A MOST Mendel Prusa RepRap - versão verão 2013
A MOST Delta RepRap - versão verão 2014 - compilação recomendada <$500
A impressora RepRap 3-D é um prototipador RAP id auto- REP licante que usa um método de fabricação conhecido como modelagem de deposição fundida (FDM) para construir objetos físicos a partir de modelos de computador 3-D. É uma tecnologia de código aberto e, portanto, acessível a todos os interessados nela. Os utilizadores e criadores de tecnologia de código aberto tornam-se parte de uma comunidade global e são incentivados a ajustar designs, reaplicar a tecnologia e partilhar as suas descobertas e inovações com essa comunidade.
Conteúdo
Consumíveis - Eletricidade e Filamento
A impressora RepRap usa eletricidade e filamentos de plástico para produzir objetos. O filamento é semelhante ao usado em destruidores de ervas daninhas (na verdade, algumas pessoas imprimiram com filamento de destruidor de ervas daninhas) e normalmente é feito de ABS ou PLA . O filamento vem em bobinas ou carretéis e normalmente é vendido por peso. Dois diâmetros de filamento diferentes são de uso comum, 1,75 mm e 3 mm.
Sopa de Letras: STLs, SCAD, código G, meu Deus!
Tal como acontece com toda tecnologia digital, a impressão 3D está repleta de siglas e jargões. Esta não é uma lista exaustiva, apenas uma lista útil dos mais utilizados.
BOM
Realmente não é tão assustador quanto parece. Uma lista de materiais é simplesmente uma lista das peças necessárias.
SCAD
Um arquivo SCAD é um arquivo criado em OpenSCAD , um software para a criação de modelos CAD (desenho auxiliado por computador) 3D sólidos. É um software gratuito e está disponível para Linux /UNIX, Windows e Mac OS X. OpenSCAD pode exportar arquivos STL para impressão.
STL
Um arquivo STL (atribuído a STereoLithography) é um arquivo que descreve uma forma 3D como uma coleção de facetas contíguas (um monte de triângulos conectados) e serve como o arquivo 3D fundamental a partir do qual as impressões são feitas.
código g
O código G é um arquivo ASCII que serve como conjunto de instruções para uma determinada impressão. É essencialmente o mapa que leva a um objeto impresso, informando à impressora onde e com que rapidez mover os eixos, em que temperatura definir a extremidade quente e a base aquecida e o que fazer quando a impressão estiver concluída. O código G é o que o controlador da impressora traduz em ação.
Fatiamento
Fatiar é o processo de traduzir um modelo de software 3-D (um arquivo STL) em código G. O slicer (software de fatiamento) faz exatamente o que parece; assim como um fatiador no departamento de delicatessen, ele assume uma grande forma 3-D descrita por um arquivo STL e a corta em camadas finas consecutivas na direção z (verticalmente).
Controlador de impressora
A impressora MOST usa o controlador de impressora Melzi . O controlador da impressora é o cérebro do equipamento. Ele transforma o código G em ação gerenciando motores de passo, monitorando a temperatura do hot end da extrusora e da plataforma de construção aquecida e notificando o usuário sobre status e erros. Ele depende de um tipo especial de software denominado “firmware”. Existem vários tipos diferentes de firmware RepRap disponíveis; a impressora MOST usa Repetier . O firmware é escrito em uma versão C++ projetada para operar com as placas de prototipagem Arduino de código aberto , nas quais o controlador de impressora Melzi é baseado. A maneira mais acessível de configurar o firmware é usando o Arduino Integrated Development Environment (IDE).
Arduíno
O controlador da impressora é construído em torno de uma plataforma eletrônica de código aberto conhecida como Arduino . As impressoras RepRap só foram possíveis com o advento do Arduino; não estaríamos fazendo o que fazemos se não fosse por essa tecnologia excepcional.
IDE do Arduino
O Arduino IDE é um software usado para desenvolver programas para rodar em Arduino e placas baseadas em Arduino.
Firmware
Firmware é realmente software. É um programa que roda no controlador da impressora, traduzindo o código G em ação, lidando com as entradas e fornecendo feedback ao usuário. Está escrito em C++, portanto é legível por humanos, mas pode ser assustador para os não iniciados. É necessário se familiarizar com partes limitadas do firmware, pois há atualizações regulares e com maior experiência com a impressora, os usuários desejarão ajustar sua impressora, o que realmente requer a abertura do firmware.
Extrusão
A extrusão é um processo no qual o material é empurrado através de uma matriz para formar uma forma contínua ou semicontínua com uma seção transversal determinada pela forma da matriz. No caso da impressora RepRap, a extrusão produz apenas um filamento de menor diâmetro, mas o mais importante é que aumenta a temperatura do filamento de modo que ele se funde com o filamento depositado antes dele (daí o FDM). A forma do objeto produzido pela impressora é determinada pelo caminho do bico da extrusora sobre a plataforma de construção.
Extrusora
A extrusora de impressora MOST é uma extrusora baseada em cabo Bowden (extrusora Bowden). A extrusora RepRap é composta por duas partes, uma extremidade quente e uma extremidade fria. A extremidade fria é o acionamento da extrusora, onde o filamento à temperatura ambiente é comprimido entre um rolo texturizado e uma polia e forçado para dentro da extremidade quente. Na extremidade quente, o filamento é aquecido imediatamente antes de ser extrudado na plataforma de construção ou no objeto a ser impresso. Existem vários designs diferentes de componentes de extrusora, a impressora MOST Prusa é projetada para filamento de 3 mm e usa uma unidade Wade; o MOST Delta foi projetado para filamento de 1,75 mm e usa um drive Airtripper. Ambos usam um hot end com cabeçote J com bico de 0,5 mm.
Cabo Bowden
Um cabo Bowden é um cabo flexível restrito dentro de uma bainha (tubo), de modo que o cabo pode se mover para frente e para trás e pode até ser comprimido até certo ponto, uma vez que é impedido de dobrar pela bainha. Usamos um cabo Bowden para permitir que a extrusora e o hot end sejam separados. Desta forma, apenas o hot end real precisa ser movido sobre a mesa de impressão e a extrusora pesada fica lateralmente. Isto permite uma impressão mais rápida.
Engrenagem de acionamento
Parafuso fresado O parafuso fresado é a parte texturizada do acionamento da extrusora. Ele possui dentes cortados que penetram no filamento para que o torque produzido por um motor de passo seja traduzido em movimento linear no filamento. ( Hobbing é um método de usinagem comumente usado para produzir engrenagens. Todas as engrenagens do RepRap são impressas.) O MOST Prusa usa um parafuso fresado em sua extrusora Wade.
Engrenagem de transmissão Uma engrenagem de transmissão faz a mesma coisa que um parafuso com fresagem, mas não é um parafuso. A engrenagem de acionamento mk7 é popular e geralmente funciona no acionamento de uma extrusora Bowden da Airtripper . O MOST Delta usa um Airtripper, incluindo sua engrenagem mk7.
Polia de acionamento da extrusora
A roda de pressão não texturizada é chamada de roda intermediária. No caso da impressora RepRap, normalmente é um rolamento de skate (608zz ou equivalente). A polia é pressionada contra a engrenagem motriz por molas.
Hot End (ou Hotend)
A extremidade quente é composta por um aquecedor e um sensor de temperatura (termistor) agrupados em uma zona de fusão metálica. Ele é aquecido eletricamente e a temperatura é cuidadosamente controlada e definida com base no material de que é feito o filamento que está sendo extrudado.
Bocal
O bocal é onde o filamento extrudado sai da extrusora. Existem dois diâmetros de bico comuns, 0,5 mm e 0,35 mm. É importante notar que existe uma relação entre o diâmetro do bico e a espessura ideal da camada.
MAIS controle de movimento Prusa
O MOST Prusa é baseado em um Prusa Mendel , que é um pórtico ou robô cartesiano que consiste em três eixos lineares, x, y e z, cada um acionado por motores de passo controlados individualmente. Os eixos x e y utilizam correias dentadas e polias, enquanto o eixo z usa um par de parafusos de avanço acionados individualmente. A localização precisa dos eixos é mantida pelo controlador da impressora (que também gerencia as temperaturas) e é baseada no registro do número de "passos" dados por cada motor após o retorno à posição inicial.
Eixo X
O eixo x do MOST Prusa é montado em torno de peças de plástico preto. Está suspenso no eixo z.
Eixo Y
O eixo y no MOST Prusa é montado em torno de peças plásticas brancas. Ele é fixado diretamente na estrutura e no alojamento da plataforma de construção.
Eixo Z
O eixo z do MOST Prusa é montado em torno de peças plásticas amarelas. Este eixo se move sobre parafusos controlados por um par de motores de passo montados no ápice superior da impressora.
Motor de passo
Um motor de passo é um motor elétrico que se move apenas um número fixo de graus por vez e, portanto, pode ser usado para controle de movimento e posicionamento relativamente precisos. O número de "etapas" durante uma rotação completa é determinado pelo projeto do motor. A MAIORIA das impressoras usa motores de 200 passos (1,8 graus); São necessários 200 passos para fazer uma revolução completa de 360 graus.
Micropasso
Os motores de passo podem ser manipulados eletricamente para dar passos fracionários, de modo que motores de passo de 200 podem realmente ser feitos para dar 800 ou 1.600 ou mesmo 3.200 passos para fazer uma revolução completa. Isso é conhecido como microstepping e é empregado pelo controlador da impressora para aumentar a resolução da impressora. O controlador Melzi está configurado para micropassos de 1/16, portanto dá 3.200 passos por revolução.
Interruptor de limite (ou parada final)
Uma chave fim de curso é uma chave com um braço que é atingido por algo no eixo ao qual está associado, indicando que o eixo atingiu sua posição extrema (home). A maioria dos softwares controladores usa esta posição como origem do espaço imprimível.
Teleguiado
Homing é o ato de determinar onde estão as origens físicas de cada um dos três eixos. Isso é feito movendo cada eixo até que uma chave fim de curso (parada final) seja contatada. Esses pontos são então essencialmente lembrados pelo controlador da impressora, que controla o número de passos no sentido horário e anti-horário. O retorno ocorre antes de qualquer impressão ser iniciada e é a chave para o controle de movimento e posicionamento com o RepRap.
Correia dentada
Uma correia dentada é basicamente uma engrenagem flexível. É uma correia com dentes moldados nela e o "passo" da correia é a distância entre o mesmo ponto nos dentes vizinhos (semelhante ao período de uma forma de onda senoidal). A impressora MOST usa correia dentada T5; a distância centro a centro entre os dentes vizinhos é de 5 mm.
Parafuso de avanço e porca cativa
Um parafuso de avanço é apenas uma haste roscada sobre a qual é montada uma porca cativa. A porca é restringida pelo membro de deslocamento linear para que não gire com o parafuso de avanço, portanto, é "cativa". Existem quatro nozes cativas no MOST Prusa; um acima e abaixo da roda intermediária do eixo x e das extremidades do motor. Os parafusos de avanço podem ser muito precisos, o que é importante no eixo z, uma vez que a altura da camada é normalmente uma pequena fração de milímetro.
Retaliação
A folga é o resultado da folga entre as peças engrenadas, como engrenagem com engrenagem, polia com correia dentada ou parafuso de avanço com porca cativa. Não é um problema significativo com o design da impressora MOST, mas vale a pena estar ciente. As engrenagens plásticas no acionamento da extrusora se desgastarão, criando mais folga que se manifestará após a retração do filamento; com o tempo, uma quantidade crescente de movimento será consumida para compensar o aumento da folga - menos filamento será retraído. A folga é realmente importante onde é necessária alta precisão, como no eixo z. Felizmente, a gravidade e um pouco de primavera salvam o dia; o eixo x é sempre pressionado para baixo na porca cativa inferior, eliminando efetivamente a folga.
Rolamentos
Dois tipos de rolamentos são usados na impressora MOST. Um é um rolamento rotativo chamado 608zz, um rolamento barato para skate, e o outro é um rolamento linear chamado LM8UU. Os identificadores de rolamento (608 e LM8UU) são usados coloquialmente quando se discute impressoras.
Passos por Milímetro
Todo o movimento feito pela impressora é realizado acionando os motores de forma que eles girem um pouco. Essa rotação é traduzida em movimento linear por 1) uma correia dentada e polia, 2) um parafuso de avanço e porca cativa ou 3) um rolo de pressão e filamento.
No caso de correias dentadas, a rotação da polia passa por um certo número de dentes da correia sobre as engrenagens da polia. As impressoras MOST usam polias de 12 dentes, portanto, uma revolução completa produz um movimento linear de 60 mm (12 dentes × 5 mm/dente). Como os motores têm 200 passos/rotação e o Melzi emprega 1/16 micropassos, um total de 53.333 passos são necessários para mover a correia dentada 1mm ((200 passos/rev × 16 micropassos/passo) / 60mm).
Os parafusos de avanço são praticamente os mesmos, exceto que o passo da rosca é usado. A haste roscada M8 tem um passo de 1,25 mm, são necessários 3.200 passos para fazer uma revolução completa (200 passos/rev x 16 micropassos/passo), portanto são necessários 2.560 passos para mover uma porca cativa 1 mm ao longo da haste roscada (3.200 passos/rev / 1,25 mm/rotação).
Os rolos de pressão devem se comportar como engrenagens, portanto, deve-se ser capaz de calcular passos/mm de movimento do filamento se o acionamento da extrusora com engrenagens e o rolo de pressão forem tratados como se fossem uma transmissão. No entanto, o rolo texturizado interage de maneira diferente com diferentes materiais de filamento e até mesmo mudanças de cor no mesmo material podem resultar em comportamento diferente no sistema extrusor (resultante da contrapressão no acionamento da extrusora, maciez do material e provavelmente outros fenômenos interessantes). Na prática, os passos por milímetro de filamento são determinados empiricamente medindo a quantidade de filamento realmente extrudado e fatorando os passos pela razão entre o movimento esperado e o movimento real. Isso não é algo para ficar animado; há muitas maneiras de manipular a taxa de extrusão e, em última análise, o que importa é que a impressão produzida seja dimensionalmente sólida e esteticamente aceitável.
Tudo isso é importante porque o firmware usa essas informações importantes para mover todos os eixos na quantidade certa. Se estes valores estiverem errados, a impressora não produzirá uma impressão que corresponda às dimensões do modelo e provavelmente nem produzirá uma impressão utilizável (tenha em mente que o fatiador calcula todos os movimentos com base no volume de filamento necessário para preencher espaço intermediário). Os usuários da impressora devem definir esses valores no firmware e os termos “passos por milímetro” e “E passos por milímetro” são frequentemente usados. O primeiro termo refere-se aos três eixos lineares e o último refere-se à extrusora (E = extrusora).
MAIS controle de movimento Delta
Praticamente tudo o que foi declarado acima para a MOST Prusa é válido para a impressora MOST Delta, exceto que a cinemática é muito diferente. Enquanto o design da impressora cartesiana usa um único motor para mover linearmente um único eixo, a impressora delta move simultaneamente todos os motores para posicionar o atuador final. Em vez de ter um volume de construção prismático retangular reto, o delta tem um volume de construção aproximadamente cilíndrico.
Eixos?
O delta realmente não possui eixos (x, y, z); portanto, as três partes de controle de movimento linear da impressora são chamadas de "torres" ou "ápices". Ainda é importante identificar exclusivamente os ápices, já que cada um tem um motor e uma chave limitadora associada, e a ordem em que todos eles são conectados à placa controladora é importante. Todas as placas controladoras são projetadas para impressoras cartesianas, seus terminais de motor e chave fim de curso são rotulados como "x", "y" e "z", portanto é lógico identificar os vértices correspondentes. Se durante o comissionamento da impressora você notar que a impressão está espelhada (por exemplo, a impressão é legível quando seu reflexo é visualizado), o motivo provavelmente é que as torres x e y estão invertidas no controlador. Troque os cabos do motor x e y e seus respectivos cabos da chave limitadora e a impressora deverá imprimir corretamente. (Aviso: nunca conecte ou desconecte os fios do motor enquanto a alimentação estiver ligada!)
Calibração
Enquanto a calibração de uma impressora cartesiana requer apenas o conhecimento do passo da correia, do número de dentes na polia e das etapas para completar uma revolução da polia, as impressoras delta requerem dados adicionais para garantir que as impressões sejam produzidas em escala e que o efetor final se mova na direção correta. plano xy durante a impressão. A distância entre os pontos de articulação do tirante e o raio efetivo da impressora também deve ser conhecido com precisão. Também é extremamente importante ter cuidado durante a montagem da impressora para garantir que os vértices estejam igualmente espaçados e os comprimentos dos tirantes sejam idênticos e medidos cuidadosamente. Um requisito adicional é que todos os carros acionem seus respectivos interruptores de limite em um plano paralelo à plataforma de construção. Isto é feito definindo a altura dos parafusos de ajuste da chave limitadora em cada um dos carros.
A cinemática da impressora Delta é menos intuitiva do que a usada pelas impressoras cartesianas e calibrá-las pode ser um desafio, mas há recompensas. Os Deltas têm envelopes de construção significativamente maiores em uma área de tamanho semelhante e, uma vez calibrados, normalmente requerem menos ajustes para continuar. O design MOST Delta é muito robusto e tolera o transporte muito melhor do que o design Prusa. Os deltas também são muito mais fáceis de construir e têm menos peças, por isso também são mais baratos. Finalmente, o design é facilmente adaptado a diferentes finalidades, tornando-o muito flexível.
Miscelânea
Plataforma de construção aquecida
A plataforma de construção aquecida é uma placa de circuito que nada mais faz do que produzir calor. O calor ajuda a camada inicial a aderir à superfície de construção e ajuda a reduzir o empenamento da peça durante a impressão. Isso não é estritamente necessário e aumenta muito os requisitos da fonte de alimentação. O MOST Prusa possui uma plataforma de construção aquecida; o MOST Delta não (mas pode ser adicionado facilmente, se a fonte de alimentação também for trocada).
M2, M2.5, M3 - Do que se trata?
O RepRap é construído com parafusos métricos, que não são tão comuns nos EUA como em outras partes do mundo. Os parafusos métricos têm uma convenção de nomenclatura bastante simples - M seguido por um número que representa o diâmetro do parafuso seguido pelo comprimento do parafuso. M2 é um parafuso de rosca padrão com 2 mm de diâmetro; M2×10 é um parafuso de 2 mm de diâmetro e 10 mm de comprimento abaixo da tampa.
Imprimindo Jargão
Retração
A retração é simplesmente recuar o filamento para fora da extrusora. É necessário ao passar de um ponto de impressão para outro, quando nenhum filamento deve ser extrudado, como entre peças impressas adjacentes. O design Bowden armazena energia em filamento comprimido entre o drive e o hot end e tensão na bainha Bowden. Energia adicional é fornecida por uma mudança na densidade ao aquecer o filamento na extremidade quente. Entre estes (e provavelmente outros fenómenos fascinantes) existe uma tendência do plástico escorrer para fora do bocal mesmo depois de parar o accionamento da extrusora. A quantidade de material exsudado é minimizada afastando o filamento da extremidade quente; o acionamento da extrusora é colocado ao contrário. A quantidade de filamento retraído é definida durante a operação de corte.
Sobre ou sob extrusão
O fatiador faz todas as contas para descobrir o volume de plástico a ser extrusado por comprimento da distância percorrida pelo bico da extrusora. É tudo volumétrico, mas é expresso em código G em distância linear (mm de filamento), daí a importância de obter passos E razoavelmente precisos no firmware. No final das contas, porém, a taxa de extrusão muda e o usuário deve ajustar as configurações para produzir uma boa impressão.
A extrusão excessiva é uma condição na qual muito filamento é extrudado. É revelado pela presença de lados verticais acidentados, impressões bulbosas e o desgaste do bico na parte superior da impressão devido à folga insuficiente. Uma maneira rápida de avaliar a extrusão menor é esfregar o dedo sobre as camadas sólidas de preenchimento na parte superior da impressão e observar como ela é suave. Se tiver uma sensação de pele de tubarão (mais áspera em uma direção), então a taxa de extrusão é muito alta. Se estiver suave, a taxa de extrusão está correta ou muito baixa.
Sob extrusão ocorre a condição oposta – muito pouco filamento está sendo extrudado. Ela se manifesta por rasgos do extrusado durante longos preenchimentos parciais no interior da impressão e buracos ou lacunas em camadas de preenchimento sólido. Sentir as camadas de preenchimento parcial com a ponta do dedo é útil para diagnosticar - se a impressão parecer nítida, então está ocorrendo rasgo.
Não faça avaliações das taxas de extrusão com base nas primeiras camadas ou em uma única camada sólida de preenchimento. Paciência compensa; observe a impressora e avalie vários pontos durante a impressão.
A subextrusão pode ser causada por mais do que apenas configurações incorretas: pode haver algo bloqueando o bico ou a temperatura pode estar muito baixa para derreter o filamento o suficiente. Nesses casos, o acionamento da extrusora não conseguirá empurrar o filamento através do bico na velocidade indicada. Isto é perceptível como um ruído de clique do filamento saltando na extrusora ou, em casos mais graves, um ruído de trituração. Ao colocar dois dedos no filamento na alimentação da extrusora, também fica óbvio quando o filamento está ou não se movendo.