Экструдер. Часть II

     Итак.

     Вот внешний вид готового привода филамента с планетарным редуктором от шуруповерта:

     А вот сам "горячий конец", который в него вкручивается:

     Теперь подробней...

     В основе привода шаговый двигатель Sanyo, имеющий маркировку 103-550-0149. Он униполярный (имеет 6 проводов), но я задействовал только 4 провода (сопротивление каждой обмотки порядка 10,5 Ом) и использовал его как биполярный. Лишние провода я отрезать пока не стал - оставил болтаться в воздухе (на всякий случай). На вал шаговика руками токаря посадил шестерню от двигателя шуруповерта:

     Сам планетарный редуктор тоже пришлось немного доработать. Со стороны двигателя в редукторе сделали паз глубиной 2 мм и диаметром 22 мм - чтобы совместить ось вращения шаговика с редуктором:

     С обратной стороны редуктора установили крышку из алюминия, в которую впрессовали подшипник для выходной оси:

      На выходной оси видно установленную приводную шестерню, при помощи которой филамент подается в зону нагрева. Шестерни бывают разные:

     Можно и самому изготовить такую шестерню. Необходимо выточить заготовку диаметром 13 мм (примерно), такой же высотой и просверлить внутри отверстие диаметром 5 мм (под вал двигателя). Снаружи проточить канавку радиусом 1,7 мм. Под стопор сверлим отверстие под канавкой и нарезаем М3.
     Зубцы в канавке проще всего делать метчиком М4. Для этого закрепляем заготовку в тисках таким образом, чтобы она могла вращаться вдоль своей оси. Делается это с той целью, чтобы метчик при нарезании канавки мог свободно вращать шестерню. Это ускоряет процесс нарезания и в разы его упрощает. Можно попробовать заставить токаря (за отдельную плату) повозиться с этим делом:

     Ролик не очень хорошего качества, но довольно неплохо иллюстрирует все, о чем я писал выше.

     С приводной шестерней вроде все. Остается прижать к ней наш пруток.

     Идеально, если есть знакомый, у которого уже имеется 3D-принтер. В этом случае идем к нему и печатаем вот такую вещь (которая красного цвета):

     Файлы для печати находятся на сайте Thingiverse. Кстати, там же можно найти и вариант, который я печатал для себя ( тут ) - он тоже нормально работает, но только после ооочень длительного шлифования напильником.

     Если под рукой (пока что) нет принтера, то можно сделать из подручных материалов, либо вообще согнуть из листа железа:
   

     Тут очень много вариантов реализации. Главное, чтобы подшипник надежно прижимал филамент к зубчатой шестерне привода. При этом усилие прижатия не должно быть постоянным (диаметр прутка не идеален по всей длине), поэтому используется пружина.
     Свой экструдер я допилил таким образом, чтобы усилие прижатия можно было менять винтом. Выглядит не супер, зато работает прекрасно:

     Если есть вопросы по поводу привода филамента (или еще какие-нибудь) - пишите в комментариях - обсудим.

     ...

Экструдер. Часть I.

     Продолжим на тему того, каким образом филамент подается в зону плавления (HotEnd'а).

     На фото классический репраповский экструдер - родоначальник всех 3d-печатающих механизмов у самодельщиков.

     Стоит отметить тот факт, что редуктор (с отношением не менее1:5) обязательно нужен для привода филамента диаметром 3,0 мм. Назначение редуктора - повысить момент на валу за счет уменьшения частоты вращения. Другими словами, будет крутить сильнее, но медленнее, а нам, как раз, большая частота вращения и не нужна - пластик должен успевать плавиться.
     Если имеем дело с прутком 1,75 мм либо еще меньшего диаметра, то редуктор нам делать необязательно. Хотя, если используется совсем слабый двигатель (например, от старого принтера Epson, который я использовал поначалу), то редуктор все-таки придется делать.
   

     На фото как раз такой двигатель и экструдер, сделанный на его основе из деталей от старых принтеров. 

     В промышленных 3D-принтерах экструдер выглядит очень даже похоже:

     На фото сердце принтера компании Stratasys - тех самых товарищей, которые и придумали (и запатентовали) технологию печати расплавленным пластиком.

     Есть, конечно, и более навороченные варианты, но они сложноваты в реализации, поэтому не годятся для самостоятельного (кустарного) изготовления:

     Так как пластик 3 мм значительно (!) дешевле более тонких вариантов (к тому же распространеннее), то и привод мы будем делать, рассчитывая на более тостый филамент. А уже пластик 1,75 (и подобные) мы сможем "толкать" этим экструдером вообще без проблем. В этом случае потребуется лишь небольшая модификация хотэнда (об этом позже).

 Итак.

     Для начала нам нужен двигатель. Причем шаговый и очень желательно биполярный, иначе с управлением придется повозиться. Отличить его от униполярного (еще одна разновидность шаговиков) можно по количеству выводов. Их должно быть 4. В этом случае можно будет использовать типовой драйвер управления (Pololu). Схема такого двигателя:

     Цвет проводов может быть абсолютно любым, поэтому проверяем где какие обмотки тестером. По поводу начала/конца обмотки - это мы будем определять экспериментально при подключении и движка.

      В принципе, можно подключить и двигатель, который имеет 6 выводов - главное правильно определить где какие обмотки, после чего просто останется 2 ненужных провода, которые можно просто отрезать.

     В данном случае у нас останутся неподключенными "желтый" и "белый" провода.

     Из старых принтеров можно наковырять много полезного, но движки там стоят очень слабые, особенно в новых струйниках, поэтому годятся для применения только с редукторами с очень большим передаточным отношением. Вот пример таких двигателей:

     Из всего этого многообразия для использования в качестве привода филамента пойдет разве что Epson EM-257 - он как раз имеет нужное количество выводов (4), а также более-менее неплохой момент на валу. Вот еще несколько подобных двигателей:

     Они конечно слабоваты для нашей цели, и, в идеале, лучше использовать аналог Nema17 (тот, что применяется в оригинальном репрапе), зато их можно купить за копейки на любом радиорынке или выковырять из старого железа. К слову - не стоит брать за основу экструдера советские ДШИ-200, которые очень популярны у станкостроителей, т.к. они слишком тяжелые, чтобы их тягать в качестве печатающей головы.

     Из доступных в России можно выделить сайт магазина "Электропривод", на котором продают аналог Nema17 - FL42STH. Я выбрал для принтера двигатели FL42STH47-1684A, которые прекрасно подходят не только для экструдера, но и для привода всех осей.

     Теперь нам необходим редуктор.

     Понятно, что, чем меньше его габариты, тем лучше для нас - меньше будет общая масса печатающей головки, соответственно и скорость позиционирования (как и скорость печати в целом) будет выше. 

     Изначально планировалось использовать шаговый двигатель с планетарным редуктором промышленного изготовления, наподобие вот такого:

     Но найти его в России по нормальной цене просто нереально, да и в Китае они продаются совсем не по доступным средствам, поэтому, как всегда, все своими силами.

     Для себя я определил (в итоге) идеальный вариант - планетарный редуктор, вытащенный из старого шуруповерта, переделанный для использования с шаговым двигателем.

     Донор выглядит примерно так как на фото. А в разобранном виде что-то вроде:

     Фото не мое, но принципиально эти планетарные редукторы сильно друг от друга не отличаются. Поэтому ищем дохлый шуруповерт и вперед - разбирать.

     Как и раньше, нам понадобится толковый токарь, который поможет насадить приводную шестерню от оригинального шуруповертного движка на наш шаговик. Также необходимо будет выточить крышку-корпус для подшипника выходного вала. Фотографии моего варианта выложу позже (придется разобрать готовый экструдер). Можно, в принципе, сделать чертеж крышки, которая была выточена из алюминия, хотя токарю обычно хватает простого объяснения "на пальцах" чего именно мы хотим от него получить.

     Вроде бы пора брать фотоаппарат в руки и начинать детальную фотосессию всех тонкостей процесса, а то в интернете кончились картинки, которые идеально подойдут к моему описанию.

     Скоро вернусь..