Устройство 3D принтера RepRap.

Тема статьи: 
Печать на 3D принтере

Устройство 3D принтера RepRap.
Проект 3D принтера RepRap (Replicating Rapid Prototyper — самореплицирующийся механизм для быстрого изготовления прототипов) был основан в 2005 году доктором Адрианом Боуером (Adrian Bowyer), преподавателем машиностроения в университете Бата (University of Bath) в Великобритании. Он был изначально нацелен на создание самокопирующегося устройства, то есть способного воспроизводить компоненты необходимые для создания другой версии себя.
В качестве технологии печати была применена FDM (послойное нанесение термопласта). Объект формируется путем послойной укладки расплавленной нити из плавкого рабочего материала (термопластик). Рабочий материал подаётся в головку - экструдер, которая выдавливает на разогретую платформу тонкую нить расплавленного материала. Материал, остывая, затвердевает и формирует текущий слой разрабатываемого объекта. Далее, головка поднимается и формирует следующий слой.
В 2006 году был создан первый работающий прототип, а в мае 2008 года машина распечатала детали для построения своей копии.
Аппарат представляет собой opensource проект, с общедоступными наработками.

01_Printer.jpg

3D принтер RepRap включает в себя следующие основные элементы:

1) Четыре двигателя.
Верхний двигатель управляет Z координатой (двигает вверх вниз всю каретку с печатающей головкой).

02_ZCoordMotor.jpg

Благодаря зубчатому ремню вращаются 2 оси. Одна непосредственно связана с двигателем, другая — для симметрии.

03_ZCoordMotor.jpg

Двигатель справа на каретке — Х координата. Двигает вправо-влево печатающую головку.

04_XCoordMotor.jpg

05_XCoordMotor.jpg

Двигатель внизу — Y координата. Двигает вперёд-назад столик.

06_YCoordMotor.jpg

07_YCoordMotor.jpg

Двигатель на печатающей головке регулирует подачу пластика.

08_ExtruderMotor.jpg

У этих двигателей 4 контакта и 2 обмотки.

2) Кнопки — концевики.
Концевые выключатели показывают, когда двигателю нужно остановиться и дальше не ехать. По-одному на каждой оси координат.
Концевик Z координаты должен правильно функционировать, иначе принтер сломается. Головка начнёт вкручиваться в столик и поломает его.
09_ZKoncevik.jpg

Нажимается концевик винтиком, который регулирует высоту между соплом и столом.

10_ZKoncevik.jpg

Концевик Х координаты нажимается кареткой.

11_XKoncevik.jpg

12_XKoncevik.jpg

Концевик Y координаты нажимается столиком.

13_YKoncevik.jpg

3) Экструдер.
Конструкция разогревающая и выдавливающая нить пластичного материала.
Два вентилятора нужны для охлаждения. Один охлаждает основание сопла (верхний), другой деталь (нижний).

14_Extruder.jpg

Сверху подается нить пластика. Двигатель проталкивает разогретую нить к соплу и выдавливается.

16_plastik.jpg

15_Soplo.jpg

Подключается экструдер четырьмя проводами — два для нагрева, и два термодатчика, передающих информацию о текущей температуре сопла.

4) Столик.
Основная часть столика — это печатная плата с медным проводником и подключёнными проводами. Она прикручена винтиками к основе — фиброцементной плите. Через провода подаётся ток и столик нагревается.

17_Stolik.jpg

5) Контроллер.
Все элементы 3D принтера и подключаются к контроллеру, который управляет работой устройства. В контроллер, также, подключается блок питания и провод в компьютер.

18_Kontroller.jpg

6) Вспомогательные элементы.
Элементы корпуса - металлические палки; соединительные элементы из пластика напечатанные на 3D принтере, скрепляющие весь корпус, зубчатые ремни.