MOST open-source metal 3-D printer v2/ru

▼Лаборатория открытых технологий устойчивого развития Мичиганского технологического университета

Свяжитесь с доктором Джошуа Пирсом на сайте Free Appropriate Sustainable Technology.

MOST · Проекты и публикации · Методы · Обзоры литературы · Люди · Спонсоры · Новости · Обновления в Twitter · YouTube

▼Эта страница является частью международного проекта по использованию 3D-печати RepRap для создания OSAT ( оборудования, технологий, инженерии и технологий) в целях устойчивого развития.Узнать больше

Исследования: Открытая 3D-печать OSAT · RecycleBot · Анализ жизненного цикла домашней переработки отходов · Экологичная распределенная переработка отходов · Этичный филамент · Анализ жизненного цикла распределенного производства · Анализ жизненного цикла RepRap: энергия и CO2 · RepRap на солнечной энергии · RecycleBot на солнечной энергии · Центр оценки осуществимости · Механические испытания · Протокол печати RepRap: MOST · Уроки, извлеченные из опыта · Сборка RepRap MOST · Сборка Prusa MOST · Сборка RepRap MOST HS · Сервер печати RepRap

---

Сделайте меня: Хотите собрать MOST RepRap? · Обзор сборки Delta: MOST · Обзор сборки Athena · Металлический 3D-принтер MOST · 3D-принтер для реагирования на гуманитарные кризисы

Первую версию можно найти в статье об открытом металлическом 3D-принтере (на самом деле это третья версия, хотя мы используем две — эта лучше, поэтому начните с неё).

• https://osf.io/ytvgm/ (включает OpenSCAD, STL-файлы и спецификации материалов)

• Франклин
• Улучшения в программировании и обработке данных для 3D-печати металлом с использованием технологии GMAW с открытым исходным кодом — улучшенная версия.
• Плагин для нарезки моделей для 3D-печати металлом
• Анализатор дуги с открытым исходным кодом: многосенсорный мониторинг аддитивного производства с использованием проволочной дуги.
• Оптимизация параметров печати методом роя частиц для 3D-печати металлом с использованием TIG-сварки с открытым исходным кодом

• Интегрированный мониторинг и контроль напряжения и тока в газодуговой сварке, магнитный шарикоподшипниковый 3D-принтер с открытым исходным кодом.

• Применение технологии 3D-печати металлом на основе GMAW с открытым исходным кодом.
• Механизмы отделения подложки при 3D-печати алюминиевым металлом методом газовой дуговой сварки — как снять напечатанное изделие с подложки с помощью молотка.
• Недорогой монитор напряжения и тока с открытым исходным кодом для 3D-печати методом газодуговой сварки.
• Разработка гипоэвтектического алюминиево-кремниевого сплава для 3D-печати методом GMAW с использованием клиновидного литья.
• Лаборатория открытого исходного кода
• 3D-печать OSAT с открытым исходным кодом
• Экономический анализ жизненного цикла распределенного производства с использованием 3D-принтеров с открытым исходным кодом.
• Экологические последствия распределенного производства с использованием 3D-печати полимерных компонентов и изделий.
• Создание исследовательского оборудования с использованием свободного оборудования с открытым исходным кодом.
• Делфтский технологический университет - MIG+ Prusa I3
• Weld 3D — первый коммерческий спин-офф (похоже, проект закрыт, см. архивную копию ).
• см. литературу по «аддитивному производству проволочной дуги» (WAAM).
• Мини-металлообработчик — 3D-принтер, специально разработанный для работы с металлической глиной, которая затем обжигается — стоимость сборки 25 долларов, инструкция по сборке практически с открытым исходным кодом.
• Плагин для нарезки моделей для 3D-печати металлом
• Формирование механизмов высвобождения подложки непосредственно на месте для 3D-печати металла при дуговой сварке в защитной газовой среде.
• Интегрированный мониторинг и контроль напряжения и тока в газодуговой сварке, магнитный шарикоподшипниковый 3D-принтер с открытым исходным кодом.
• Очистка алюминиевой подложки для 3D-печати: MOST
• Использование обратной дельта-формы для печати восковых моделей при литье металла

Для полностью металлического дельта-принтера в приводном механизме использовались три шаговых двигателя NEMA17 (крутящий момент 5,5 кг·см) с ходовыми винтами, интегрированными в их валы, что исключало необходимость в муфтах между двигателями и ходовыми винтами. Трапецеидальные резьбовые ходовые винты имели шаг 5 мм и длину 300 мм. Три двигателя были расположены вертикально на окружности диаметром 394 мм с шагом 120° друг от друга. В целом, 3-осевой столик был основан на конструкции промышленного дельта-робота, обычно используемого для операций захвата и перемещения, за исключением того, что он обеспечивал большее перемещение по оси Z. Управление осуществлялось контроллером на базе Arduino . Программное обеспечение Franklin (находящееся на микроконтроллере принтера) управляло движением принтера, преобразуя команды с сервера печати, работающего на хост-компьютере. Хост-компьютер, в свою очередь, предоставлял веб-интерфейс, через который конечный пользователь мог управлять движением столика, ставить задания на печать в очередь и вносить изменения в конфигурацию.

В качестве альтернативы можно приобрести продукцию одного из наших партнеров, компании CNC Router Parts . Вместо фрезерного станка можно установить сварочный пистолет. Эта система значительно дороже, чем дельта-принтер MOST, но она позволяет использовать большую область печати (или несколько областей печати), а также охлаждающую пластину для отвода тепла. Для управления этой конфигурацией принтера можно также использовать программное обеспечение Franklin.

Если вы выбираете между Millermatic 190 и Millermatic 140, мы рекомендуем 190. Он гораздо лучше справляется с длительными циклами 3D-печати. ​​Однако, если у вас есть бюджет на сварочный аппарат MIG, который позволит вам импульсно подавать дугу и/или контролировать форму волны, то, безусловно, используйте его. Для сварки алюминия мы используем стандартную сварочную горелку Miller Spoolmate. Для сварки стали мы используем сварочную горелку M-100, также от Miller, нашего партнера по проекту America Makes. Вы можете посмотреть, что вы делаете с этими недорогими сварочными аппаратами, используя это:

• Недорогой монитор напряжения и тока с открытым исходным кодом для 3D-печати методом газодуговой сварки.

Изначально мы моделировали наши детали в OpenSCAD , нарезали их с помощью Cura и использовали разработанную нами прошивку под названием Franklin . Вы можете использовать любое программное обеспечение для 3D-моделирования, позволяющее экспортировать деталь в файл .STL (например, FreeCAD ). Если вы решите использовать Cura, вам может быть полезно загрузить наш плагин для Cura. Этот плагин помог преобразовать Cura из традиционного программного обеспечения для нарезки пластиковых деталей в программное обеспечение для печати металлических деталей; траектории печати, которые работают для пластиковых деталей, часто не работают с металлом. В настоящее время мы работаем над версией Cura для печати металлических деталей, которая выходит далеко за рамки этого плагина.

Если вы используете Cura, вам следует вручную проверить сгенерированный GCode, так как в нем иногда могут встречаться странные артефакты. В качестве альтернативы вы можете написать свой GCode вручную. В настоящее время не существует идеального, недорогого программного обеспечения для нарезки моделей с открытым исходным кодом, идеально подходящего для работы с металлом. Сейчас наш аспирант разрабатывает такое программное обеспечение, но оно еще не готово к распространению. На нашем сайте Franklin есть информация о загрузке и использовании Franklin для управления движением принтера. Внизу страницы сайта Franklin находится ссылка на нашу недавно опубликованную статью, посвященную Franklin, в которой содержится вся необходимая информация для понимания его работы.

Мы печатаем алюминий и сталь на листах стали A36 толщиной 1/4 дюйма, обработанных до размеров примерно 6x6 дюймов со скругленными углами. Мы печатаем алюминий на стали, поскольку это обеспечивает слабый интерфейс, позволяющий отделять образцы алюминия от подложки вручную или молотком. При наличии средств можно также добиться аналогичного эффекта, печатая сталь на титане (или на любом материале, в котором металлы на основе железа образуют хрупкие фазы). Другие методы печати на стали и алюминии описаны в наших статьях:

• Механизмы отделения подложки при 3D-печати алюминиевым металлом методом газовой дуговой сварки — как снять напечатанное изделие с подложки с помощью молотка.
• Формирование механизмов высвобождения подложки непосредственно на месте для 3D-печати металла при дуговой сварке в защитной газовой среде.

Если вы используете один из этих механизмов отделения подложки, имейте в виду, что первый слой будет выглядеть и звучать ужасно — цель здесь состоит в том, чтобы получить некачественный сварной шов. Это исправится в последующих слоях.

Перед использованием важно очистить подложку, чтобы предотвратить пористость и проблемы с образованием сварочной дуги. Мы обезжириваем подложку, а затем аккуратно шлифуем ее абразивной губкой Scotch Brite. Аккуратная шлифовка удаляет оксиды и загрязнения, не втирая их глубже в подложку. Использование абразивных губок Scotch Brite вызывает споры в сварочном сообществе — одни их используют, другие полностью избегают, но мы успешно их применяем. Перед использованием мы промываем подложку изопропиловым спиртом и даем ей полностью высохнуть на воздухе. Использование сжатого воздуха не рекомендуется, так как многие источники сжатого воздуха содержат влагу. Влага может привести к образованию пор в сварных швах.

См. также: Очистка алюминиевой подложки для 3D-печати: MOST

Используйте высококачественные сварочные сплавы! Изначально мы использовали самые дешевые сварочные сплавы, которые смогли найти в интернете. Не все производители очищают сварочную проволоку от оксидов или жидкости для вытягивания, и это может существенно повлиять на качество сварки. Для алюминия AlcoTec и Hobart — это качественные поставщики, с которыми мы успешно работали при печати. ​​Алюминиевые кремниевые сплавы (4043, 4943 и 4047) кажутся наиболее простыми в использовании. Проволока диаметром 0,030 дюйма — самая удобная в работе, хотя можно разработать стратегии для использования проволоки большего диаметра.

Параметры сварки зависят от используемого сварочного аппарата и напечатанной детали. Для тестовых блоков размером 1"x1,25"x4" мы обнаружили, что следующие параметры являются хорошей отправной точкой для многослойных деталей:

• Мощность сварки: Низкая - значение "1" на аппарате Millermatic 190
• Скорость подачи проволоки: "55" на станке Millermatic 190 ~ 125 мм/сек
• Скорость печати: 10 мм/сек
• Вылет проволоки (расстояние между наконечником сварочного пистолета и заготовкой): 10 мм
• Защитный газ: чистый аргон со скоростью потока 0,24 л/сек. Это значение можно увеличить, но уменьшать его не рекомендуется.
• Высота слоя: ~2-3 мм
• Расстояние между бусинами по бокам: ~2-4 мм
• Пауза после каждого слоя: 60 сек.

При сварке алюминия приходится бороться с нагревом; алюминий легко нагревается и долго сохраняет тепло. В больших многослойных деталях необходимо минимизировать тепловое воздействие на деталь. При сварке тепловое воздействие прямо пропорционально скорости сварки и обратно пропорционально длине сварочной проволоки. Увеличьте мощность, чтобы увеличить тепловое воздействие, и увеличьте скорость или длину сварочной проволоки, чтобы уменьшить тепловое воздействие. Приведенные выше настройки не идеальны для однослойных деталей, но оптимизированы для многослойных. Для однослойных деталей увеличьте мощность и скорость подачи проволоки.

Сталь относительно проще в обработке. Мы рекомендуем следующие начальные настройки:

• Мощность сварки: 5 вольт на аппарате Millermatic 190.
• Скорость подачи проволоки: "29" на Millermatic 190 ~ 25 мм/сек
• Скорость печати: 7 мм/сек
• Вылет проволоки (расстояние между наконечником сварочного пистолета и заготовкой): 10 мм
• Защитный газ: C25 со скоростью 30 кубических футов в час (CFH).
• Высота слоя: 2 мм
• Расстояние между бусинами по бокам: 1 мм
• Делайте паузу после каждого слоя: не менее 60 секунд.

Во время паузы после каждого слоя необходимо очищать сопло и головку сварочного пистолета от брызг металла. Убедитесь, что отверстия для защитного газа не забиты брызгами металла.

Влажная среда значительно способствует образованию пористости в сварных швах. Если вы сможете разместить систему на первом этаже здания, использовать осушитель воздуха или избегать печати в очень влажные дни, уровень пористости будет ниже. Поддержание чистоты подложек и проволоки также значительно улучшит качество печати. ​​Выбирайте высококачественные сварочные сплавы. Такие продукты, как гелевые гели для сопел, можно найти в большинстве хозяйственных магазинов. Их можно использовать для предотвращения разбрызгивания металла вблизи контактного наконечника (обеспечивая равномерный поток защитного газа), однако использование этих гелей, как известно в сварочном сообществе, увеличивает пористость сварных швов.

Пожалуйста, ознакомьтесь с разделом о безопасности в нашем оригинальном проекте . Любые меры безопасности, которые принимаются при сварке, следует также соблюдать при 3D-печати на основе сварки. Дуга может вызывать солнечные ожоги, а длительное воздействие связано с раком кожи и раком щитовидной железы. Взгляд на дугу может привести к очень сильным головным болям и повреждению глаз. Сварочные маски и сварочные занавесы предотвращают это. Сварка действительно выделяет пары, и 3D-печать на основе сварки выделяет больше паров, чем обычная сварка. Печатайте в хорошо проветриваемом помещении. Мы печатаем в вытяжном шкафу. Поддерживайте чистоту и отсутствие мусора/оксидов на пути к заземлению. В нашем дельта-принтере путь к заземлению — это металлический зажимной механизм, удерживающий подложку на месте. Перед установкой подложки на принтер рекомендуется очистить зажимы металлическим напильником и/или наждачной бумагой. Сварщик найдет заземление; контролируйте путь, по которому он должен идти к заземлению, чтобы предотвратить повреждение оборудования.

В случае сомнений, изучение онлайн-форумов по сварке и специализированной литературы по сварке может оказаться невероятно полезным. Стандартные решения, используемые в сварке, часто хорошо подходят для 3D-печати на основе сварки.