Sparks1.jpg
Искры1.jpg
Информация о ФА icon.svgУгол вниз icon.svgДанные проекта
АвторыДжеральд К. Анзалоне
Ченлун Чжан
Бас Вийнен
Пол Дж. Сандерс
Джошуа М. Пирс
РасположениеМичиган , США
Положение дел Разработанный
Смоделированный
Прототипированный
Проверено
ПровереноБОЛЬШИНСТВО
Расходы1 194,13 долларов США
Манифест ОКХСкачать
Информация о ФА icon.svgУгол вниз icon.svgИсточник данных
ТипБумага

Цитировать как Ссылка на исходный документ.Джеральд К. Анзалоне, Ченлун Чжан, Бас Вийнен, Пол Г. Сандерс и Джошуа М. Пирс, « Недорогая трехмерная печать металлом с открытым исходным кодом » , IEEE Access , 1, стр. 803–810, (2013).

doi: 10.1109/ACCESS.2013.2293018 препринт в открытом доступе
Информация о ФА icon.svgУгол вниз icon.svgДанные устройства
Лицензия на оборудованиеЦЕРН-ОХЛ-С
СертификатыНачать сертификацию OSHWA

Технический прогресс в сообществе самовоспроизводящихся быстрых прототипов с открытым исходным кодом ( RepRap ) позволил распределенной форме аддитивного производства быстро расшириться с использованием материалов на основе полимеров. Однако отсутствие металлической альтернативы с открытым исходным кодом, а также высокие капитальные затраты и низкая производительность запатентованных коммерческих 3D-принтеров по металлу серьезно ограничивают их внедрение. Применение коммерческих 3D-принтеров по металлу ограничивается только быстрым прототипированием и дорогостоящей готовой продукцией. Это серьезно ограничивает доступ к технологии для малых и средних предприятий, развивающихся стран и для использования в лабораториях. В этой статье сообщается о разработке металлического 3D-принтера с открытым исходным кодом стоимостью менее 2000 долларов. Металлический 3D-принтер управляется микроконтроллером с открытым исходным кодом и представляет собой комбинацию недорогого коммерческого аппарата для сварки MIG газа и металла и производной от Ростока — дельтабота RepRap. Предоставляются спецификация материалов, электрические и механические схемы, а также основные строительные и эксплуатационные процедуры. Проведен предварительный технический анализ свойств 3D-принтера и получаемых стальных изделий. Обсуждаются результаты печати функциональных металлических деталей по индивидуальному заказу и делаются выводы о потенциале технологии и будущих работах, необходимых для массового распространения этой технологии.

Информацию о новейшем 3D-принтере MOST Metal RepRap см. здесь.

Новое программное обеспечение: слайсер и улучшения процесса для 3D-печати металлом с открытым исходным кодом на основе GMAW.

Спецификация материалов

ЭлементЧислоСтоимость (долл. США)Источник
Все 12 напечатанных деталей по цене 40 долларов США/кг.12,00 долларов СШАМестный рэпрэп
Все крепежи2,00 доллара СШАhttp://www.mcmaster.com/
Гайка М390
Винт М3х10 мм12
Винт М3х12мм48
Винт М3х20мм12
Установочный винт M3x8 мм6
Шайба М3102
М8гайка6
Установочный винт M83
Керамическая изоляция 152 x 152 мм.14,00 доллара США
Шатуны, подшипники и стяжкиhttp://www.amazon.com/
Гладкий стержень 300х8 мм.625,00 долларов США
Удилище из углеродного волокна диаметром 304,8 мм.6$6,00
подшипники 608zz62,40 доллара США
LM8UUподшипники6$6,00
Маленькие проволочные стяжки30,50 доллара США
Наконечник рулевой тяги24$ 8,00
Ремень Т5 600 мм3$ 5,90http://www.polytechdesign.com/
Алюминиевая пластина 241 x 51 x 4 мм.3$114,00Местный механический цех
Шаговый двигатель NEMA17 (1,8 град., удерживающий момент 5,5 кг-см, провод 750 мм)3$39,00http://www.kysanelectronics.com/
Механический концевой выключатель3$3,33http://www.digikey.com/
Плата микроконтроллера Melzi1120,00 долларов СШАhttp://web.archive.org/web/20160304170259/http://matterfy.com/
Сварочный аппарат Millermatic 140 с автоматической настройкой и тележкой1$836,00http://www.millerwelds.com/
Источник питания18,00 долларов США(Вторичное использование)/Интернет
Провода12,00 доллара США(Вторичное использование)/Интернет
Общий1194,13 доллара США

Печатные детали

Металл.png

Распечатайте эти файлы STL с помощью любого варианта RepRap . Красные части на изображении справа — это напечатанные части. SCAD , если он вам нужен.

Строительство

Примечание для создателей

Если вы уже создали RepRap раньше, это будет легко — если вы не знакомы с RepRap или Deltabots, такими как Rostock, — более подробные инструкции по сборке доступны на странице сборки MOST Prusa RepRap и в Обзоре сборки Delta:MOST . Эти ссылки содержат подробную информацию о том, как, например, можно сплести провода или настроить микроконтроллер Melzi/Arduino. Эта концепция, однако, не ограничивается этой конкретной конструкцией и, конечно, должна работать для большинства принтеров RepRap — вам просто нужна огнезащита и собственный сварщик… удачи! Если у вас получится - напишите нам.

Начальная подготовка

  1. Подготовьте все материалы, перечисленные в спецификации.
  2. Распечатайте все пластиковые компоненты на RepRap.
  3. Рассверлите отверстия для винтов M3 в каждой пластиковой детали и очистите заглушки для гаек острым ножом, чтобы они подходили для всех винтов и гаек M3.

Конструкция с одной колонной

Деталь нижней части внутри, показывающая расположение концевого выключателя.
Деталь нижней части снаружи
Детальный верх
  1. Прикрепите двигатель и пластиковую основу винтами M3 X 10 мм с шайбами. Вставьте две гайки M3 в ловушки для гаек установочных винтов на шкиве, свободно вставьте два установочных винта M3 X 8 мм в шкив. Протолкните шкив через стержни двигателя и затяните все винты.
  2. Прикрепите концевой выключатель к держателю на пластиковом основании с помощью винтов M2 X 10 мм. Добавьте немного эпоксидной смолы, чтобы убедиться, что переключатель не двигается. Убедитесь, что винт в каретке зацепляется за рычаг переключателя. Отрегулируйте этот винт, чтобы установить положение, в котором каретка зацепляется с концевым выключателем.
  3. Используйте дрель или нож, чтобы очистить отверстия стержней, вставьте 2 параллельных гладких стержня длиной 300 мм в отверстия в пластиковом основании, используйте винт M3 X 12 мм с шайбами, чтобы закрепить весь стержень, чтобы зафиксировать оба стержня.
  4. Опустите подшипники LM8UU в масло для смазки, вставьте 2 подшипника LM8UU в пазы пластикового челнока и прочно затяните каждый подшипник двумя небольшими проволочными стяжками. Наденьте подшипники LM8UU с пластиковыми направляющими на каждый стержень.
  5. Закрепите верхний конец параллельных стержней к верхнему пластику винтами M3 X 12 мм с шайбами. Используйте установочный винт M8 и гайку M8, чтобы закрепить два подшипника 608zz в центральные отверстия в верхнем пластике.
  6. Пропустите один конец ремня Т5 через один ограничитель ремня и вокруг него, а конец ремня протяните через другой ограничитель. Оберните конец ремня вокруг шкива. Оберните другой конец ремня вокруг подшипников 608zz. Прикрепите один терминатор к пластиковому челноку с подшипниками LM8UU с помощью винта M3 X 10 мм с шайбой. Надежно закрепите клеммы небольшой проволочной стяжкой.

3X

На этом конструкция с одним столбом заканчивается. 3 столба должны быть построены параллельно. Алюминиевые пластины размером 241 х 51 мм прикреплены к пластику снизу и сверху, чтобы придать раме форму треугольной призмы .

Сборка платформы

  1. Закрепите эпоксидной смолой концы соединительной проволоки на стержнях из углеродного волокна на обоих концах. Набор винтов и гаек M3 X 12 мм используется для крепления концов соединительной проволоки к пластиковым челнокам. Другой конец крепится к пластиковому держателю предметного столика.
  2. Убедитесь, что винты M3 свободно ввинчены в отверстия на концах соединительной проволоки, чтобы каждый рычаг из углеродного волокна мог свободно перемещаться во всех направлениях.
  3. 3 гвоздя длиной 5 см ввинчиваются в пластиковый держатель платформы для поддержки керамического подноса размером 152 х 152 мм.

Электроника

Рис. 2 Схема подключения
  • Схему подключения см. на рис. 2.
  • Шаговые двигатели и концевые выключатели подключаются к соответствующим клеммам на плате микроконтроллера, который подключается к компьютеру Linux с помощью USB-кабеля.
  • Плата питается от переработанного компьютерного блока питания.
  • Для управления сварочным аппаратом мы используем одно из этих реле , подключенное к вспомогательным контактам ввода-вывода и питания RAMPS. Изменение состояния контактов, к которым подключена плата, меняет состояние реле, назначенного активированному контакту. Контакты реле затем подключаются параллельно пусковому переключателю в ручке сварочного пистолета. Переключение триггера ручки или реле переключит сварочный аппарат. Таким образом, сварочный аппарат можно будет использовать как обычно, если он не подключен к принтеру...

Безопасность

  • Защитное оборудование основано на стандартных протоколах безопасности при сварке MIG.

Рабочая зона

  • Используйте металлический 3D-принтер на плоской поверхности, изолированной от воды и легковоспламеняющихся материалов.
  • Убедитесь, что у вас есть правильное заземление с помощью соединения «металл по металлу» с подложкой.
  • Всегда следите за тем, чтобы газовый баллон был закреплен на вертикальной опоре или тележке, и используйте только газовые шланги, предназначенные для сварки.
  • Устраните беспорядок на рабочем месте, так как искры будут лететь повсюду. Минимизируйте количество кабелей под ногами, чтобы не споткнуться.
  • Регулярно проверяйте шланги на предмет утечек, износа и ослабления соединений и заменяйте неисправные линии. Распылите смесь мыла и воды. Пузыри покажут утечку.
  • Обеспечьте надлежащую вентиляцию рабочей зоны. Сварочные дымы опасны. В домашнем гараже оставьте дверь или окно открытыми и включите вытяжной вентилятор, чтобы удалить пары из зоны дыхания. Мы тоже использовали маски.

Защитное снаряжение

  • Всегда надевайте защитные очки, находясь в лаборатории.
  • При печати и/или просмотре принтера во время печати надевайте сварочную маску/шлем сварщика (с автоматическим затемнением или откидной шторкой в ​​соответствии с действующим сертификатом ANSI) или смотрите на него с помощью веб-камеры. Не смотрите на принтер незащищенными глазами!
  • Используйте плоскогубцы, чтобы взять подложку после печати, или толстые кожаные перчатки.
  • Всегда надевайте огнестойкий лабораторный халат и прочные кожаные перчатки при работе с напечатанными деталями.
  • Носите кожаную обувь – высокие кеды (бонусом будут стальные носки).

При 3D-печати металлом вы подвергаетесь сварке в течение более длительных периодов времени, чем обычно при обычной сварке. Вы должны убедиться, что вся ваша кожа покрыта чем-то, чтобы избежать «солнечных ожогов».

Операция

Управление столиком происходит как у обычного 3D-принтера RepRap Delta. Для начала по номенклатуре попробуйте это . Загрузите прошивку Repetier и программное обеспечение хоста , используйте Arduino для загрузки прошивки на сцену и настройте Cura на хосте. Это будет работать на любом типе компьютеров, но мы рекомендуем бесплатный Debian с открытым исходным кодом . Модели можно создавать и изменять с помощью любого 3-D-редактора, такого как OpenSCAD , Blender или приложения САПР, такого как FreeCAD (более подробный список бесплатных САПР-программ с открытым исходным кодом можно найти здесь . Модель следует экспортировать в виде файла STL. Это загружается в Cura и нарезается на траекторию инструмента. Для получения правильных настроек может потребоваться несколько попыток. GCode сохраняется на диск и открывается с помощью Repetier Host, который отправляет его на сцену. Когда платформа достигает сварочного пистолета, Включите сварочный аппарат, подключив кабель, ведущий к выключателю (который следует удерживать нажатым с помощью проволочной стяжки). Пока идет печать, обратите внимание на расстояние между пистолетом и объектом. Оно должно начинаться примерно с 7 минут. мм и остаются прежними.Если увеличивается, либо уменьшите высоту слоя, либо замедлите движение (это можно сделать во время печати с помощью Repetier Host), если уменьшается, сделайте наоборот.

Экспериментальные возможности

Хотя вся установка по-прежнему является экспериментальной, некоторые ее части более экспериментальны, чем другие. Здесь перечислены некоторые функции, которые тестируются с разной степенью успеха. Cura попытается отрегулировать «ширину линии» наносимой нити, изменив скорость ее подачи. В настоящее время сварочный аппарат не поддерживает такую ​​регулировку, поэтому в некоторые детали поступает больше материала, чем должно, а в другие — меньше. Чтобы решить эту проблему, был разработан плагин для Cura, который преобразует изменения скорости подачи в изменения скорости сопла. Плагин можно найти вместе со SCAD-файлом на github . Этот плагин также поддерживает добавление пользовательских команд, когда путешествие заканчивается или начинается. Его можно использовать для активации реле для включения питания сварочного аппарата.

Смотрите также

mqdefault.jpgYouTube_icon.svg

Полезные обсуждения

СМИ

СМИ США

Международные СМИ

Британия

Канада

Китай

Дания

Франция

Германия

Индия

Италия

  • 3D-печать из металла, открытого исходного кода и арахиса - Tom's Hardware

Япония

Литва

Малайзия

Норвегия

Польша

Румыния

Россия

Испания

Информация о ФА icon.svgУгол вниз icon.svgДанные страницы
Ключевые словаosat , оптика с открытым исходным кодом , 3d печать , аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом , 3d принтер по металлу , 3d принтер , 3d печать по металлу
ЦУРSDG09 Промышленные инновации и инфраструктура
АвторыДжошуа М. Пирс
ЛицензияCC-BY-SA-3.0
ОрганизацииМОСТ , МТУ
Языканглийский (англ.)
ПереводыКитайский , португальский , персидский , испанский , турецкий , французский , итальянский , русский
Связанный8 подстраниц , 199 страниц, ссылка здесь.
ПсевдонимыМеталлический 3D-принтер с открытым исходным кодом , Металлический 3D-принтер с открытым исходным кодом , Металлический 3D-принтер с открытым исходным кодом
Влияние124 797 просмотров страниц
Созданный22 ноября 2013 г. , Джошуа М. Пирс
Модифицированный28 февраля 2024 г. , Фелипе Шеноне
Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies.