Технічний прогрес у спільноті самовідтворюваних швидких прототипів ( RepRap ) з відкритим вихідним кодом дозволив швидко розширити розподілену форму адитивного виробництва з використанням матеріалів на основі полімерів. Однак відсутність металевої альтернативи з відкритим вихідним кодом, а також високі капітальні витрати та повільна пропускна здатність фірмових комерціалізованих металевих 3-D-принтерів серйозно обмежили їх розгортання. Застосування комерціалізованих металевих 3-D принтерів обмежується лише швидким прототипуванням і дорогими готовими продуктами. Це серйозно обмежує доступ до технології для малих і середніх підприємств, країн, що розвиваються, і для використання в лабораторіях. У цій статті розповідається про розробку металевого 3-D принтера з відкритим вихідним кодом вартістю <$2000. Металевий 3-D-принтер керується за допомогою мікроконтролера з відкритим вихідним кодом і являє собою комбінацію недорогого комерційного газового зварювального пристрою MIG і похідного від Rostock, deltabot RepRap. Надається перелік матеріалів, електричні та механічні конструктивні схеми, а також основні конструкційні та експлуатаційні процедури. Проведено попередній технічний аналіз властивостей 3-D принтера та отриманих сталевих виробів. Обговорюються результати друку індивідуальних функціональних металевих частин і робляться висновки щодо потенціалу технології та майбутньої роботи, необхідної для масового поширення цієї технології.
Найновіший металевий 3D-принтер RepRap MOST дивіться тут
Нове програмне забезпечення: удосконалення слайсера та процесів для тривимірного друку металу з відкритим кодом на основі GMAW
Перелік матеріалів
| Пункт | Номер | Вартість (USD) | Джерело |
|---|---|---|---|
| Усі 12 друкованих частин за $40/кг | 12,00 доларів США | Місцевий реп-реп | |
| Всі кріплення | $2,00 | http://www.mcmaster.com/ | |
| Гайка М3 | 90 | ||
| Гвинт M3x10 мм | 12 | ||
| Гвинт M3x12 мм | 48 | ||
| Гвинт M3x20 мм | 12 | ||
| Установчий гвинт M3x8 мм | 6 | ||
| М3шайба | 102 | ||
| гайка M8 | 6 | ||
| Гвинт М8 | 3 | ||
| Керамічна ізоляція 152 мм х 152 мм | 1 | 4,00 доларів США | |
| Стрижні, підшипники та зв'язки | http://www.amazon.com/ | ||
| Гладкий стрижень 300х8 мм | 6 | 25,00 доларів США | |
| Карбонове вудилище 304,8 мм | 6 | 6,00 доларів США | |
| Підшипники 608zz | 6 | 2,40 доларів США | |
| Підшипники LM8UU | 6 | 6,00 доларів США | |
| Дрібні дротяні стяжки | 3 | 0,50 доларів США | |
| Наконечник рульової тяги | 24 | 8,00 доларів США | |
| Ремінь T5 600 мм | 3 | 5,90 доларів США | http://www.polytechdesign.com/ |
| Алюмінієва пластина 241 мм x 51 мм x 4 мм | 3 | 114,00 доларів США | Місцевий механічний цех |
| Кроковий двигун NEMA17 (1,8 градусів, утримуючий момент 5,5 кг-см, дріт 750 мм) | 3 | 39,00 доларів США | http://www.kysanelectronics.com/ |
| Механічний кінцевий вимикач | 3 | 3,33 долара США | http://www.digikey.com/ |
| Плата мікроконтролера Melzi | 1 | 120,00 доларів США | http://web.archive.org/web/20160304170259/http://matterfy.com/ |
| Millermatic 140 Автоматичний зварювальний апарат MIG з візком | 1 | 836,00 доларів США | http://www.millerwelds.com/ |
| Блок живлення | 1 | 8,00 доларів США | (Перероблений)/Інтернет |
| Провід | 1 | 2,00 долара США | (Перероблений)/Інтернет |
| Всього | 1194,13 доларів США |
Друковані частини
Роздрукуйте ці файли STL у будь-якому варіанті RepRap . Червоні частини на зображенні праворуч – це надруковані частини. SCAD , якщо вам це потрібно.
- 3X Файл: End motor.stl
- 3X Файл: End idler.stl
- 3X Файл: Belt Terminators.stl
- 3X Файл: MOST 12 зубчастий шків.stl
- Файл:Effector.stl
- Файл:Carriage.stl
- Файл: Bed adapter.stl
Будівництво
Примітка творцям
Якщо ви створювали RepRap раніше, це буде легко — якщо ви не знайомі з RepRaps або Deltabots, як-от Rostock — докладніші інструкції зі збирання доступні на сторінці збірки MOST Prusa RepRap і Огляд збірки Delta:MOST . Ці посилання нададуть детальну інформацію про те, як, наприклад, можна сплести дроти або налаштувати мікроконтролер Melzi/Arduino. Ця концепція, однак, не обмежується цією конкретною конструкцією і, звичайно, повинна працювати з більшістю принтерів RepRap - вам просто потрібна вогнезахищеність і власний зварювальник... удачі! Якщо у вас це запрацює, напишіть нам.
Початкова підготовка
- Підготуйте всі матеріали, перелічені в специфікації
- Роздрукуйте всі пластикові компоненти на RepRap
- Просверліть отвори для гвинтів M3 у кожній пластиковій частині та очистіть гайкові пастки гострим ножем, щоб він придатним був для всіх гвинтів і гайок M3
Конструкція з однієї колони
- Прикріпіть двигун і пластикову основу за допомогою гвинтів M3 X 10 мм із шайбами. Вставте дві гайки M3 у кріпильні гвинти на шківі, нещільно вставте два установчі гвинти M3 X 8 мм у шків. Просуньте шків через тяги двигуна та затягніть усі гвинти.
- Прикріпіть кінцевий вимикач до його тримача на пластиковій основі за допомогою гвинтів M2 X 10 мм. Додайте трохи епоксидної смоли, щоб переконатися, що перемикач не рухається. Переконайтеся, що гвинт у каретці зафіксовано важіль перемикача. Відрегулюйте цей гвинт, щоб встановити положення, у якому каретка зачепить кінцевий вимикач.
- Використовуйте дриль або ніж, щоб очистити отвори стрижня, вставте 2 паралельні 300-мм гладкі стрижні в отвори в пластиковій основі, використовуйте гвинт M3 X 12 мм із шайбами, щоб закріпити весь стрижень, щоб зафіксувати обидва стрижні.
- Опустіть підшипники LM8UU в масло для змащування, вставте 2 підшипники LM8UU в прорізи пластикового човника та міцно затягніть кожен підшипник двома маленькими дротяними стяжками. Насуньте підшипники LM8UU з пластиковими човниками на кожен стрижень.
- Закріпіть верхній кінець паралельних стрижнів у верхньому пластику за допомогою гвинтів M3 X 12 мм із шайбами. Використовуйте установчий гвинт M8 і гайку M8, щоб зафіксувати два підшипники 608zz у центральних отворах у верхній пластиковій частині.
- Пропустіть один кінець ременя T5 крізь і навколо одного кінцевика ременя та протягніть хвіст ременя через інший кінцевик. Обмотайте кінець ременя навколо шківа. Оберніть інший кінець ременя навколо підшипників 608zz. Прикріпіть один термінатор до пластикового човника з підшипниками LM8UU за допомогою гвинта M3 X 10 мм із шайбою. Міцно закріпіть термінатори невеликою дротяною стяжкою.
3X
На цьому конструкція з одного стовпа закінчується. 3 стовпи повинні бути побудовані паралельно. Алюмінієві пластини розміром 241 мм х 51 мм прикріплені до нижнього та верхнього пластику, щоб зробити раму трикутною формою призми .
Конструкція платформи
- Епоксидна смола прив’язує кінці дроту до стрижнів з вуглецевого волокна на обох кінцях. Набір гвинтів і гайок M3 X 12 мм використовується для кріплення кінців стяжного дроту до пластикових човників. Інший кінець кріпиться до пластикового тримача сцени.
- Переконайтеся, що гвинти M3 нещільно пропущені через отвір у кінцях стяжних дротів, щоб кожна рука з вуглецевого волокна могла вільно рухатися в усіх напрямках.
- 3 цвяхи довжиною 5 см забиті в пластиковий тримач платформи для підтримки керамічного лотка 152 мм X 152 мм.
електроніка
- Схему підключення див. на мал. 2
- Крокові двигуни та кінцеві вимикачі підключаються до відповідних клем на платі мікроконтролера, яка підключена до комп’ютера Linux за допомогою USB-кабелю.
- Плата живиться від переробленого комп'ютерного блоку живлення.
- Щоб керувати зварювальним апаратом, ми використовуємо одне з цих реле , підключених до допоміжних вводів/виходів і контактів живлення RAMPS. Зміна стану контактів, до яких приєднана плата, змінює стан реле, призначеного активованому контакту. Потім контакти реле підключаються паралельно курковому перемикачу в ручці зварювального пістолета. Перемикання курка ручки або реле перемикає зварювальний апарат. Таким чином зварювальний апарат можна буде використовувати як зазвичай, якщо він не підключений до принтера...
Безпека
- Обладнання безпеки базується на стандартних протоколах безпеки зварювання MIG
Робоча зона
- Використовуйте металевий 3D-принтер на плоскій поверхні, ізольованій від води та легкозаймистих матеріалів.
- Переконайтеся, що у вас є належне заземлення за допомогою металевого з’єднання з підкладкою.
- Переконайтеся, що ваш газовий балон завжди закріплений на вертикальній опорі або візку та використовуйте лише газові шланги, призначені для зварювання.
- Усуньте безлад із робочої зони, оскільки ви будете сипати іскрами всюди. Зведіть до мінімуму кількість кабелів під ногами, щоб не спіткнутися.
- Регулярно перевіряйте шланги на наявність витоків, зносу та ослаблення з’єднань і замінюйте несправні лінії. Збризніть сумішшю води та мила. Бульбашки покажуть витоки.
- Забезпечте належну вентиляцію робочої зони. Зварювальні пари небезпечні. У домашньому гаражі залиште двері або вікно відкритими та запустіть коробковий вентилятор як витяжку, щоб видалити дим із зони дихання. Ми також використовували маски.
Захисне спорядження
- Перебуваючи в лабораторії, завжди надягайте захисні окуляри.
- Під час друку та/або дивлячись на принтер під час друку надягайте маску зварювальника/зварювальний шолом (з автоматичним затемненням або відкидною шторкою з поточною сертифікацією ANSI) або дивіться на нього за допомогою веб-камери. Не дивіться на принтер незахищеними очима!
- Використовуйте плоскогубці, щоб забрати підкладку після друку, або щільні шкіряні рукавички
- Завжди надягайте вогнестійкий лабораторний халат і міцні шкіряні рукавички під час роботи з друкованими частинами
- Носіть шкіряне взуття - високі (сталеві носки - бонус).
Тривимірний друк на металі піддає вас зварюванню протягом більш тривалого періоду часу, ніж зазвичай для звичайного зварювання. Ви повинні переконатися, що вся ваша шкіра закрита чимось, щоб уникнути «сонячних опіків».
Операція
Сцена керується як звичайний тривимірний принтер RepRap Delta. Для початку вивчення номенклатури спробуйте це . Завантажте мікропрограму Repetier і програмне забезпечення для хосту , за допомогою Arduino завантажте мікропрограму на сцену та налаштуйте Cura на хості. Це працюватиме на будь-якому комп’ютері, але ми рекомендуємо безкоштовний Debian з відкритим кодом . Моделі можна створювати та змінювати за допомогою будь-якого тривимірного редактора, такого як OpenSCAD , Blender або програми САПР, як-от FreeCAD (щоб отримати докладніший список безкоштовних програм САПР з відкритим кодом, перейдіть тут . Модель слід експортувати як файл STL. Це Завантажується в Cura та нарізається на траєкторію, щоб отримати правильні налаштування. GCode зберігається на диску, який надсилає його на сцену. увімкніть зварювальний апарат, підключивши кабель до перемикача (який потрібно тримати натиснутим за допомогою дротяної стяжки), зверніть увагу на відстань між пістолетом і об’єктом мм і залишається незмінним, або зменшіть висоту шару, або уповільніть рух (це можна зробити під час друку за допомогою Repetier Host).
Експериментальні особливості
Хоча вся установка все ще дуже експериментальна, деякі частини більш експериментальні, ніж інші. Тут перераховано деякі функції, які тестуються з різним рівнем успішності. Cura намагатиметься відрегулювати «ширину лінії» нанесеної нитки, змінюючи її швидкість подачі. Наразі зварювальний апарат не підтримує жодного такого регулювання, тому деякі частини отримують більше матеріалу, ніж повинні, а інші – менше. Щоб вирішити цю проблему, був розроблений плагін для Cura, який перетворює ці зміни швидкості подачі на зміни швидкості сопла. Плагін можна знайти разом із файлом scad на github . Цей плагін також підтримує додавання спеціальних команд, коли подорож закінчується або починається. Це можна використовувати для активації реле для перемикання потужності зварювального апарату.
Дивіться також
- Аналізатор дуги з відкритим вихідним кодом: багатосенсорний моніторинг адитивного виробництва дротяної дуги
- Механізми звільнення підкладки для тривимірного друку алюмінієвого металевого дугового зварювання газовим металом – як отримати відбиток від підкладки за допомогою молотка
- Недорогий відкритий монітор напруги та струму для тривимірного друку металевих дугових швів
- Оптимізація роєм частинок параметрів друку для 3D-друку металу з відкритим вихідним кодом на основі TIG
- Розробка гіпоевтектичного алюмінієво-кремнієвого сплаву для 3-D друку на основі GMAW з використанням клинових відливок
- Лабораторія з відкритим кодом
- Тривимірний друк OSAT з відкритим кодом
- Економічний аналіз життєвого циклу розподіленого виробництва з 3-D принтерами з відкритим кодом
- Вплив розподіленого виробництва 3D-друку полімерних компонентів і виробів на навколишнє середовище
- Створення дослідницького обладнання за допомогою безкоштовного апаратного забезпечення з відкритим кодом
- Делфтський технологічний університет - MIG+ Prusa I3
- Weld 3D - перший комерційний спін-оф
- дивіться літературу про "дугове адитивне виробництво" (WAAM)
- Mini Metal Maker – 3D-принтер, розроблений спеціально для металевої глини, яка потім обпалюється – інструкції зі створення за 25 доларів США, тому наче відкритий код
- Código abierto Impresora 3-D para Metales
- Застосування 3-D друку металу з відкритим кодом на основі GMAW
- НАЙБІЛЬШИЙ металевий 3-D принтер з відкритим кодом v2
- Плагін 3D Metal Printing Slicer
- Формування на місці механізмів вивільнення підкладки для тривимірного друку металевих дугових зварних металів
- Недорогий відкритий монітор напруги та струму для тривимірного друку металевих дугових швів
- Інтегрований моніторинг напруги — струму та контроль 3-D принтера з відкритим вихідним кодом для газового дугового зварювання з магнітним шарнірним з’єднанням
- Очищення алюмінієвої підкладки для 3-D друку: MOST
- Використання інверсного дельта-відбитка до воскового друку для металевого лиття
Корисні дискусії
- Обговорення форуму RepRap
- Обговорення Thingiverse
- Обговорення Reddit
- Обговорення на робочий день
- Обговорення Rastall G+
- Обговорення Реєстру
- Обговорення Slashdot
- Групи Google із порадами, підказками та оглядами 3D-принтерів
ЗМІ
ЗМІ США
- Вчені створили недорогий металевий 3D-принтер з відкритим вихідним кодом - Michigan Tech News, Phys.org , Science Daily , Science Codex , The Cherry Creek News , Planet Infowars , Business Standard , GentedeHoy (іспанською) , ItechPost , Reddit , CBS Detroit , Bubblenews , Lab Manager, 3ders , Hexus
- Ослаблений гвинт? 3-D-принтер незабаром може створити для вас новий - NBC News
- Друк за допомогою металу: інженери створили зварювальний 3D-принтер своїми руками менш ніж за 1500 доларів - International Business Times
- Вчені Michigan Tech створили металевий 3D-принтер вартістю 1500 доларів США - Gigaomm , CNN Money, ARS Mobilitas
- Недорогий 3-D металевий принтер з відкритим вихідним кодом може принести революційну технологію мільйонам - International Science Times
- Новий металевий 3D-принтер із відкритим вихідним кодом і доступний – Live Science, Yahoo News , Scientific American
- Вітаємо настільний металевий 3D-принтер своїми руками - DVice
- Тепер ви можете 3D-друкувати з металу вдома – материнська плата
- Перевірка вашого металу - Newsweek, Newsweek.com
- 3D-принтер Rostock Welding? - Hack-a-Day
- Michigan Tech випускає 3D-металевий принтер із відкритим вихідним кодом за менш ніж 2000 доларів США - Індустрія 3D-друку
- Недорогий спосіб роздрукувати металеві частини - The New York Times
- RT ACM (The Association for Computing Machinery) , 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 про взаєморозуміння з 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 найкращих програм 3D-друку 2013 року Майка Молітч-Хоу - Індустрія 3D-друку
- 10 найнеймовірніших апаратних проектів з відкритим вихідним кодом, народжених у 2013 році - Open Electronics
- 3D-друк нового рівня з Metal Manufacturing.net
- Революція друку, нові технології 3D-друку - The Rundown Live
- 3D-принтер Free Form Metal — це 3D-дудлер на стероїдах - Індустрія 3D-друку
- Грація та роботизований металевий 3D-друк – MX3D-METAL Йоріса Лаармана - Світ 3D-принтерів
- Дослідження Michigan Tech на передньому краї - UP Second Wave
- 8 неймовірних проектів з відкритим кодом, які варто переглянути! - Electronics For You Times
- Технологія, що змінює гру - Повісьте банкірів
- Металевий друк для споживача – S1 від Aurora Labs – Світ 3D-принтерів
- Друк на металі за допомогою зварювального апарату MIG - Hack-A-Day
- Голландські студенти створюють металевий 3D-принтер своїми руками за допомогою принтера Prusa i3 і зварювального апарату MIG - 3Ders, студенти поєднують принтер Prusa i3 із зварювальним апаратом MIG, щоб створити доступний металевий 3D-принтер - 3D Print
- Голландські студенти створюють металевий 3D-принтер своїми руками за допомогою принтера Prusa i3 і зварювального апарату MIG #3DPMetal - Adafruit
- Я алюмінієва людина - автомобіль і водій 2017
Міжнародні ЗМІ
Великобританія
- Металевий 3D-друк і шість ключових змін у «другій промисловій революції» - The Guardian
- The Register , The Telegraph , The Independent , Techienews , ITPro , журнал Eureka
Канада
- Вчені оприлюднили плани щодо відкритого 3D-принтера для металу - Canadian Manufacturing/Design Engineering
- Новий НЕДОРОГИЙ металевий 3D-принтер на основі інновацій з відкритим вихідним кодом - речовина
Китай
- 3D металевий принтер: для чого ви хочете його використовувати? - Guokr.com (коротко)
- 3D металевий принтер, 1500$. Готові? - 3dyf.com (3dyf)
- OS China , IT Home , CN Beta , AMOBBS
Данія
- Купуйте свій 3D-металічний принтер за 6500 крон - Ingeniøren
Франція
- У проекті: 3D металевий принтер... з відкритим кодом - Futura Sciences
- GNT
Німеччина
- Металеве обладнання з 3D принтера - Scienexx, Linux Magazin
Індія
- Вчені створили недорогий 3-D металевий принтер з відкритим кодом - Jagran Post
- Вчені створили недорогий 3-D металевий принтер з відкритим кодом - Economic Times (Indian Times)
Італія
- 3D-друк металу, відкритого коду та арахісу - Tom's Hardware
Японія
- Дешевий DIY! Мічиганський технологічний університет розробляє 3D-металевий принтер з відкритим кодом - Social Design News
Литва
- Відтепер металевий 3D-принтер лише 1,5 проміле. доларів можна зробити вдома - Mokslasit 15 хв, Technologijos
Малайзія
Норвегія
- Її металевий 3D-принтер може виготовити самостійно - Teknisk Ukeblad (Technical Weekly)
Польща
- Print a Gun - Rzeczpospolita (rp.pl)
Румунія
Росія
- 3D Metal Seal Made Open -Lenta.ru, 2045.ru , Казанський ФУ , Inline
- Американці створили 3D-принтер, доступний для друку на металі - Imena
- Велика Епоха , Computerra , Scienceblog.ru
Іспанія
- Impresora 3D para metal, barata y de código abierto - NCYT, Insurgente Press