей семейства Менделей, аппарат при правильной настройке развивает скорость печати до 84 мм/с по диагонали без применения ускорения-торможения моторов, против в среднем 45 мм/с по диагонали у прародителей. 84 мм/с скорости — это место на котором мы сказали “пока хватит”, реальный предел скорости надежной работы не известен, и зависит от свойств пластика.6
  • Электроника являет собой мутант RAMPS, собранный на основе Seeeduino Mega, который в России по какой-то причине заметно дешевле Arduino Mega и чаще встречается в продаже. Плата изначально рассчитана на подключение ЖК-индикатора и пьезодинамика, которые входят в комплект. В отличие от большинства репрапов, Urd снабжен полным комплектом из шести датчиков осей.
  • Конструкция экструдера подразумевает легкую сборку-разборку для чистки. Чтобы прочистить засорившийся вал, достаточно отстегнуть одну пружину из двух, оттянуть затвор, и вынуть модуль драйвера вместе с шестерней. Конструкция также предусматривает замену сопла для чистки в случае засора или для изменения диаметра выходного отверстия.
  • Аппарат снабжен зондом на оси Z, в стиле впервые предложенного nophead, что позволяет класть на стол поднос любой толщины не меняя конфигурации — положение верхней плоскости стола определяется автоматически. Если вы хотите напечатать предмет, намертво приварив его к листу оргстекла сразу при печати, вы можете сделать и это, и ничего подкручивать не потребуется.
  • Мы намерены тщательно блюсти GPL и знаем, кому обязаны основными идеями, несмотря на то, что все детали мы рисовали с нуля. Это не потребительский проект с заваренным капотом. Полный комплект STL-файлов, из которых можно напечатать пластиковые детали, Eagle-файлов, из которых можно сделать печатные платы, чертежи точеных деталей и исходный код прошивки — лягут в этот блог, на Github и Thingiverse, как только будут подготовлены к публикации. Электроника рассчитана на то, что вам захочется что-то к аппарату прикрутить: на плате предусмотрены разъемы расширения и разведены ножки I2C и последовательные порты.

Предварительные расценки

Цена аппарата в собранном и укомплектованном виде —  35 тысяч рублей, включая блок питания и все необходимые для подключения провода.

В настоящее время мы предлагаем аппарат только в собранном виде, потому что не готова инструкция по самостоятельной сборке, а отдавать без инструкции не позволяет совесть. Номер первый из опытной партии из пяти штук останется у нас для производственных нужд, номер второй уже обещан одной из московских школ. Оставшиеся три мы готовы предложить потребителю по мере сборки. В Москве доставим сами, иногородним пересылка за счет получателя. Желающим просьба не отмечаться в комментариях, а писать на rn3aoh.g+urd@gmail.com.

После этого, мы намерены предложить аппарат в виде полного набора деталей или на выбор отдельные узлы в сборе и кусками. Полный набор деталей вместе с электроникой и моторами мы намерены предложить за 27 тысяч рублей.  Мы естественно будем продавать пластик, заказывая его оптом — поставщикам пластика неудобно работать с партиями менее ста килограммов.

Печатать детали для иных конструкций не будем, простите великодушно — поддерживать больше одного набора достаточно сильно различающихся деталей пока выше наших сил. К счастью, это делают на Руси и без нас. Насчет возможности печати деталей “вообще” на заказ надо будет еще подумать, она действительно существует, но исчисление стоимости заказа несколько неочевидно.

  1. Сразу предупреждаем – и напишем это еще неоднократно где только можно – что хотя конструктивно аппарат позволяет использовать для печати поливинилхлорид (ПВХ), и давиться он будет, мы настоятельно рекомендуем этого не делать, из-за выдающейся ядовитости продуктов сгорания данного пластика.
  2. Для прутка толще 1мм дело ограничится заменой фторопластовой трубочки.
  3. Без учета времени предварительного разогрева стола. Стол разогревается с комнатной температуры до рабочей за 10-15 минут.
  4. Например, наш основной подшипник калибра 6200 используется во множестве автомобильных генераторов.
  5. Практически, мы еще не придумали как бы это делать половчее.
  6. Сколько удастся получить когда в прошивку будет таки дописан разгон-торможение – трудно сказать, но думаю, до 280 мм/c холостого хода по диагонали легко. Максимальная скорость собственно печати все-таки больше зависит от вязкости пластика.