       Руководство пользователя
3D принтер
Содержание
1. Изучение строения и принципа работы с принтера «Эрьзя».
2. Подготовка и настройка компилятора к печати - настройка слайсинга Slic3r
2.1. Начальный уровень
2.2. Уверенный пользователь
2.3. Эксперт
1. Изучение строения и принципа работы с принтера «Эрьзя»
Цель работы: изучение основы работы и строения 3D принтера Эрьзя.
Теория
3D-принтер — это устройство, которое создаёт объёмный предмет на основе виртуальной 3D-модели. В отличие от обычного принтера, который выводит информацию на лист бумаги, 3D-принтер позволяет выводить трёхмерную информацию, т. е. создавать определённые физические объекты. В основе технологии 3D-печати лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдой модели.
3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.
Принцип работы 3D-принтера выглядит следующим образом:
Начинается работа с создания виртуального шаблона на компьютере с помощью специальной программы.
Далее происходит обработка программным способом модели с целью ее разделения на слои.
После этого в работу вступает техническая часть принтера, подает специальный материал для изготовления предмета.
Перемещая ось принтера материал распределяться по рабочей поверхности слоями.
Повторяется этот процесс до момента, пока не будет выполнен объект, разработанный в программе для печати.
Изготовление 3D модели может осуществляться разными технологиями. Соответственно, меняется и техника печати, и свойства используемого материала, а также подходы к программной реализации задачи.
Рисунок 1 Технологии 3D печати
Одной из самых доступных технологий 3D печати для небольших производств, учебных заведений, дизайн-студий и т.п. занимающихся прототипированием является технология FDM (fused deposition modeling) -это послойное нанесение через сопло расплава термопластичного материала (пластика) в виде тонкой нити. Для этой технологии производится огромное число принтеров с оригинальной конструкцией.
Рисунок 2 Материалы для 3D печати
    
Рисунок 3 Области применения 3D печати
Существуют различные позиционирующие механизмы для управления перемещением экструдером при 3D печати, можно выделить 4 кинематические схемы:
1. Головка движется по оси X, платформа движется по осям Y и Z
2. Головка движется по осям X и Z, платформа движется по оси Y
3. Головка движется по осям X и Y, платформа по оси Z
4. Головка перемещается по схеме дельта-робота, платформа неподвижна.
 
 
Рисунок Принцип для управления перемещением экструдером в 3D печати
Рисунок 5 Строение 3D принтера
Изделие, или «модель», производится выдавливанием («экструзией») и нанесением микрокапель расплавленного термопластика с формированием последовательных слоев, застывающих сразу после экструдирования.
Пластиковая нить разматывается с катушки и скармливается в экструдер – устройство, оснащенное механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для плавки материала и соплом, через которое осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания сопла, которое в свою очередь плавит пластиковую нить и подает расплавленный материал на строящуюся модель. Как правило, верхняя часть сопла наоборот охлаждается с помощью вентилятора для создания резкого градиента температур, необходимого для обеспечения плавной подачи материала.
Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. Сопло перемещается по траектории, заданной системой автоматизированного проектирования. Модель строится слой за слоем, снизу вверх. Как правило, экструдер (также называемый «печатной головкой») приводится в движение пошаговыми моторами или сервоприводами. Наиболее популярной системой координат, применяемой в FDM, является Декартова система, построенная на прямоугольном трехмерном пространстве с осями X, Y и Z. Альтернативой является цилиндрическая система координат, используемая так называемыми «дельта-роботами».
В качестве расходных материалов доступны термопластики и композиты, включая ABS, PLA, поликарбонаты, полиамиды, полистирол, лигнин и многие другие. Как правило, различные материалы предоставляют выбор баланса между определенными прочностными и температурными характеристиками.
Одной из основных частей 3D принтера является экструдер – подающий механизм (печатная головка) FDM-принтера.
Рисунок Общая схема конструкции FDM-экструдера
Экструдер предназначен для плавки и нанесения термопластиковой нити. Первый компонент – механизм подачи нити, состоящий из валиков и шестерней, приводимых в движение электромотором. Механизм осуществляет подачу нити в специальную нагреваемую металлическую трубку с соплом небольшого диаметра, называемую «хот-энд» или просто «сопло». Тот же механизм используется и для извлечения нити, если необходима смена материала.
Хот-энд служит для нагревания и плавления нити, подаваемой протягивающим механизмом. Как правило, сопла производятся из латуни или алюминия, хотя возможно использование более термоустойчивых, но и более дорогих материалов. Для печати наиболее популярными пластиками вполне достаточно и латунного сопла. Сопло крепится к концу трубки с помощью резьбового соединения и может быть заменено на новое в случае износа или при необходимости смены диаметра. Диаметр сопла обуславливает толщину расплавленной нити и, как следствие, влияет на разрешение печати. Нагревание хот-энда регулируется термистором. Регулировка температуры очень важна, так при перегреве материала может произойти пиролиз, то есть разложение пластика, что способствует как потере свойств самого материала, так и забиванию сопла.
Для того чтобы нить не расплавилась слишком рано, верхняя часть хот-энда охлаждается с помощью радиаторов и вентиляторов. Этот момент имеет огромное значение, так как термопластики, проходящие порог температуры стеклования, значительно расширяются в объеме и повышают трение материала со стенками хот-энда. Если длина такого участка слишком велика, протягивающему механизму может не хватить сил для проталкивания нити.
Рисунок 6 Строение Delta 3D принтера Эрьзя
У дельта-принтера рабочий стол неподвижен, а перемещается только печатающая головка экструдера, приводимая в движение тремя манипуляторами расположенными по окружности. В конструкции дельта-принтера перемещение реализуется по кинематической схеме дельта-робота, с помощью параллельно установленных по окружности приводов.
Схема Эрьзя
2,8
1
3
4
5
6
7
Рисунок Расположение элементов 3D принтера Эрьзя
PLA нить
Каретки и двигатели
Патрубок направляющий PLA нить
Оси экструдера
Крепление экструдера
Рабочий стол
Ремни
Двигатели
Задание
Подключение принтера *
Запуск ПО *
Установка элементов *
Вопросы для самопроверки
Что такое 3D принтер?
Области применения?
Материалы?
Технологии печати?
Позиционирование печатающей головки?
Особенности работы 3D принтера?
Принцип работы экструдера?
Строение 3D принтера?
Структурная схема 3D принтера Сварог?
Технические характеристики 3D принтера Сварог?
2. Подготовка и настройка компилятора к печати - настройка слайсинга Slic3r
Руководство Slic3r - Начало
Введение
Slic3r - это инструмент который преобразует цифровую модель в инструкции понимаемые 3D принтером. Он разрезает модель на горизонтальные слои и генерирует подходящую траекторию для заполнения слоев.
Slic3r уже идет в комплекте с многими хорошо известными программами управления 3D принтером: Pronterface, Repetier-Host, ReplicatorG и может быть использован ка отдельная программа.
Это руководство даст указания как установить, настроить и использовать Slic3r для того чтобы получить превосходные результаты печати.
Цели
Slic3r как проект был начат в 2011 году разработчиком по имени Alessandro Ranellucci (также известным как Sound), который использовал свои значительные знания в языке Perl для создания быстрого и легкого в использовании приложения. Читабельность кода является одной из целей разработки.
Программа постоянно дорабатывается Alessandro и другими участниками проекта, с новыми функциями и исправлениями ошибок на постоянной основе.
Получение Slic3r
Загрузка
Slic3r может быть заргужен отсюда: http://slic3r.org/download.
Уже собранные пакеты доступны для Windows, Mac OS X и Linux.
Windows и Linux пользователи могут выбрать между 32 и 64 битными версиями, подходящими для их систем.http://manual.slic3r.org
Руководство
Последнюю версию этого руководства в оригинале, в исходном коде LaTeX, можно скачать отсюда: https://github.com/alexrj/Slic3r-Manual
Исходные коды
Исходные коды доступны на GitHub: https://github.com/alexrj/Slic3r. Более подробную информация о сборке из исходных кодов смотрите ниже.
Установка
Windows
Распакуйте загруженный zip файл в папку по вашему выбору, там нет установочного скрипта. В выбранной папке находятся два исполнительных файла:
slir3r.exe - запускает версию с графической оболочкой
slic3r-console.exe - может быть использована из командной строки.
Zip файл может быть удален.
Mac OS X
Двойной щелчек на загруженом dmg файле, экземпляр Finder должен открыться с иконкой Slic3r. Проведите по Установленные программы и перетяните иконку Slic3r туда. dmg файл может быть удален.
Linux
Распакуйте архив в папку на ваш выбор. Также:
Запустите исполнительный файл Slic3r из папки bin, или
Установите Slic3r запуском исполнительного файла do-install, который также может быть найден в папке bin.
Архив может быть удален.
Сборка из исходных кодов
Для тех кто желает быть впереди планеты всей, Slic3r может быть скомпилирован из исходных кодов, которые можно найти на GitHub: https://github.com/alexrj/Slic3r.
Самые последние инструкции по компилированию и запуску из исходных кодом могут быть найдены в Slic3r wiki.
GNU Linux https://github.com/alexrj/Slic3r/wiki/Running-Slic3r-from-git-on-GNU-Linux
OS X https://github.com/alexrj/Slic3r/wiki/Running-Slic3r-from-git-on-OS-X
Windows https://github.com/alexrj/Slic3r/wiki/Running-Slic3r-from-git-on-Windows
Первая печать
Калибровка
Перед тем как вы впервые что-то напечатаете очень важно, чтобы 3D принтер был правильно откалиброван. Пропустив этот шаг или поторопившись вы можете прийти в отчаяние и испортить последующие печати, так что очень важно выделить время на это, чтобы быть уверенным что 3D принтер правильно настроен.
Каждая модель 3D принтера может иметь свою собственную методику калибровки и это руководство не пытается охватить все варианты. Вместо этого приводится список основных ключевых моментов которые должны быть решены.
Конструкция жесткая и правильно выровнена.
Ремни натянуты.
Выставлен уровень печатного стола по всей плоскости относительно экструдера.
Катушка с пластиковой нитью движется свободно, без слишком большого натяжения до экструдера.
Ток для шаговых двигателей выставлен на нужный уровень.
Настройки в прошивке правильные, включая: осевые скорости и ускорения; управление температурой; концевые выключатели; направление двигателей.
Экструдер откалиброван в прошивке с правильным количеством шагов на миллиметр пластиковой нити.
Значение количество шагов на миллиметр для экструдера очень важное. Slic3r ожидает что принтер выдавит точное количество нити которое задано. Слишком большое количество в результате даст капли и другие дефекты. Слишком малое количество приведет к пробелам и плохому склеиванию слоев.
Пожалуйста обратитесь к документации на 3D принтер и/или к ресурсам сообщества по 3D печати, чтобы узнать как наилучшим образом откалибровать конкретную модель принтера.
|
