Как пихает бабочка, или сложности простого экструдера

Цена: $27.22

Небольшой отчет о покупке и установке комплекта экструдера для 3D принтера. Для тех, кто хочет добавить цветную печать в свой принтер. Давно назрел апгрейд 3D принтер, особенно хотелось попробовать цветную печать — обзавестись двойным экструдером на принтере Tevo Tarantula. В свое время не было в наличии версии Large и Dual, взял просто Large, но с прицелом, что когда нибудь… Но это когда-нибудь настало. Заранее были приобретены комплекты для апгрейда: механизм подачи (extruder coolend) с высокомоментным двигателем, а также «горячая» часть — специальный радиатор с двумя каналами для двух цветов пластика. В комплекте были нужные провода, нагреватели, термодатчики. Для доработки потребуется: — высокомоментный двигатель. То есть шаговик, который будет крутиться не быстро, но точно. А момент нужен, чтобы «продавливать» пластик через сопло. И если сопло стоит 0,8 мм, то высокий момент не нужен, то для маленьких сопел с отверстием 0,3…0,2 мм нужен обязательно, момент возрастает в несколько раз. Как вариант — использование двигателя с редуктором. — набор для механизма экструдера. Это прижимы, ролик, зубчатое колесо, пружина, фланцы. — скоба крепления двигателя. — провод подключения двигателя. Обычно правда сразу идет в комплекте с двигателем. — если на плате отсутствует выход под второй (третий) двигатель экструдера, то необходимо будет купить разветвитель-адаптер 2-in-1 для установки драйвера нового двигателя. — трубка подачи пластика (тефлоновая трубка OD=4/ID=2, то есть внешний диаметр 4 мм, внутренний 2 мм. трубки с внутренним диаметром 4 мм обычно идут не для 1,75 прутка, а для 3мм прутка) — трубка «боудена». для «горячей части»: — два радиатора Е3D или один двойной. — два нагревательных блока — нагревательные картриджи и термисторы. — вентилятор обдува термобарьера. для сборки и настройки: — прямые руки — модифицированная прошивка — настройка и калибровка. Учитывайте расстояние между соплами. Учитывайте, что по X и Y осям второй хотэнд чуть «съел» расстояние. Сопла должны быть на одном уровне (по высоте). Даже 0,1 мм имеет значение на итоговое качество печати. Для дельта принтера два сопла очень тяжело калибруются. Несколько слов про популярные микширующие/двойные Хотэнды. Это так называемые Химера и Циклоп. Химера (Chimera) — это глубокая модификация E3D хотэнда с плоским радиатором, двумя входами (фланцы) и двумя нагревательными блоками. Циклоп (Ciclop) — аналог Химеры, тот же радиатор и два канала, но общий нагревательный блок и одно сопло. Внутри блока два канала сводятся в один Смена пластика происходит ретрактом одного прутка и подачей другого. Минус — пластики должны иметь близкую температуру плавления, так как нагреватель один, общий и общий термодатчик. То есть «подружить» PLA и, например, ABS не получится. А вот ABS и HIPS — вполне. Соответственно не подходит для печати поддержек PVA пластиком, так как PVA имеет низкую температуру плавления и при 200-210° С уже перегревается и получается пробка в канале. Есть еще Diamond hotend, заострять внимание на нем не буду, так как кроме нестандартного сопла на 0,4мм за бешеные деньги они не могут ничего предложить. Итак, решено было взять комплектом все, перестраховываясь от различных несовместимостей и дополнительного ожидания. Был заказан комплект механизм подачи+двигатель и отдельно комплект двойного экструдера. Характеристики комплекта MK7/MK8 All Metal Remote Extruder Kit Диаметр прутка — 1,75 мм Материал механизма — анодированный алюминий ( «7075 авиационный» сплав) Размещение: Слева, справа, по центру. — 2 фитинга для PTFE трубки с диаметром 4 мм — кабель подключения двигателя — двигатель 17hd40005-22b — U-ролик 624ZZ — скоба крепления — MK7 зубчатое колесо с проточкой — шестигранник — пружина — комплект винтов. Теперь чуть более подробно про купленный комплект. Пришло все в простом пакете и в пупырке. Посылка достаточно тяжелая. Огромный плюс — фуллметалл, то есть отсутствие пластиковых деталей в механизме экструдера. Почему плюс — потому что в моей уже люфты (выработка), плюс повреждено пластиковое крепление. Перепечатывал, но не торт. Лучше пусть все будет металлическое. Так что при доставке ничего не пострадало. Распаковываем смело! Маркировка высокомоментного шагового двигателя. Зубчатая шестеренка с проточкой.Дополнительная информация для тех, кто хочет купить по отдельности комплектДвигатель 17hd40005-22b Характеристики Сравните с характеристиками «обычного» 17HS4401 Далее механизм. Бывает трех видов: для установки слева, справа, по центру. Отличаются фрезеровкой на «ручке» — рычаге, на который нажимают при заправке пластика. Можно оценить, если знаете уже место расположения экструдера. В этом комплекте идет прямая зубчатая шестерня, если братьс проточкой, то это еще плюсом. Можно взять вот такой кит ХотэндДвойной радиатор И к нему блок типа циклоп Плюс термистор, нагревательный картридж, фланцы для пластика, трубка. Можно на радиатор установить не блок-циклоп, а обычные блоки типа volcano, две штуки. Только трубки-горловины нужны без резьбы. Вот такие Основное все. ИМХО, дешевле купить все в наборе, с нагревателями, термисторами и вентилятором. Начинаем собирать комплект. Тут дело не хитрое. Устанавливаем шестерню. Потребуется с шестигранник на 1,5. Далее в таком порядке: скоба-основание-рычаг-пружина. Естественно скоба сначала крепится на нужное место принтера, иначе у вас не будет возможности закрепить, так как пазы окажутся под корпусом двигателя. Для наглядности я соберу сначала без установки на принтер. Обратите внимание на разную длину и диаметр винтов. Каждый предназначен для своего отверстия. Далее устанавливаем рычаг и пружины Получилось как то вот так. Затем прикручиваем фланцы для прутка Вот фотография комплекта до «примерки» Примеряем к принтеру. На принтере сейчас штатно установлен простой экструдер с модифицированный E3D (который имеет трубку до самого сопла). Для установки хотэнда Циклоп потребуется заменить каретку оси Х. Для окончательной установки мне еще предстоит напечатать крепление для экструдера, либо найти удобное положение скобы для крепления на профиль 2020. Итак, несколько слов о модификации прошивки Tevo Tarantula. Заходим в онлайн конструктор прошивки Repetier-Firmware configuration tool И сразу же загружаем свой Configuration.h. Мы получаем возможность модифицировать заведомо рабочую прошивку своего принтера. На четвертой вкладке «Tools» нажимаем «добавить экструдер». По умолчанию у нас только один, Extruder0. Добавляем Extruder1. И конфигурируем его. Указываем pin по необходимости. Обратите внимание, что если у вас микширующий хотэнд с одним нагревателем и одним термистором, это тоже необходимо указать в прошивке. Нагреватель0 и Темп0 для основного экструдера. Если отдельный блок нагревателя у второго — то указываем Нагреватель2 и Темп2 для второго экструдера. Далее сохраняем, заливаем в принтер и пробуем. В управляющей программе либо с дисплея даем задание на подачу N мм прутка. Например, 100 мм. И затем измеряем результат: могло вылезти больше или меньше. Учитываем разницу, вводим поправочный коэффициент в прошивку и перепроверяем еще раз. Операцию лучше всего проводить со снятой трубкой боудена. Вот сюда в файле Configuration.h в разделе «default settings» прописываем количество шагов DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT для экструдера (четвертое значение, первые три — оси Х, У, Z). Высчитываем поправочный коэффициент и заносим. Например, выдавило больше чем надо, не 100, а 103 мм. Делим 100/103, полученный результат заносим в прошивку. Сохраняем, компилируем, заливаем, проверяем. Дополнительная информация — расчет количества шагов экструдера В группе FB есть некоторые публикации на эту тему (там же и свежие прошивки Dual), а также каретка для двойного хотэнда для оси Х.Есть задумка провести аналогичную операцию с дельта принтеромА конкретно, установить комплект для цветной печати вот такой Самый «недорогой» по стоимости — это комплект из двух простых E3D. Но есть и другая мысль: сделать вот такой, чтобы не перетежелять голову у дельты. Это V-twin хотэнд, вернее радиатор для хотэнда. Вовнутрь вкручивается стандартная трубка-горловина (Throat) M6, а после — обычный нагревательный блок. Смена прутка осуществляется большим ретрактом. Плюс конструкции — компактность. Минус — остатки пластика в сопле, потребуется «строить башню», для прочистки, а это умеет не каждый слайсер. Ну и на настоящий момент большая сложность — правильно отрисовать корпус эффектора для печати, чтобы не потерять функционал, заложеный изначально в Micromake D1, а именно: автокалибровку нажатием сопла (усилие передается через рычаг на концевик), и обдув сопла — воздуховод с узким плоским обдувом, который как «воздушный нож», мощным потоком охлаждает пластик, позволяя выполнять сложные построения типа «мост» без каких либо проблем. Вот ссылка на корпус эффектора. Пока загвоздка или отрисовать его, или найти в CADе, чтобы можно было изменить «под себя». Механизм подачи тоже примерил. Очень удобно на дельте размещать вверху, либо по разным вертикальным стойкам. Про софт сейчас рассказывать не буду, там и так для целой большой статьи. Скажу, что поддержки другим пластиком умеют практически все слайсеры, а вот микшировать — бесплатные не умеют. Выход — скачивать готовые stl модели в цвете или «покупать» S3D. У меня принтер еще в достройке/настройке… …но по традиции — двухцветная киса, с thingiverse Доброго вам времени суток, уважаемые гики и сочувствующие! Согласно результатам голосования в моей предыдущей публикации хочу начать серию публикаций про строительство простого и недорогого, но быстрого и надёжного 3D принтера. Почему просто не купить? Причина проста: ни один из доступных по цене (до 300 евро) принтеров не обладают необходимой суммой параметров из коробки, а идея покупать устройство с необходимостью значительной переделки меня не слишком вдохновила. Поскольку описание постройки принтера целиком потребует слишком много букв и других символов, я буду описывать его функциональные блоки по отдельности. При этом подходе можно значительно более глубоко описать особенности отдельных узлов конструкции. Наиболее важную часть принтера, а именно хот энд, я описал в своей предыдущей публикации. Настала пора переходить к самому неоднозначному узлу: приводу экструдера. Итак, начнём. Немного лирики: я мечтал о быстром принтере. Наблюдения за мытарствами соратников по увлечению убедили меня в том, что таскать механизм привода экструдера вместе с мотором, хот эндом и вентилятором с ускорениями до 10 000 мм/с² и скоростями до 200 см/с — плохая идея, вследствие чего спасителем гиганта мысли был назначен bowden экструдер. Принцип работы прост: жёстко закреплённый на раме привод проталкивает филамент в хот энд через длинную фторопластовую трубку. Преимущества этого типа хотэнда связаны с облегчением собственно печатающего узла: меньшая нагрузка на несущие шины, моторы, подшипники, меньшая вибрация, и т. д. Недостатки также имеются: дополнительное сопротивление для филамента, худшая реакция на изменение скорости подачи филамента, трудности с настройкой ретракции, и т. д. На рынке присутствуют множество моделей экструдеров, зачем мучаться с созданием собственной конструкции? А затем, чтобы экструдер удовлетворял следующим требованиям: компактность, простота, точность, надёжность. Компактность и простота: необходимо исключить из конструкции привода экструдера редуктор, перейдя на прямой привод (зубчатое колесо прямо на валу шагового мотора). Кроме того, я исключил прижимный механизм с пружинами. При этом я руководствовался следующими соображениями: для достаточного сцепления с филаментом зубцы приводного колеса должны погрузиться в вещество филамента, при применении пружинного прижима глубина погружения зависит не только от упругости пружин, но и от температуры и типа филамента. Если же прижим установить жёстко, то зубья будут погружаться всегда на одну и ту же глубину, что уменьшит опасность проскальзывания зубчатого колеса и остановки печати. Для увеличения момента силы, прикладываемого к филаменту, возьмём зубчатое колесо минимального диаметра, на сегодняшний момент это MK8. Какое же усилие может развить обычный NEMA17 с таким колесом? К примеру, возьмём мотор с крутящим моментом 0,5 Нм. Что означает это число? Проще всего это можно объяснить так: если на ось мотора прикрепить невесомое колесо с радиусом один метр, то на ободе этого колеса мотор сможет развить тягу в 0,5 Ньютон, (примерно соответствует силе притяжения, действующей на 49 грамм массы вблизи поверхности нашей планеты). Это огорчительно мало. Ситуация меняется в корне, если мы будем снимать усилие со значительно меньшего радиуса. Премер для МК8: диаметр по зубцам 7 мм, соответственно радиус 3,5 мм. Усилие на зубцах будет настолько же выше, насколько 3,5 мм меньше пресловутого метра. 1000/3,5 ≈ 285 раз. Посмотрим, что это нам даст: 0,5 Нм*285 = 142,5 Нм или условные 13,965 кг тяги. Как говориться, комментарии излишни. Конечно, в режиме микростеппинга эта цифра снизится до 99,75 Нм и 9,775 кг соответственно. Эти расчёты верны только для качественных моторов, в случае китайских моторов эти числа смело можно половинить или даже делить на три.Точность. Какой же должна быть точность привода? Давайте посчитаем необходимую точность для абсолютно стандартного случая: диаметр дюзы хотэнда 0,3 мм, печать слоем 0,1 мм, разрешение принтера 0,1 мм во всех осях. Отношение 1,75 мм филамента к диаметру 0,3 мм дюзы хот энда: 34,03. То есть, чтобы получить 0,1 мм экструзии из дюзы 0,3 мм, необходимо протолкнуть в хотэнд 0,1/34,03 = 0,00294 мм филамента диаметром 1,75 мм. Зубчатое колесо МК8: диаметр по насечке 7 мм, длина окружности 22 мм. Количество шагов для зубчатого колеса МК8, чтобы обеспечить экструзию длиной 0,1 мм из дюзы 0,3 мм: 22/0,0171 = 7483 Стандартное количество шагов шагового мотора: 200 Необходимый микростеппинг: 7483/200 = 37,415. Округляем до ближайшего стандартного значения, т. е. до 32. Конечно, некоторая неточность будет присутствовать, и лучше применить 1/64 микростеппинг. Если драйвер не способен на этот подвиг, можно применить мотор с 400 шагами на оборот. Обновлено: вышеприведённые расчёты были проверены и скорректированы на основе благожелательной и конструктивной критики камрадов mdsa и Andy_Big, за что им огромное человеческое спасибо 🙂 Итак, все эти прикидки и расчёты привели к созданию следующего прототипа: Следует отметить, что в прототипе использовалось зубчатое колесо МК7, ибо, судя по времени доставки, МК8 китайцы несли мне пешком, преодолевая тяготы, лишения, глад и хлад. Жаль, что фото цельнометаллического протопрототипа, с помощью которого была напечатана пластиковая деталь прототипа, не сохранилось. С помощью этого прототипа был изготовлен рабочий вариант: Фантазия у меня иногда бьёт фонтаном, и в очертаниях пластиковой детали я увидел бабочку. Экструдер по этому поводу приобрёл гордое имя Schmetterling Extruder. Похоже на название для какой-нибудь песни Rammstein. Видео работы этого варианта я уже приводил в публикации про хот энд: Схема конструкции (я очень люблю ~~ПэЖэ~~ DesignSpark Mechanical): Мне кажется, эта картинка не нуждается в объяснениях. Болт для фиксации подшипника: М7 или М8, главное — достаточно плоская шестигранная или квадратная головка. В зависимочти от внутреннего диаматра подшипника может понадобиться плотная втулка, для предотвращения люфта между болтом и подшипником. Без втулки всё будет болтаться, никакая затяжка не поможет. Почему подшипник такой большой (внешний диаметр 30 мм)? Это связано с конструкцией шаговых моторов NEMA17, у них есть выступающее кольцо на переднем фланце, не дающее продвинуть головку болта ближе к оси. После этого утекло достаточно много воды, входной канал бабочки истёрли бесконечные метры филамента, и был создан улучшенный вариант: Поскольку иметь экструдер и не печатать неинтересно, я печатаю. К примеру, корпус для китайского звукового ЦАП из PETG напечатал. Зачем он мне? Лэптоп в мастерской напрочь отказывается выдавать звук через штатный разъём, материнская плата частично отмерла. Новую покупать мне жадно, да и интересно было отдельный ЦАП попробовать. Красной стрелкой показан гармонизатор питания. Конечно, многие скажут, что этот гармонизатор питания очень похож на простой недорогой (2-3 евро в ФРГ) сетевой фильтр с индуктивностями и кондесаторами, но мы-то с вами знаем правду: только магия ценой от двух килобаксов способна обеспечить питание устройства для создания звука, достойного нежных ушек всевозможных аудиоманьяков. Пышные лавры разрушителей мифов не дают мне покоя, и я решился провести испытания. И не просто испытания, а испытания фрактальных диффузоров. Экструдер ни разу не заикнулся, и диффузоры вышли просто замечательные: Жёлтый цвет намекает на золотишко и тем самым подчёркивает премиальность и элитарность продукта. Признаться, я не ожидал такого мощного эффекта: при установке диффузора на крышку ЦАП звук меняется настолько кардинально, что создаётся впечатление, что поёт другой человек. Это магия, господа. Видео подтверждает наличие эффекта: Чтобы усилить эффект от применения диффузоров, я установил самопечатные шипы на дно корпуса. Эффект налицо: наконец — то жёстко садящиеся на стол мухи перестали создавать эффект «буханья» в колонках. Чтобы окончательно убедиться в высочайшем качестве шипов, поставим на устройство автомобиль: Видно, что шипы с честью выдержали испытания. Конечно, автомобиль игрушечный, так ведь и шипы — то из PETG (аноптаниум было невозможно достать). Маленький бонус для дочитавших до этого места, удобный корпус для популярного тестера GM328:

Модуль контроля заряда аккумулятора и повышающий преобразователь (тестер работает при напряжении 9В) приклеены на специально предназначенные места. → Здесь папка с 3D моделями. Публикуется под лицензией WTFPL. Ну, и традиционное: Have fun!