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.
Содержание
Спецификация материалов
| Элемент | Число | Стоимость (долл. США) | Источник |
|---|---|---|---|
| Все 12 напечатанных деталей по цене 40 долларов США/кг. | 12,00 долларов США | Местный рэпрэп | |
| Все крепежи | 2,00 доллара США | http://www.mcmaster.com/ | |
| Гайка М3 | 90 | ||
| Винт М3х10 мм | 12 | ||
| Винт М3х12мм | 48 | ||
| Винт М3х20мм | 12 | ||
| Установочный винт M3x8 мм | 6 | ||
| Шайба М3 | 102 | ||
| М8гайка | 6 | ||
| Установочный винт M8 | 3 | ||
| Керамическая изоляция 152 x 152 мм. | 1 | 4,00 доллара США | |
| Шатуны, подшипники и стяжки | http://www.amazon.com/ | ||
| Гладкий стержень 300х8 мм. | 6 | 25,00 долларов США | |
| Удилище из углеродного волокна диаметром 304,8 мм. | 6 | $6,00 | |
| подшипники 608zz | 6 | 2,40 доллара США | |
| LM8UUподшипники | 6 | $6,00 | |
| Маленькие проволочные стяжки | 3 | 0,50 доллара США | |
| Наконечник рулевой тяги | 24 | $ 8,00 | |
| Ремень Т5 600 мм | 3 | $ 5,90 | http://www.polytechdesign.com/ |
| Алюминиевая пластина 241 x 51 x 4 мм. | 3 | $114,00 | Местный механический цех |
| Шаговый двигатель NEMA17 (1,8 град., удерживающий момент 5,5 кг-см, провод 750 мм) | 3 | $39,00 | http://www.kysanelectronics.com/ |
| Механический концевой выключатель | 3 | $3,33 | http://www.digikey.com/ |
| Плата микроконтроллера Melzi | 1 | 120,00 долларов США | http://web.archive.org/web/20160304170259/http://matterfy.com/ |
| Сварочный аппарат Millermatic 140 с автоматической настройкой и тележкой | 1 | $836,00 | http://www.millerwelds.com/ |
| Источник питания | 1 | 8,00 долларов США | (Вторичное использование)/Интернет |
| Провода | 1 | 2,00 доллара США | (Вторичное использование)/Интернет |
| Общий | 1194,13 доллара США |
Печатные детали
Распечатайте эти файлы STL с помощью любого варианта RepRap . Красные части на изображении справа — это напечатанные части. SCAD , если он вам нужен.
- Файл 3X : Конец Motor.stl
- Файл 3X : Конец Idler.stl
- Файл 3X :Belt terminators.stl
- Файл 3X :MOST шкив с 12 зубьями.stl
- Файл:Efector.stl
- Файл:Carriage.stl
- Файл:Bed адаптер.stl
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
- Подготовьте все материалы, перечисленные в спецификации.
- Распечатайте все пластиковые компоненты на RepRap.
- 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- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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 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
- Анализатор дуги с открытым исходным кодом: мультисенсорный мониторинг аддитивного производства проволочной дуги
- Механизмы отделения подложки для 3D-печати алюминия и металла при газовой дуговой сварке — как снять отпечаток с подложки с помощью молотка
- Недорогой монитор напряжения и тока с открытым исходным кодом для 3D-печати при дуговой сварке в газе и металле
- Оптимизация параметров печати роем частиц для 3D-печати металлом с открытым исходным кодом на основе TIG
- Разработка доэвтектического алюминиево-кремниевого сплава для 3D-печати на основе GMAW с использованием клиновых отливок
- Лаборатория с открытым исходным кодом
- 3D-печать OSAT с открытым исходным кодом
- Экономический анализ жизненного цикла распределенного производства с использованием 3D-принтеров с открытым исходным кодом
- Воздействие распределенного производства на окружающую среду при 3D-печати полимерных компонентов и изделий
- Создание исследовательского оборудования с использованием бесплатного оборудования с открытым исходным кодом.
- Делфтский технологический университет - MIG+ Prusa I3
- Weld 3D — первый коммерческий спин-офф
- см. литературу по «аддитивному производству проволочной дуги» (WAAM).
- Mini Metal Maker — 3D-принтер, разработанный специально для металлической глины, которую затем обжигают — инструкции по сборке за 25 долларов, поэтому почти открытый исходный код
- Código abierto Impresora 3-D для металлов
- Применение 3D-печати металлом на основе GMAW с открытым исходным кодом
- Металлический 3D-принтер MOST с открытым исходным кодом v2
- Плагин слайсера для 3D-печати металла
- Формирование in situ механизмов освобождения подложки для 3D-печати металла при дуговой сварке металлом в газе
- Недорогой монитор напряжения и тока с открытым исходным кодом для 3D-печати при дуговой сварке в газе и металле
- Интегрированный мониторинг напряжения и тока и контроль газа Магнитно-шарнирный 3D-принтер с открытым исходным кодом для дуговой сварки металла
- Очистка алюминиевой подложки для 3D-печати: MOST
- Использование обратной дельты для восковой печати при литье металла
Полезные обсуждения
- Обсуждение на форуме RepRap
- Обсуждение
- Обсуждение на Reddit
- Обсуждение на каждый день
- Обсуждение Расталла G+
- Обсуждение Регистра
- Слэшдот обсуждение
- Группы Google, посвященные советам, рекомендациям и обзорам 3D-принтеров
СМИ
СМИ США
- Ученые создают недорогой 3D-принтер по металлу с открытым исходным кодом — Michigan Tech News, Phys.org , Science Daily , Science Codex , The Cherry Creek News , Planet Infowars , Business Standard , GentedeHoy (испанский) , ItechPost , Reddit , CBS Detroit , Bubblenews , руководитель лаборатории 3ders , Hexus
- Ослабленный винт? 3D-принтер скоро может изготовить вам новый - NBC News
- Печать металлом: инженеры создали сварочный 3D-принтер своими руками менее чем за 1500 долларов — International Business Times
- Ученые из Мичиганского технологического института создали металлический 3D-принтер своими руками за 1500 долларов — Gigaomm , CNN Money, ARS Mobilitas
- Недорогой 3D-принтер по металлу с открытым исходным кодом может принести революционную технологию миллионам людей - International Science Times
- Новый 3D-принтер по металлу имеет открытый исходный код и доступен по цене — Live Science, Yahoo News , Scientific American
- Приветствуем настольный 3D-принтер по металлу своими руками - DVice
- Теперь вы можете 3D-печать металлом дома — материнская плата
- Испытание вашего металла - Newsweek, Newsweek.com
- Ростокский сварочный 3D-принтер? - Взломать день
- Michigan Tech выпустила 3D -принтер по металлу с открытым исходным кодом менее чем за 2000 долларов
- Недорогой способ распечатать металлические детали — The New York Times
- RT ACM (Ассоциация вычислительной техники) , 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
- Меморандум о взаимопонимании с Sigma Labs : Market Watch, Sacramento Bee , MSN Money , Wall Street Journal , Yahoo Finance, Business Week , ABC 27 , 3D Printing Industry , 3Ders , Technorati , Design News
- 3DPI Writer, 5 лучших приложений 3D-печати 2013 года по версии Майка Молич-Хоу - Индустрия 3D-печати
- 10 самых невероятных аппаратных проектов с открытым исходным кодом, родившихся в 2013 году - Open Electronics
- 3D-печать нового уровня из металла Manufacturing.net
- Революция печати, новые технологии 3D-печати — The Rundown Live
- Металлический 3D-принтер свободной формы — это 3Doodler на стероидах — Индустрия 3D-печати
- 3D-печать Grace и роботизированного металла — MX3D-METAL Джориса Лаармана - Мир 3D-принтеров
- Передовые исследования Мичиганского технологического института - Вторая волна UP
- 8 невероятных проектов с открытым исходным кодом, которые стоит посмотреть! - Электроника для вас, времена
- Технология, меняющая правила игры : повесьте банкиров
- Печать металлом для потребителя — S1 от Aurora Labs — Мир 3D-принтеров
- Печать на металле с помощью сварочного аппарата MIG — Hack-A-Day
- Голландские студенты создают 3D-принтер по металлу своими руками с помощью принтера Prusa i3 и сварочного аппарата MIG - 3Ders, студенты объединяют принтер Prusa i3 с сварочным аппаратом MIG, чтобы создать доступный 3D-принтер по металлу - 3D Print
- Голландские студенты создают металлический 3D-принтер своими руками с помощью принтера Prusa i3 и сварочного аппарата MIG #3DPMetal - Adafruit
- Я алюминиевый человек - Автомобиль и водитель 2017
Международные СМИ
Британия
- 3D-печать металлом и шесть ключевых сдвигов во «второй промышленной революции» — The Guardian
- The Register , The Telegraph , The Independent , Techienews , ITPro , Журнал Eureka Magazine
Канада
- Ученые обнародовали планы создания 3D-принтера по металлу с открытым исходным кодом
- Новый НИЗКИЙ 3D-принтер по металлу на основе инноваций с открытым исходным кодом - Substance
Китай
- 3D-принтер по металлу: для чего вы хотите его использовать? - Guokr.com (в двух словах)
- 3D принтер по металлу, 1500$. Вы готовы? - 3dyf.com (3dyf)
- ОС Китай , IT Home , CN Beta , AMOBBS
Дания
- Byg din egen 3D-принтер по металлу за 6500 крон - Ingeniøren
Франция
- В проекте: 3D-принтер по металлу... с открытым исходным кодом - Futura Sciences
- ГНТ
Германия
- Металлическая оснастка из 3D принтера - Scienexx, Linux Magazin
Индия
- Ученые создали недорогой 3D-принтер по металлу с открытым исходным кодом
- Ученые создали недорогой 3D-принтер по металлу с открытым исходным кодом - Economic Times (Indian Times)
Италия
- 3D-печать из металла, открытого исходного кода и арахиса - Tom's Hardware
Япония
Литва
- Отныне 3D-принтер по металлу всего 1,5 за тысячу. доллары можно заработать дома - Моксласит 15 мин, Technologijos
Малайзия
Норвегия
- Her er er 3D-printeren du kan lage selv - Teknisk Ukeblad (Technical Weekly)
Польша
- Распечатай пистолет - Речь Посполитая (rp.pl)
Румыния
Россия
- Вскрытая 3D металлическая пломба - Lenta.ru, 2045.ru , Казанский федеральный университет , Инлайн
- Американцы создали 3D-принтер, доступный для печати на металле - Imena
- Великая Эпоха , Компьютерра , Scienceblog.ru
Испания
- Impresora 3D для металла, бараты и кодовые знаки - NCYT, Insurgente Press