Stampante 3D fai da te. Posso realizzare una stampante 3D con le mie mani?

Il rilascio dei primi dispositivi per la stampa 3D ha suscitato molti feedback entusiastici. In effetti, questo è uno degli sviluppi più sorprendenti del segmento IT all'inizio del XXI secolo. Al momento, gli stampatori tridimensionali entrarono abbastanza saldamente nelle aree specializzate della strumentazione, dell'industria e di altri settori. Le aziende che necessitano di un produttore di hardware altamente efficiente per piccole parti acquistano con entusiasmo una stampante 3D. Il prezzo, che è di circa 100 mila rubli, non li ferma, perché il dispositivo tecnologico si ripaga da sé.

Per quanto riguarda l'uso domestico, tali investimenti sono raramente giustificati, poiché l'acquisto di tali apparecchiature ha senso. La stessa necessità di un tale dispositivo è solitamente spiegata dalla curiosità e dal desiderio di sperimentare. Sebbene, naturalmente, ci siano molti esempi in cui le stampanti 3D vengono utilizzate attivamente nella vita di tutti i giorni. Ad ogni modo, i metodi di produzione innovativa di auto-produzione negli ultimi anni hanno guadagnato molti seguaci. Questo interesse per la "produzione tridimensionale" è accentuato dal successo degli artigiani domestici.

Di che cosa è fatta la stampante?

Come di solito accade nella creatività autodidatta, il campo per la realizzazione di idee è illimitato. Ogni master sviluppa le sue ricette e tecnologie che permettono di realizzare l'idea. Tuttavia, è impossibile creare una stampante 3D con le proprie mani senza manuali speciali. Inizialmente, l'esempio per i primi entusiasti erano i prodotti di Z Corporation e 3D-Systems. Il contributo più significativo al settore dei dispositivi self-made è stato fatto da RepRap, che sviluppa kit per stampanti con stampa tridimensionale.

In realtà, prima di chiunque decida di creare un prodotto simile, c'è un dilemma: utilizzare un kit che richiede solo il montaggio o acquistare i componenti separatamente. Ognuno risolve da solo la risposta a questa domanda, ma una stampante 3D con le proprie mani può essere eseguita solo se si dispone delle conoscenze e delle competenze tecniche rilevanti di cui si ha assolutamente bisogno nel processo di produzione.

Componenti meccanici

Indipendentemente dal fatto che il pacchetto finito sia stato acquistato, o che si decida di acquistare i componenti in modo indipendente (preferibilmente in Cina), non un singolo assieme della stampante 3D è completo senza i seguenti elementi:

• elementi di fissaggio con cui è formato il telaio del dispositivo;
• guide metalliche per componenti mobili;
• ingranaggi, in base ai quali sarà fornita la trasmissione da azionamenti elettrici a unità mobili;
• piattaforma, che sarà un campo speciale per la fabbricazione di oggetti;
• un dispositivo di riscaldamento e una termocoppia con cui verrà monitorata la temperatura.

Assemblaggio principale

Il processo di assemblaggio dipende da un insieme di componenti. Con il giusto approccio, può essere realizzato a occhio - ma in questo caso è necessario seguire rigorosamente la configurazione della posizione dell'azionamento elettrico, le guide e la testa dell'estrusore lungo gli assi. Senza un kit speciale, puoi assemblare la tua stampante 3D con fogli di compensato, viti e morsetti adatti.

Il motore è fissato a ciascun asse e fungerà da fonte di alimentazione per il sistema di cinghie, che è responsabile del movimento lungo le guide. Inoltre su uno degli assi dovrebbe essere presente un'unità di guida, attraverso la quale verrà eseguito il movimento della piattaforma. Un altro asse, fissato sulla parte superiore della stampante 3D, consentirà all'estrusore di muoversi.

Dispositivi elettrotecnici

Per coloro che decidono di cercare i componenti in modo indipendente, la parte meccanica può essere realizzata con materiali di scarto. Ma per fare una stampante 3D con le tue mani, hai bisogno anche di elettronica, senza l'acquisto di cui non sarai in grado di fare. Per implementare questa parte, è richiesto il seguente kit:

• interruttori responsabili della limitazione della stampa nell'area "di lavoro" lungo gli assi principali;
• motori passo-passo;
• scheda con un microcontrollore - questo componente è uno dei più importanti: stampa su una stampante 3D e controlla le posizioni del carrello.

Inoltre, è necessario un estrusore con un sensore termico. È lui che agirà come un convertitore di materiali da un solido a un morbido scioglimento.

Cablaggio elettronico

A questo punto, è necessario realizzare l'installazione dell'asta centrale (supporto) e della testa dell'estrusore, da cui dipende il funzionamento della stampante 3D, e in particolare, la tecnica di stampa. Successivamente seguirà la connessione del sito per la stampa e gli elementi di riscaldamento. Alla fine, rimarrà per collegare il circuito stampato e garantire la connessione dei cavi ai riscaldatori, alimentazione e indicatori di temperatura. Connessione cablata come altre operazioni, non causeranno problemi a coloro che hanno familiarità con le regole di base della radioingegneria. In molti modi, il corso del lavoro è simile all'installazione di ponticelli sulla "scheda madre" del computer.

È importante ricordare che l'affidabilità del telaio dipende in larga misura da come verrà eseguita una stampa di alta qualità su una stampante 3D, quindi tutte le clip, i dispositivi di fissaggio e le connessioni dovrebbero essere realizzati nel modo più accurato possibile, senza deviazioni in termini di proporzioni e coerenza.

Inoltre, qui è necessario prevedere la possibilità di ritirare il sito "funzionante". Durante il funzionamento, sarà inevitabilmente necessario pulirlo, quindi le clip dovrebbero essere facilmente staccate. A proposito, i kit speciali hanno serrature ZIP, che ti permettono di fissare facilmente il circuito stampato. Tuttavia, la loro qualità è raramente elevata, quindi è necessario essere pronti a sostituire i fermi.

Il lavoro del ripieno di hardware

Il codice elaborato dall'affettatrice viene trasferito nella memoria operativa del dispositivo, dopodiché il microcontrollore inizia a funzionare. Durante l'esecuzione dell'algoritmo, l'elettronica può essere regolata in base allo stato dei sensori termici. Inoltre, il sistema controlla i parametri in base ai quali l'estrusore si sposta per la stampante 3D e tiene traccia delle caratteristiche della temperatura. La qualità dell'oggetto tridimensionale ottenuto dipenderà dalla correttezza del dosaggio e dell'estrusione dei materiali di consumo.

Stampa di precisione e il suo aumento

Oltre all'impostazione del controller, un motore passo-passo svolge un ruolo significativo nei parametri del carrello, che determina direttamente l'accuratezza della stampa. Immediatamente è importante notare che una stampante 3D fatta in casa, il cui prezzo sarà compreso tra 30 e 50 mila rubli, avrà senza dubbio un costo inferiore a quello di marca. È desiderabile fornirgli un azionamento elettrico potente. Questa mini-unità viene utilizzata per spostare la testa dell'estrusore e determina la sensibilità del suo lavoro. Ad esempio, con una rotazione a 360 gradi del mandrino, il numero di passi del motore elettrico sarà pari a 200, rispettivamente, sarà garantita una precisione di 5 micron. Se il numero di passaggi sarà pari a 400, verrà fornita una precisione di 2,5 micron. Pertanto, l'unità con il maggior numero di passaggi sarà in grado di garantire una maggiore precisione.

software

Il compito principale del programma per una stampante 3D è tradurre il modello virtuale tridimensionale in un algoritmo che il controller può comprendere. Inoltre, in conformità con i parametri di questo codice, l'oggetto sarà fabbricato tagliando precisamente nella forma in cui il modello è stato salvato sul computer. A questo proposito, è importante notare che non tutti i file sono adatti per una stampante - oggi il formato STL è usato più spesso. Non farà la conversione del lavoro, ma per il successivo trattamento del codice e fornendolo al microcontrollore, è necessario il software appropriato.

Nei dispositivi di marca, le aziende sviluppano specificamente software progettato per modelli specifici. In realtà, questi sono programmi semplici per una stampante 3D, chiamati anche affettatrici. Applicazioni come Skineforge, Slic3r e Kisslacer fanno fronte a tali funzioni. Per un lavoro fruttuoso, è necessario anche un editor 3D che salvi gli spazi vuoti in un file STL. Si noti che quando si utilizzano modelli di grandi dimensioni, la stampante potrebbe tagliare in modo errato a causa della superficie insufficiente della piattaforma. La soluzione a tali problemi risiede nella divisione elementare di un oggetto virtuale in più parti.