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Fontaine
Gerald C. Anzalone, Chenlong Zhang, Bas Wijnen, Paul G. Sanders et Joshua M. Pearce, « Low-Cost Open-Source 3-D Metal Printing » IEEE Access (sous presse). DOI : 10.1109/ACCESS.2013.2293018 préimpression en libre accès
Abstrait
Les progrès techniques de la communauté pour reproduire le prototypage rapide en open source ( RepRap ) ont permis l'expansion rapide d'une forme de fabrication additive utilisant des matériaux à base de polymères. Cependant, l’absence d’alternative open source dans le domaine des métaux et les coûts d’investissement élevés combinés à la lenteur des performances des imprimantes 3D métalliques propriétaires ont sévèrement limité sa mise en œuvre. Les applications des imprimantes 3D métalliques commercialisées se limitent au prototypage rapide et aux produits finaux coûteux. Cela restreint considérablement l’accès à cette technologie pour les petites et moyennes entreprises, les laboratoires et les pays en développement. Cet article rend compte du développement d'une imprimante 3D métallique open source qui coûterait <2 000 $(USD). L'imprimante 3D en métal est contrôlée par un microcontrôleur open source et est une combinaison d'une soudeuse gaz-métal à faible coût avec un dérivé de « Rostock », un deltabot RepRap. La nomenclature des matériaux, les schémas de conception électrique et mécanique ainsi que les procédures de construction et d'exploitation de base sont fournis. Une analyse technique préliminaire des propriétés de l'imprimante 3D et des produits en acier obtenus est effectuée. Les résultats de l'impression personnalisée de pièces métalliques fonctionnelles sont discutés et des conclusions sont tirées sur le potentiel de la technologie et les travaux futurs nécessaires à la distribution massive de cette technologie.
Liste de matériaux
| Article | Nombre | Coût (USD) | Fontaine |
| Les 12 pièces imprimées à 40 $(USD)/kg | $12.00 | RepRap local | |
| Tous les soutiens-gorge | $2.00 | http://www.mcmaster.com/ | |
| Écrou M3 | 90 | ||
| Vis M3x10mm | 12 | ||
| Vis M3x12mm | 48 | ||
| Vis M3x20mm | 12 | ||
| Vis de réglage M3x8mm | 6 | ||
| Arandela M3 | 102 | ||
| Écrou M8 | 6 | ||
| Vis de réglage M8 | 3 | ||
| Isolation en céramique de 152 mm x 152 mm | 1 | $ 4.00 | |
| Tiges, roulements et attaches | http://www.amazon.com/ | ||
| Barra Lisa de 300mm x 8mm | 6 | $25.00 | |
| Tige en fibre de carbone de 304,8 mm | 6 | $6.00 | |
| roulements 608zz | 3 | $1.20 | |
| Roulements LM8UU | 6 | $6.00 | |
| Petite boucle métallique | 3 | $0.50 | |
| Conseils sur les boucles métalliques | 24 | $ 8.00 | |
| Correa T5 de 600mm | 3 | $ 5.90 | http://www.polytechdesign.com/ |
| Plaque d'aluminium 241mm x 51mm x 4mm | 3 | $114.00 | Atelier d'usinage local |
| Moteur pas à pas NEMA17 (1,8 degrés, couple de maintien de 5,5 kg-cm, fil de 750 mm) | 3 | $39.00 | http://www.kysanelectronics.com/ |
| Fin de course mécanique | 3 | $3.33 | http://www.digikey.com/ |
| Plaque de microcontrôleur Melzi | 1 | $120.00 | http://web.archive.org/web/20160304170259/http://matterfy.com/ |
| Millermatic 140 : Soudeuse MIG à configuration automatique avec chariot | 1 | $836.00 | http://www.millerwelds.com/ |
| Source de courant | 1 | $8.00 | (Recyclé)/Internet |
| Fil | 1 | $ 2.00 | (Recyclé)/Internet |
| Total | $1,192.93 |
Pièces imprimées
Imprimez ces fichiers STL dans n'importe quelle version de RepRap. Les pièces rouges dans l'image à droite de la page sont les pièces imprimées. Le SCAD si nécessaire .
- Fichier 3X : Fin du moteur.stl
- Fichier 3X : Fin d'idler.stl
- Fichier 3X : Terminateurs de ceinture.stl
- Fichier:Effector.stl
- Fichier:Carriage.stl
- Fichier:Adaptateur de lit.stl
Construction
Note aux fabricants
Si vous avez construit un RepRap dans le passé, cette partie sera facile -- si vous n'êtes pas familier avec les RepRaps ou les Deltabots comme le 'Rostock' -- des instructions de construction plus détaillées sont disponibles sur la page MOST Prusa RepRap et le manuel général. Aperçu de la construction Delta : LE PLUS .
Ce concept, cependant, ne se limite pas à cette conception et devrait fonctionner pour la plupart des imprimantes RepRap --
Préparation initiale
- Préparer tous les matériaux dans la nomenclature
- Imprimez tous les composants en plastique sur un RepRap
- Alésez les trous pour les vis M3 dans chaque pièce en plastique et nettoyez les pièges de chaque écrou avec un couteau bien aiguisé, faites-le s'adapter à toutes les vis et écrous M3
Construction d'un pilier unique
- Connectez le moteur et la base en plastique avec des vis M3 X 10 mm avec rondelles. Insérez deux écrous M3 dans les pièges à écrous de vis de réglage sur la poulie, insérez librement deux vis M3 X 8 mm dans la poulie. Poussez la poulie à travers les barres du moteur et serrez toutes les vis.
- Fixez le fin de course à son support sur la base en plastique à l'aide de vis M2 X 10 mm. Vérifiez que le drapeau sur la terminaison de la sangle s'engage dans le bras de l'interrupteur.
- Utilisez une perceuse ou un couteau pour nettoyer les ouvertures pour les tiges, insérez 2 barres lisses parallèles de 300mm dans les trous du socle plastique, utilisez la vis M3 X 12mm avec rondelles pour fixer toutes les tiges et immobiliser les deux tiges.
- Plongez les roulements LM8UU dans l'huile pour la lubrification, insérez 2 roulements LM8UU dans les rainures de la navette en plastique et serrez fermement chaque roulement avec deux petits attaches métalliques. Glissez les roulements LM8UU avec les navettes en plastique sur chacune des tiges.
- Fixez l'extrémité supérieure des tiges parallèles au plastique supérieur avec des vis M3 X 12 mm avec rondelles. Utilisez la vis de réglage M8 et l'écrou M8 pour fixer deux roulements 608zz dans les trous centraux du plastique supérieur.
- Passez une extrémité de la sangle T5 à travers et autour de la terminaison de sangle et tirez la queue du ruban à travers la terminaison marquée. Enroulez l'extrémité du ruban portant le terminateur marqué autour de la poulie avec le drapeau du même côté que le support de butée. Enroulez l'autre extrémité de la ceinture autour des roulements 608zz. Fixez la terminaison marquée à la navette en plastique avec des roulements LM8UU avec une vis et une rondelle M3 X 10 mm. Serrez fermement les extrémités avec un petit serre-fil.
3X
Ceci termine la construction d’un seul pilier. 3 piliers doivent être construits en parallèle. Des plaques d'aluminium de 241 mm x 51 mm sont fixées aux parties en plastique inférieure et supérieure pour donner au cadre une forme de prisme triangulaire .
Construction de plate-forme
- Époxynez les pointes des attaches métalliques sur les tiges en fibre de carbone aux deux extrémités. Utilisez une vis M3 X 12 mm et un contre-écrou pour fixer les pointes aux navettes en plastique. L'autre extrémité se fixe au support de plateforme en plastique.
- Assurez-vous que les vis M3 sont légèrement enfilées dans le trou à l'extrémité de la boucle métallique afin qu'elles permettent à chaque bras en fibre de carbone de se déplacer librement dans toutes les directions.
- 3 écrous de 5 cm de long sont vissés dans le support de plate-forme en plastique pour supporter le plateau en céramique de 152 mm X 152 mm.
Composants électriques
- Pour le schéma de câblage, voir Fig. 2
- Les moteurs pas à pas et les interrupteurs de fin de course se connectent aux bornes correspondantes de la carte microcontrôleur, qui est connectée à un ordinateur Linux avec un câble USB.
- La carte est alimentée par une alimentation recyclée provenant d'un ordinateur.
Sécurité
- L'équipement de sécurité est basé sur les protocoles de sécurité standard du soudage MIG [1]
Zone de travail
- Pour le schéma de câblage, voir Fig. 2
- Les moteurs pas à pas et les interrupteurs de fin de course se connectent aux bornes correspondantes de la carte microcontrôleur, qui est connectée à un ordinateur Linux avec un câble USB.
- La carte est alimentée par une alimentation recyclée provenant d'un ordinateur.
- L'équipement de sécurité est basé sur les protocoles de sécurité standard du soudage MIG [2]
Espace de travail
- Utilisez l'imprimante 3D métal sur une surface plane isolée de l'eau et des matériaux inflammables.
- Vérifiez que vous avez une bonne mise à la terre avec un métal au niveau de la connexion métallique à votre substrat.
- Assurez-vous que la bouteille de gaz est fixée à tout moment sur un support vertical ou un chariot et utilisez uniquement des tuyaux de gaz conçus pour le soudage.
- Éliminez le désordre de la zone de travail car des étincelles pleuvoiront partout. Minimisez le nombre de câbles sous les pieds pour éviter de trébucher.
- Examinez régulièrement les tuyaux pour détecter les fuites, l'usure ou les connexions desserrées et remplacez les conduites défectueuses. Vaporiser avec un mélange d'eau et de savon. Ils observeront des bulles s'il y a des fuites.
- Assurer une ventilation adéquate dans la zone de travail. Les fumées de soudage sont dangereuses. Dans le garage d'une maison, laissez une porte ou une fenêtre ouverte et faites fonctionner un ventilateur comme échappement pour éliminer les vapeurs de votre zone respiratoire. Nous avons également utilisé des masques.
Équipe de sécurité
- Portez des lunettes de sécurité à tout moment lorsque vous êtes au laboratoire.
- Lors de l'impression ou lorsque vous regardez l'imprimante pendant l'impression, portez un masque de soudage/un casque de soudage automatique (obscurcissement automatique ou ombre certifié ANSI) ou visualisez l'imprimante à l'aide d'une webcam. Ne regardez pas l'imprimante avec des yeux non protégés !
- Utilisez une pince à épiler pour ramasser le substrat après l'impression ou des gants de cuir épais
- Portez toujours une blouse de laboratoire ignifuge et des gants en cuir résistants lorsque vous manipulez des pièces imprimées.
- Portez des chaussures en cuir – montantes (les embouts en acier sont un bonus).
L’impression 3D métallique vous expose au soudage pendant des périodes plus longues que le soudage normal. Vous devez vous assurer que toute votre peau est recouverte de quelque chose pour éviter les « coups de soleil ».
Opération
La plate-forme est contrôlée comme une imprimante 3D RepRap Delta normale. Pour une introduction à la nomenclature, essayez ceci . Téléchargez le micrologiciel Repetier et le logiciel hôte , utilisez Arduino pour télécharger le micrologiciel sur la plate-forme et configurez Cura sur l'hôte. Cela fonctionne sur tout type d'ordinateur, mais la version gratuite et open source Debian est recommandée .
Les modèles peuvent être créés et modifiés avec n'importe quel éditeur 3D, tel qu'OpenSCAD , Blender ou une application de CAO telle que FreeCAD (pour une liste plus détaillée des programmes de CAO open source gratuits, cliquez ici . Le modèle doit être exporté sous forme de fichier STL. Il est chargé dans Cura et découpé en un chemin d'outil. Il est possible que plusieurs tentatives soient nécessaires pour obtenir tous les paramètres corrects. Le GCode est enregistré sur le disque et ouvert avec un Host Repetier , qui l'envoie à la plateforme. Lorsque la plateforme atteint le pistolet de soudage, allumez la soudeuse en connectant le fil qui va à l'interrupteur (qui sera maintenu enfoncé avec une boucle de fil).
Pendant l'impression, faites attention à la distance entre le pistolet et l'objet. La distance doit commencer à environ 7 mm et doit rester la même. Si elle est augmentée, diminuez la hauteur de la couche ou retardez le mouvement (cela peut être fait lors de l'impression avec le Repetier Host). S'il diminue, faites le contraire.
Ressources additionnelles
- Laboratoire open source
- Impression 3D open source d'OSAT
- Analyse économique du cycle de vie de la fabrication distribuée avec des imprimantes 3D open source
- Impacts environnementaux de la fabrication distribuée issue de l'impression 3D de composants et de produits polymères
- Construire des équipements de recherche avec du matériel gratuit et open source
Discussions utiles
- Discussion sur le forum RepRap
- Discussion sur Thingiverse
- Discussion sur Reddit
- Discussion de hack par jour
- Discussion sur Rastall G+
- La discussion sur le registre
- Discussion sur Slashdot
- Groupes Google sur les conseils, astuces et avis sur les imprimantes 3D
Moyens de communication
Médias américains
- Des scientifiques construisent une imprimante métal 3D open source à faible coût - Michigan Tech News, Phys.org , Science Daily , Science Codex , The Cherry Creek News , Planet Infowars , Business Standard , GentedeHoy (espagnol) , ItechPost , Reddit , CBS Detroit , Bubblenews , Responsable de laboratoire , 3ders , Hexus
- Vis désserée? Une imprimante 3D pourrait bientôt vous en forger une nouvelle
- Imprimer avec du métal : des ingénieurs créent une imprimante 3D de soudage DIY pour moins de 1 500 $ - International Business Times
- Des scientifiques de Michigan Tech construisent une imprimante 3D métallique DIY à 1 500 $ - Gigaomm , CNN Money , ARS Mobilitas
- Une imprimante métal 3D open source et à faible coût pourrait apporter une technologie révolutionnaire à des millions de personnes - International Science Times
- La nouvelle imprimante 3D métal est open source et abordable – Live Science, Yahoo News , Scientific American
- Salut à tous l’imprimante 3D métal de bureau DIY - DVice
- Vous pouvez désormais imprimer en 3D avec du métal à la maison - Carte mère
- Tester votre métal - Newsweek, Newsweek.com
- Une imprimante 3D de soudage Rostock ? - Hacker par jour
- Michigan Tech lance une imprimante métal 3D open source pour moins de 2 000 $ - Industrie de l'impression 3D
- Un moyen peu coûteux d'imprimer des pièces métalliques - The New York Times
- RT ACM (Association pour les machines informatiques) , Treehugger , 3D Printer World , Engineering.com , Geeky Gadgets , Gizmodo , Dragons Tales , The Examiner , ICT Career , VR Zone , Gizmag , Computer Weekly , ITPro Portal , Consett Magazine , Shift Frequency
Médias internationaux
Grande-Bretagne
- L'impression 3D métal et six changements clés dans la « deuxième révolution industrielle » - The Guardian
- Le registre , le télégraphe , l'indépendant , Techienews , ITPro , Eureka Magazine
Canada
- Des scientifiques publient des plans pour une imprimante métal 3D open source - Canadian Manufacturing/Design Engineering
Chine
- Imprimante 3D métal : que souhaitez-vous utiliser pour fabriquer ? - Guokr.com (En bref)
France
- En projet : une imprimante 3D métal... open source - Futura Sciences
- GNT
Allemagne
Inde
- Des scientifiques construisent une imprimante métal 3D open source et à faible coût
- Des scientifiques construisent une imprimante métal 3D open source et à faible coût - Economic Times (Indian Times)
Italie
- Impression 3D de métal, open source et cacahuètes - Tom's Hardware
Japon
- Du bricolage pas cher ! L'Université technologique du Michigan développe une imprimante 3D métal open source - Social Design News
Lituanie
- Désormais, l'imprimante 3D métal ne coûte que 1,5 pour mille. des dollars peuvent être gagnés à la maison - Mokslasit 15 min, Technologijos
Pologne
- Imprimer une arme à feu - Rzeczpospolita (rp.pl)
Roumanie
Russie