Clerck, a RepRap 3D printer hanging from the ceiling/zh
天花板上悬挂着一台 RepRap 3D 打印机。
RepRap 计划于 2006 年首次向世界展示了廉价的小型 3D 打印。这个想法是，无论第一个设计的品质如何，能够打印自己零件的 3D 打印机都将透过迭代等进化得到改进。事实证明这是非常正确的，因为一个大型社区围绕着最初的几个 RepRap 设计迅速发展起来。 RepRap 使用者开始试验和重新混合打印机的所有零件，包括其笛卡尔坐标系。
来源文件和外部文档
| 源代码: | 目前在Gitlab 储存库上，之前在Github 储存库上 | [1]固件快速链接 |
| 许可证： | 该储存库具有 GPLv2，部落格使用 Gnu 自由文件许可证，Vimeo 影片已获得 CC-BY 许可 | 遵循 FSF 的建议 |
| 建置过程： | 部落格文章[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、 [11 ]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16] | 影片和图片，非常详细 |
| 开发线程： | RepRap Hangprinter 论坛，另请参阅原始专案启动线程 | |
| 维基页面： | 在 rerap.org | 过时的 |
| 所有影片： | 维梅奥用户 23166500 | |
| 专案网页： | hangprinter.org |
了解市场
早期的非笛卡尔 3D 打印机设计包括 Tripod-Repstrap (2007) 及其几何相似的后继产品 Rostock (2012) [1]和 Lisa Simpson (2013)。[2] [3]其他非笛卡尔 RepRap 设计包括 GUS Simpson (2013)、[4] Morgan (2013)、[5] Wally (2013) [6]和 Feather (2013)。[7]
所有这些打印机都试图用更繁重的几何计算来摆脱硬件需求或耗时的建置步骤。它们都有框架，而且 Arduino CPU 中仍然有空闲时脉周期。 Hangprinter 的想法是完全跳过硬定制框架，而是依靠电线连接到已建成的刚性结构，例如房屋内部。这种设计属于更一般的电缆机器人类别（请参阅维基百科连结）。
完成这项工作将带来潜在的巨大印刷量，而价格将降至 300 美元左右。竞争对手的价格是：
| 姓名 | 价格 | 打印量 |
|---|---|---|
| 大代表 | 约 4 万美元[8] | 1米3 |
| 超级机器人XL | 约 13,000 美元[9] | 0.27米3 |
| X1000 | 约 16,000 美元[10] | 0.48米3 |
其他大型实验打印机包括 Wasp 的 Big Delta 打印机[11]和 KamerMaker（一种放大的笛卡尔设计）。[12]用于大规模打印的其他实验性解决方案包括用线追踪功能和支援车辆替换框架，例如 Minibuilders。[13]
所提供的竞争对手非常昂贵，并且不能自我复制，其中许多甚至不是免费设计的硬件。它们无法满足开源生态专案等的需求，该专案希望使用 OSHW 工具打印车身面板和红虫塔等结构塑胶零件。
专案目标
第 4 版（2018 年）的新专案设计目标
- 可靠的主力
- 人们会喜欢使用
- 并传播
- 以营利为目的
2018 年提出的最终目标：成为通用制造机器 (UMM)
初始专案目标
- 零件数量少
- 易于打印、组装、安装和分发
- 巨大的建造体积
- 便宜的
- 能够打印许多自己的零件
设计
创作者和社群正在 2018 年 9 月开发版本 4 。
第一个版本的设计注意事项
- 将所有硬件（AC/DC 转换器除外）放在一个单元中。
- 只有一个向上的力向量，透过配重来补偿。
- 过度约束允许灵活补偿松弛线。
- 当打印机空闲时，可以收回所有的线。实现优雅的储存解决方案。可以使其在室内空间稀缺的大城市中流行。
- 平行线连接到公共线轴以防止旋转。
Hangprinters 几何的第一个草图。
Clerck 的固件将直线切割成线段。这是 Clerck 固件需要为每个线段求解的方程式。
克莱克几何轴的命名。平行线可防止旋转。黑色三角形是克拉克。黑点称为锚点。黄点称为行动点。
截至 2015 年 11 月的 Clerck CAD 档案渲染图。
印刷、安装和组装的 Clerck，2015 年 10 月。
影片展示了实际设计
成本
Hangprinter 版本 3 的开放 BMO（使用 Mechaduinos 作为闭环马达控制器）
！
| 物品 | 数量 | 总价 | 笔记 |
|---|---|---|---|
| E3D V6 火山热端 | 1 | 100 美元 | 由 E3d 赞助原型开发。谢谢E3d！ |
| Nema17步进电机 | 5 | 60 美元 | 原型采用17HS4401N。警告：如果您对挤出机轴或垂直轴使用其他尺寸的步进器，则需要调整 CAD 档案以符合您的马达。 17HS4401N 尺寸编码到原始档中measured_numbers.scad |
| Arduino Mega | 1 | 10 美元 | 与 RAMPS 和步进驱动器一起购买，价格更低 |
| 斜坡道 | 1 | 5 美元 | 原型使用v1.4 |
| drv8825步进马达驱动器载具（Pololu） | 5 | 10 美元 | 只要输出电流接近步进器最大电流（17HS4401N 为 1.7 A），步进驱动器的型号并不重要 |
| 623轴承 | 2 | 2 美元 | |
| 623轴承V型槽 | 5 | 5 美元 | 目前，Hangprinter（版本 2）不使用这些，但如果您想要降低打印机的速度，例如允许使用更轻的步进电机，那么拥有它们就很好了。 |
| 608轴承 | 4 | 2 美元 | |
| JY-MCU蓝牙收发射频模组 | 1 | 6 美元 | 按照此处所述使用 |
| 220V AC 至 12V 转换器（电源）可提供约 15 A 或更高电流（即 180 W 或更高功率）。 | 1 | 16 美元 | 更高的电压将提供更好的步进性能。在增加电压之前，请参阅此处。 |
| 2.7 毫米内眼鱼竿零件 | 9 | 9 美元 | |
| 滚齿驱动齿轮 | 2 | 4 美元 | 原型使用 E3D hobb-goblin 5 毫米内径。如果您使用不同尺寸的驱动齿轮，请相应调整Hobbed_insert_diameter和。Hobbed_insert_heightmeasured_numbers.scad |
| M3 螺丝、螺帽和尼龙螺母套装 | 1 | 5 美元 | 预估价格，螺丝和螺帽往往销售量较大，因此投资可能较大 |
| 米长非弹性钓鱼线（迪尼玛） | 15 | 1 美元 | 鱼线总是销量较大，所以投资也会较大 |
| 锚点挂钩 | 9 | 5 美元 | 任何像这样的简单钩子：连结到图像...都可以。 |
| 3D打印零件的打印材料和电力 | 1 | 10 美元 | 印刷材料仅大量出售，因此投资至少 30 美元 |
| 总成本 | 250 美元 | ||
困难
- 尽管有来自外部的力量，但仍保持较小的旋转
- 电源线
- 灯丝
- 加速马达
- 保持灯丝和电源线远离齿轮、打印件和热端（外部）。
- 足够准确的固件配置可在整个打印量中保持线路紧凑
- 可靠且可重复地找到起始位置
起始位置
如果添加 IMU 单元（加速度计 + 陀螺仪），这可能是唯一需要的感测器。归位可以这样完成：
- 如果打印机不水平，请拧紧 D 线，直到其水平
- 降低打印机（延长 D 线）直到热端撞到打印表面
- 设定 D 长度。 D 轴现已校准
- 将 D 线再延长 2 毫米
- 虽然不是水平的：
- 计算倾斜方向
- 拧紧 A、B 或 C 以抵消倾斜
- 将 D 线旋紧 2 mm
- 我们现在处于原始位置，所有轴均已校准
自动松弛线补偿概念
IMU 单元可在打印过程中以以下方式使用：
- 从 gcode 计算一些描述“预期混蛋”的数量（Marlin 和其他固件已经这样做了。在 Marlin 中，该值将被塞进 block_t 结构中）
- 使用 IMU 记录“观察到的混蛋”（再次将其塞入 Marlin 中的 block_t 中）
- 写一个函数
F(expected jerk, observed jerk)→Move_to_tighten_strings，并偶尔呼叫它
由于廉价的 6 轴 IMU 确实擅长记录旋转，因此我希望“加加速度”的概念包括旋转（预期旋转始终为 0）。计时确实很重要，但 Hangprinter-Marlin 已经nop在步进程式码中间有五个操作（请参阅 中的主力函数stepper.cpp），可以在正确的时间将其用于 IMU 读数。无论如何， snop只是等待 drv8825 步进驱动器芯片。
感谢forums.reprap.org 上的 Dejay指出了类似机制的可能性。
下一步
- 添加廉价的 IMU 单元，如 MPU-6050
- 使用 Nema14 马达建造较小版本的 Clerck，以降低品质和成本
- 将马达从挤出机头上取下并安装到支架上以减轻品质。
参考
- ^ http://reprap.org/wiki/Rostock
- ^ http://reprap.org/wiki/LISA_Simpson
- ^ http://forums.reprap.org/read.php?178,267835
- ^ http://reprap.org/wiki/GUS_Simpson
- ^ http://reprap.org/wiki/RepRap_Morgan
- ^ http://reprap.org/wiki/Wally
- ^ http://forums.reprap.org/read.php?1,214837,214859
- ^ http://www.fabbaloo.com/blog/2014/2/15/big-rep-one-is-one-big-rep
- ^ http://web.archive.org/web/20170910101611/https://shop.re3d.org/collections/gigabot-3d/products/gigabot-xl
- ^ http://www.3ders.org/articles/20140608-introducing-large-format-x1000-3d-printer.html
- ^ http://www.3ders.org/articles/20150914-wasp-big-delta-3d-printer-has-potial-to-build-insect-repelling-houses.html
- ↑ http://3dprintcanalhouse.com/
- ↑ http://robots.iaac.net/#robots