Keresés ebben a blogban

Mivel és hogy nyomtat a 3D nyomtató(FFF/FDM)

Ha eddig elolvastál mindent amit "publikáltam", akkor már van valami képed arról, hogy mi is az a nyomtató, milyen dolgok vannak körülötte illetve nagy vonalakban mi van a nyomtatóban. 
Most az FFF/FDM-re szorítkozunk, vagyis a tekercses műanyag filamentből rétegeket nyomtató készülékekről.(később igény szerint jöhet egy resin-es nyomtató, mert az is van az asztalon)


Ezek a készülékek is több fajta mechanikával bírnak. Szerencsére nem lehet csodákat kitalálni a mechanikában manapság, így minden nyomtató ugyan azokat az alap alkatrészeket használja, különböző elrendezésekben és kivitelben, aminek már neveket is adtak szerencsére.



Léptetőmotorok(Stepper)


Ezek rángatják a fejet, tárgyasztalt, filamentet. A nyomtatók mechanikai megoldásaitól függően vannak különbségek, de lényegében ennyit csinál a sztepper. Mit hívunk léptetőmotornak, igen, ez egy villanymotor, ami abban különbözik a porszívónkban lévőtől, hogy úgy van kialakítva a forgórésze, hogy áramimpulzus hatására nem forog körbe eszetlenül, hanem az osztásától függően lép egyet valamelyik irányba, természetesen a polaritásnak(az áram irányától függő forgásirány) megfelelően, nem össze vissza. Az osztása pedig azt jelenti, hogy 1 fok szélességben hány lépést tud megtenni a sztepper. Minél többet tud megtenni, annál finomabban tudja mozgatni a fejet vagy épp a tárgyasztalt.
De egy sztepper tolja bele a fejbe a filamentet is, mert ugye az magától nem mászik a helyére, ezt hívják extrudernek, amit lent bemutatok.
Vannak szervó alapú léptetők is, amik szintén villanymotorok csak a tengelyén még elhelyezkedik egy úgynevezett enkóder, ami gyakorlatilag a motor forgását osztja lépésekre és ez jelez visszafelé, hogy a motor hol tart egy fordulaton belül. A szervó egyébként ugyan úgy beleáll bármelyik pozicióba mert ez se egy mezei rakétaporszívó motor, de itt a helyzetet az enkóderrel beszéli meg a vezérlő. Ilyeneket inkább a nagyobb CNC gépekben használnak, mert ott a sztepperek igen lassan mozognak a nagy hosszokon míg a szervók igen gyorsan tudnak mozogni a felépítésük miatt.


Ékszíj és/vagy rudazat


Ezek viszik át a sztepper lépéseit a megfelelő mechanikai alkatrészre, vagyis olyan mint a bicikli lánc. A pedált köti össze a kerékkel. Itt a szteppert köti össze a mozgatandó alkatrésszel.
A rudazat esetén menetes orsóval oldják meg az átvitelt. Ez masszívabb és talán pontosabb megoldás, mivel az ékszíj ha nem elég feszes akkor belenghet, illetve irányváltásnál az ékszíjnak van egy tehetetlensége, ami pontatlanságot okozhat.
Az orsónak kisebb a tehetetlensége, de érzékenyebb is. A koszt nem igazán szereti és azt se ha nincs kenése. Ha orsó van használatban valahol, akkor általában raknak mellé sima felületű vezető rudazatot is, ami a merevítést és a terhelés csökkentését szolgálja az orsóra nézve. 

Váz


Ez tartja össze a gépet. Általában alumíniumszelvényből van. Bár drágább nyomtatóknál lézerrel vágott saválló acél is játszik. De azok nem az olcsó nyomtatók kategóriája.
A váz jelentősége ott van, hogy ha nyeklik-nyaklik akkor torz lesz a tárgy amit nyomtatunk, vagy épp mindig elállítódik a nyomtató, aztán lehet állandóan szerelni.
Ezért szoktak a lelkes amatőrök különböző merevítő elemeket tervezni és használni a nyomtatókhoz.
Sokszor van az, hogy bizonyos alkatrészeket egy csavarral rögzítenek, ez már gyanús lehet. A saját nyomtatóm vázának végpontjait egy-egy csavar tartotta össze. Amióta raktam bele sarokmerevítőket, azóta sokkal szebb a nyomtatott tárgy felülete, mert nem tekeredik a váz a gyenge rögzítések miatt. Ez úgy néz ki pontosan, hogy nem állítódik el a nyomtató nyomtatás közben, ami nem túl szerencsés ugye. A váz általában V-SLOT aluminium profilból van, amit eléggé tömegesen használnak pont ilyen célra. Olcsó és jól szerelhető, de a kialakítása miatt megfelelően merev. Ha bővíteni akarunk vagy akár saját nyomdáról áhítozunk, már amit mi rakunk össze, akkor innen indulunk. 


Tárgyasztal(fűtött tárgyasztal is lehet)


Ebből két fajta van, már ami megkülönböztetésre adhat okot. A fűthető és a nem fűthető. Bár szerintem már nem fűthetővel nem is szerelnek nyomtatókat. Talán csak a nagyon olcsó nyomtatókból spórolják ki.
Ugye a neve is mutatja, hogy ez egy olyan alkatrész, amire a nyomtató a tárgyat úgymond létrehozza. Ánglikánusul Bed-nek vagy Heatbed-nek hívják.
Vannak nyomtatók amik mozgatják a tárgyasztalt, és vannak típusok amelyek nem. Ez kiépítés és hajtástípus függő.
A fűtés azért fontos, mert a filamentek nagy része igényli az alsó fűtést, hogy ne vetemedjen el a nyomat.
A vetemedés szép neve a warping. Ez a tárgyasztal fűtésének rossz beállítása miatt történő felhajlás, a nyomtatás közben. Főleg a sarkoknál jellemző, de van hogy máshol is jelentkezik. 
A tárgyasztal felülete legtöbbször aluminium, és arra szoktak fogatni üveglapot, akril lapot, bluetape szalagot, ragasztót és ami a háztartásba még akad.
Azért rakják rá a felületére ezeket a kiegészítőket, hogy jobban tapadjon az első réteg(warping elkerülése) illetve könnyebben le lehessen szedni a tárgyasztalról a már kész tárgyat. Ez ellentmondás ugye, mert ha a tapadást akarom elősegíteni akkor, hogy veszem le majd később könnyedén. Erről majd később értekezünk természetesen. Itt már trükkök vannak, amiket nem kell kitalálni, mert jól leírtam már a tippekben.


Vezérlő elektronika(mainboard)


Na itt van minden mint karácsonykor. Kezelőfelületben az egyszerű négy soros húsz karakteres kijelzőtől egészen az érintőképernyőig bármit meg lehet találni. Ami nem érintőképernyős, ott vagy tekerős nyomógombos kezelés van, vagy négy irányú mikrokapcsolós.
Az elektronika belsejében is vannak különbségek. Az olcsóbb készülékekben egy Atmel alapú mikrokontroller van ami 8bit-es, a drágábbakban már ARM processzorok figyelnek amik 32bites architecturát képviselnek.
Az elektronika felelős mindenért ami a gép működéséhez kell.
Amit még megemlítenék, az a mosFET vezérlők szteppermotoronként, ami nem más mint egy nagy áramokat is jól viselő félvezető, ami a szteppermotoroknak küldi a léptetéshez szükséges impulzusokat vagyis nagy áramlöketeket. A legtöbb olcsóbb panelen ezek foglaltban vannak, és mint önálló panelecskék léteznek és cserélhetőek. Ez azért jó, mert ebből is több fajta van, és pár dollár beáldozásával például hangtalanná lehet tenni a nyomtatót. Mindezt csupán azzal, hogy veszünk bele másik mosFET panelt, és kidobáljuk azokat amiket a géphez kaptunk.


Extruder

Direkt Extruder
Bowdenes Extruder

Már fent említettem, hogy ezt is egy sztepper hajtja, ugye ez az ami a fejbe beletolja a filamentet. De itt a sztepperre fel van szerelve egy külön kis mechanika, amin át kell vezetni a filament szálat, és a gép lépésenként továbbítja a műanyagot a fejbe. Ebből csak két fajta van, a direkt extruder és a bowdenes extruder. Mind kettőnek van előnye és hátránya.
A direkt extruder a fejre van szerelve, és egyből a fej hűtőbordás részébe továbbítja a filamentet. Itt a bowden az extruder előtt van, így az nem befolyásolhatja a nyomtatást.
Ez azért jó, mert nem történhet meg az, hogy a bowden elvetemedik, és így nem jut elég filament a fejbe persze pont akkor amikor kellene. Viszont azért nem annyira jó, mert a fejnek sokkal masszívabb vázrész kell, mert egy aránylag nehéz szteppertt és az extruder mechanikát is vinnie kell magával, ez miatt a vezetékek száma is jóval több, ami több hibalehetőséget is hordoz magával, mert ezek a vezetékek is mozognak. De nem kell megijedni, mert van erre is megoldás, ami növeli az élettartamát a vezetékeknek.
A bowdenes nyomtatók előnye az, hogy a fejet nem terheljük a sztepper súlyával és a vezetékek száma is kevesebb(ha nem palacsintafajta a sztepper mert az lapos vékony könnyű, amihez egy nagy áttétes extrúderrel máris megéri váltani). Viszont a bowden viszi át a filamentet az extruderből a fejbe, ami akár 30-40cm hosszú is lehet. Ami akkor gond, ha a bowden megmakacsolja magát, és a filamentet kihúzza a fejből, ami hibát fog okozni a nyomatban. Van még egy másik dolog is amit "retraction"-nek hívnak, ami szabad fordításban visszahúzást jelent. Ez arra szolgál, hogy csökkentsük a fejben lévő műanyag nyomását. De erről majd később írok. Az összefüggés ott van, hogy a direkt extruderesnél a retraction mértéke sokkal kisebb lehet, szemben a bowdenessel. Ami a nyomtatás sebességével és minőségével függ össze igazából.


Fej


Azért ezt hagytam a végére, mert itt aztán már olyan szinten elszabadultak a mérnökök, hogy több bejegyzést is tudnék írni a lehetséges verziókról.
De próbálom leegyszerűsíteni a dolgot így az elején. Aztán később visszatérünk még a témára, mert sok gondolat szorult be még ide.
A fej egy szálvezetőből, hűtőbordából, fűtőelemből, hőmérőből és egy hegyből áll. Nem bonyi. A szálvezető az, amibe az extruderből megérkezik a filament. Ez általában belül tartalmaz egy tefloncsövet, és kívülről hűtőbordás, hogy a fűtőelem nem tudja felhevíteni, mert itt még nem kell megolvadnia a műanyagnak.
A fűtőelem a szálvezető alján van. Ez nem más mint egy fűtőpatron, amit egy alutömbbe dugnak bele, és ott van mellette egy hőfokmérő, mert ugye nem árt tudni, hogy mennyire forró a hegy.
Ebből adódik, hogy a hegy hőfoka és a mért hőfok között mindig lesz különbség, mert ugye nem a hegy nyílásánál mérjük a hőfokot. De ezt lehet korrigálni, kalibrálni.
A fej másik tulajdonsága az, hogy a hegynek van egy átmérője, amiről már írtam. Ez az átmérő a nyomtatott tárgyak falvastagságával és az élek minőségével függ össze. Vagyis egy 0.4-es fejjel csak 0.4mm-es falat lehet nyomtati, vékonyabbat nem. Illetve ha egy éles tárgyat csinálunk, akkor a 0.4mm lesz az él lehetséges minimális mérete. Amin az se segít sokat, hogy a fejből kilép anyag általában azonnal tágul valamennyit, így a falvastagság is csak majdnem annyi mint amivel számolunk. Soha nem lesz az FDM-nél olyan pontos, hogy a tolómérőnket azzal kalibrálnánk. Vagyis a 0.4mm-es fejből lerakott anyag nem mindig 0.4mm vastag.


Lássuk be, a 0.4mm se rossz, és ha türelemes emberek vagyunk, akkor ki lehet cserélni 0.3mm-re és akkor valamivel szebben lehet nyomtatni, cserébe lassabban fogunk nyomtatni.
Hogy miért is lesz lassabb, mert ha 1.2mm-es falat akarunk nyomtatni, akkor az a 0.4mm-es fejjel 3db falréteget jelent majd, a 0.3mm-es fejjel pedig 4 falréteget jelent, vagyis a nyomtató egy körrel többet tesz meg az ugyan olyan falvastagság eléréséhez. Szebb ugye azért lesz, mert a filamentből is vékonyabb anyag távozik, és úgymond a felbontása növekedik a tárgynak. Nagyobb lesz a részletgazdagság a tárgyakon.





A képen látható egy rubin berakású fej, ami arról híres, hogy drága és nem nagyon kopik, illetve a hőtágulás se jellemző rá. Sok helyen bizonyították már, hogy szebben lehet vele nyomtatni, mint a normál hegyekkel.

Egyéb alkatrészek


Az egyéb alkatrész alatt azokat az elemeket értem, amin az ékszíj utazik, mert ugye vannak csak úgy szabadon forgó fogaskerekek és összekötő, tartóelemek, csavarok, amik csak merevítés vagy épp tartás, rögzítés funkciót látnak el. Nálam a nyomtatóm tálcája függőlegesen egy sztepperrel van mozgatva, de ha csak a menetes orsó lenne alatta akkor használhatatlan lenne a tárgyasztal, így adtak hozzá két rudazatot, ami segít a pontos megvezetésben. A sztepper tengelyén pedig van egy menesztős kötőelem, amibe a menetes orsó van csavarozva a felső végén. Ez nyeli el azokat a lökéseket amit a sztepper gerjeszthet az indításnál vagy az irányváltásnál.
De idevehetjük az elektronika dobozát, vagy a gép gumilábait is. Meg a szteppereket tartó akril lapokat, amik szintén tuningra szorulnak, mert általában hiába a 7mm-es vastagsága, nem elég, a sztepper és az ékszíj megfeszítésekor meghajlik a lap. Szóval egy szereld össze nyomtatónál egy zacsi alkatrészt is kapunk, ne lepődjünk meg.


Miből érdemes tartalékot tartani

Nem fontossági sorrendben az ékszíjból, mert az kopó alkatrész. Sztepperből, mert túlmelegedés esetén megállhat(de ez nagyon nem jellemző, de egy tartalék motor nem okozhat gondot, ha van a fiókban). 
Elektronikából és mosFET modulokból érdemes raktározni, mert ha ott pukkanás van akkor nincs nyomtatás tovább.
Hegyekből se árt egy garnitúra, persze különböző furatátmérőkkel.
Fűtőpatronból és hőmérőből se árt tartani, mert az is eldurranhat, vagy elkalibrálódhat.
A jó hír az, hogy mindezek aprópénzes dolgok. Még a sztepper is, ha kínából rendeljük.
Ezekre érdemes költeni, nem azért mert elromlanak, hanem azért, mert ha el akar majd romlani, akkor pont akkor fogja tenni, amikor szükség lesz a nyomtatóra.
Én is így jártam egyszer, megvettem a csendesebb mosFET-et, de nem raktam be. Aztán egy napon bekapcsoltam a gépet, és csak villanás majd amperszag volt érezhető, és a nyomtató egyik irányba nem mozgott. Szerencsére volt itthon tartalék mosFET és kicseréltem mindet, ha már így alakult. Azóta hangja sincs csak működik.


Tuningok

Érdemes a már fent említett mosFET-ből komolyabbat venni, így csendesebb lesz a gép.
Említettem már a sarokelemeket és merevítőket. A pontosság és stabilitás fokozása végett érdemes azokat is cserélni. 
Fejet se árt cserélni sokszor, mert vannak gépek amik nagyon gagyi fejjel vannak szerelve. Az extruder is cserés lehet, érdemesebb egy fémházasat venni, ami merevebb, így pontosabban vezeti a szálat.
Nem szabad elfelejteni a tartalékokat se, mert ha tuningolunk, lehet hogy szükség lesz egy két dologra.
Amikor nekem megjöttek a sarokmerevítők, akkor az ékszíj fogyott ki a gép alól. Mivel a váz mérete a merevítők miatt megnőtt minden irányba 2-3mm-t, így a gyári ékszíjból pont annyi hiányzott is. De szerencsére azt is rendeltem már előre, így levágtam egy megfelelő méretű ékszíjat és kicseréltem a géphez adottat, ami rövidnek bizonyult.

A következő bejegyzésben elkezdjük a nyomtatási formátumokat átvenni, hogy azok se legyenek testidegenek. 


Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése

Nyomtassunk rönkből, a fa alapú PLA veszélyei

A gőzkieresztéses bejegyzésem mellé raknám ezt a szöszenetet. Mivel sokfajta fa bázisú PLA van és most már egyre többet adnak elfogadható ár...