ToyREP/ru

From RepRapWiki
Jump to: navigation, search


ToyREP Documentation
Main page | ToyREP Buyer's Guide | ToyREP Build Manual | ToyREP User Manual | ToyREP improvements


Crystal Clear action run.png
ToyREP

Release status: working

2015-08-02 ToyREP-Final.jpg
Description Printer inspired by Prusa i3 Y-frame, CARP Box X and Y axis and Z axis of Printrbot or Wallace. Extruder is based on Wade's Geared Extruder.
License CC-BY-SA
Author Thorgal
Contributors
Based-on CARP Box
Categories
CAD Models none
External Link http://www.thingiverse.com/thing:945156


Contents

Введение

ToyREP -- это маленький, недорогой FFD 3D-принтер, разработанный, в основном, в качестве демонстрации технологии, или как детская игрушка. Объём печати составляет 100x100x100 мм (125x125x100 мм при некоторых модификациях), со столом без подогрева из поликрилата. В роли печатающей головки выступает клон E3D для 1.75 PLA или ABS нити. На всех осях и для экструдера используются очень дешёвые униполярные шаговые двигатели 28BYJ-48хаком для превращения их в биполярные). Для управляющей части принтера используется Arduino Mega 2560 с платой расширения Ramps 1.4 и драйверами двигателей DRV8825. Модульная конструкция основнана на идеях Mendel, Printerbot, Cherry, Prusa i3 и CARP. ToyREP спроектирован для использования блока питания 12В 40Вт от светодиодной ленты, который должен поместиться под нагревательным столом. Потребление мощности на данный момент примерно 40Вт при нагреве печатающей головки и 15-20Вт при печати. ToyREP был выпущен в июле 2015-го года.

Размеры

Внешние размеры ToyREP составляют 255x245x295 мм, и область печати составляет 100x100x100 мм (ШxГxВ). В качестве альтернативной версии может быть собрана большая версия с внешними размерами 265x265x295 мм и областью печати 125x125x100 мм (ШxГxВ).

Основные возможности

Данный 3D-принтер носит, в основном, концептуальный характер, и спроектирован для использования шаговых двигателей 28BYJ-48, для проверки возможности их использования в будущем для 3D-принтеров. Было показано, что разработанный дизайн работает, хотя и достаточно медленно. На данный момент ToyREP подходит для очень дешёвой демонстрации технологии печати FFD, или в качестве игрушки (англ. Toy) -- отсюда и имя ToyREP (Toy Replicator). Вторая часть от имени RepRap (RaP, Rapid Prototyping, быстрое прототипирование) отстуствует, так как требуется проведение работы по повышению скорости движения осей.

На данный момент принтер может безопасно выдавать скорость 10-12.5 мм/с по осям X и Z, b 0.25 мм/с по оси Z. В принципе, он может выдавать 30 мм/с по осям X и Y, но подобные скорости вызыввают перегрев и могут привести к повреждениям шаговых двигателей.

Принтер выполнен таким образом, чтобы быть само-реплицируемым, дешёвым, лёгким в сборке и использовании, с иметь низкую стоимость эксплуатации и быть легко транспортируемым. В некотором роде, данный проект можно назвать "repstrap", так как большинство вспомогательных деталей вроде болтов и шурупов можно взять из хлама, который остаётся после разбора Б/У техники и после сборки других проектов.

Хотя ToyREP показывает очень высокий коэффициент отношения шаги/мм, точность не являлась основной целью при разработке принтера; это скорее является побочным эффектом шаговых двигателей 28BYJ-48 (переделанных в биполярные), с микрошагом 1/16 или 1/32. Подобные микрошаги используются в основном для того, чтобы сделать управление менее квадратным. Экструдер выполнен для сопла диаметром 0.4-0.6 мм, так что можно использовать более толстые слои для того, чтобы немного ускорить печать.

Теоретически принтер имеет разрешение 1.5 мкм по осям X и Y, и 24 нм по оси Z, но данные значения являются не более чем виртуальными. При эксплуатации наблюдаются явные отклонения, вызванные редукторами, люфтом на резьбовых стержнях и током расплавленного пластика. Тем не менее, общее качество печати может быть немного лучше, чем у обычного RepRap в плане разрешения.

Механические части

Детали для 3D-печати

Бо́льшая часть деталей могут быть напечататны. Некоторые части имеют различные версии, что позволяет собрать принтер для ваших нужд.

Список деталей:

Изображение [1] Количество STL файл Коментарии
ToyREP-Carriage.jpg 1 ToyREP-Carriage.stl X Axis Carriage For Extruder
ToyREP-X1.jpg 1 ToyREP-X1.stl Left Side Of X Axis For Motor
ToyREP-X2.jpg 1 ToyREP-X2.stl Right Side Of X Axis For Bearing And Endstops
ToyREP-Z1.jpg 1 ToyREP-Z1.stl Bottom Mount For Left Z Axis Motor And Smooth Rod
ToyREP-Z2.jpg 1 ToyREP-Z2.stl Bottom Mount For Right Z Axis Motor And Smooth Rod
ToyREP-ZMAX.jpg 1 ToyREP-ZMAX.stl Top Z axis Joint To Make The Construction Sturdier.
ToyREP-ZMAX1.jpg 1 ToyREP-ZMAX1.stl Top Left Z Axis Joint With Bearing To Suspend M5/8 Threaded Rod
ToyREP-ZMAX2.jpg 1 ToyREP-ZMAX2.stl Top Right Z Axis Joint With Bearing To Suspend M5/8 Threaded Rod
ToyREP-Y1.jpg 1 ToyREP-Y1.stl Front Y Axis Part For Y Motor
ToyREP-Y2.jpg 1 ToyREP-Y2.stl Rear Y Axis Part For Bearing And Arduino
ToyREP-Leg.jpg 4 ToyREP-Leg.stl Y Axis Frame Corner Legs
ToyREP-Frog.jpg 1 ToyREP-Frog.stl Basic Part Of The Y Axis Frog
ToyREP-Frog 100.jpg 2 ToyREP-Frog_100.stl Arms To Extend Frog For 100x100 mm Print Area
ToyREP-Frog 125.jpg 2 ToyREP-Frog_125.stl Arms To Extend Frog For 125x125 mm Print Area
ToyREP-PSU1.jpg 1 ToyREP-PSU1.stl Cover For LED Power Supply (111x78x36mm)
ToyREP-PSU2.jpg 1 ToyREP-PSU2.stl Cover For LED Power Supply (129x99x38mm)
ToyREP-PCB1-1.jpg 1 ToyREP-PCB1-1.stl Left Mount For Arduino and PSU (111x78x36mm)
ToyREP-PCB1-2.jpg 1 ToyREP-PCB1-2.stl Right Mount For Arduino and PSU (111x78x36mm)
ToyREP-PCB2-1.jpg 1 ToyREP-PCB2-1.stl Left Mount For Arduino and PSU (129x99x38mm)
ToyREP-PCB2-2.jpg 1 ToyREP-PCB2-2.stl Right Mount For Arduino and PSU (129x99x38mm)
ToyREP-T2.5 Pulley.jpg 2 ToyREP-T2.5_Pulley.stl T2.5 Timing Belt Pulley for X and Y Axis
ToyREP-Z Joint.jpg 2 ToyREP-Z_Joint.stl Z Motor and Threaded Rod Joint
ToyREP-Extruder Rev1.jpg 1 ToyREP-Extruder_Rev1.stl Geared Extruder
ToyREP-Idler.jpg 1 ToyREP-Idler.stl Idler For Geared Extruder
ToyREP-Fan.jpg 1 ToyREP-Fan.stl Fan Mount To Attach Hotend To The Carriage
ToyREP-Bowden.jpg 1 ToyREP-Bowden.stl Part To Mount A Bowden Hotend Instead of Geared Extruder
ToyREP-Gear.jpg 1 ToyREP-Gear.stl Big Gear For Extruder
ToyREP-Pinion.jpg 1 ToyREP-Pinion.stl Small Gear For Extruder

STL-файлы могут быть скачаны с Thingiverse. На данный момент есть два возможных размера ToyREP. Вариант поменьше основан на блоке питания (БП) 111x78x36 мм и имеет объём области печати 100x100x100 мм. Больший вариант основан на БП размером до 129x99x38 мм и имеет объём области печати 125x125x100 мм. Выбирайте части для печати в соответствии с выбранным вариантом. Также вы можете либо закрепить резьбовые стержни вверху конструкции, используя модели "ToyREP-ZMAX1" и "ToyREP-ZMAX2", либо оставить концы шпилек свободными, при этом получить меньшие колебания. Если вы собираетесь использовать клон удалённой печатающей головки E3D (bowden hotend)[2][3], то обратите внимание, что не существует удалённого экструдера под шаговый двигатель 28BYJ-48 -- вам придётся использовать вместо этого какой-нибудь экструдер NEMA17.

Дополнительные детали

Полный список дополнительных деталей описан в статье ToyREP Buyers Guide.

Электроника

Управляющая электроника

Место установки электроники в ToyREP предназначено для Arduino Mega 2560 с RAMPS 1.4.

Драйверы шаговых двигателей

Вышеупомянутой электронике используются драйверы шаговых двигателей Pololu или аналоги. Существуют два распространённых вида драйверов:

  • Основанные Allegro A4988 -- до 16-ти микрошагов, максимальный ток 2А, напряжение 8-35В.
  • Основанные на Texas Instruments DRV8825 -- до 32-х микрошагов, максимальный ток 2.5А, напраяжение до 45В.

Оба вида требуют как минимум пассивное охлаждение для длительной печати. Хотя может показаться, что DRV8825 является лучшим выбором, с ними сложнее получить очень низкий ток (около 100-150мА), требуемый для двигателей 28BYJ-48.

Шаговые двигатели

Для ToyREP используются униполярные шаговые двигатели 28BYJ-48 5В 0.15мА, 0.03нм с редуктором 1:64. Они могут быть превращены в биполярные с помощью простого хака. Будьте осторожны при снятии голубой крышки с двигателя, так как вы можете повредить тонкие провода, идущие с катушек на плату!

Двигатель может безопасно работать на напряжении в 10-12В в биполярном режиме. После применения вышеупомянутого хака, мотор будет иметь 2048 шагов на один оборот оси. Это число может отличаться, так как многие доступные двитатели имеют редуктор с усилением не в 1:64, а 1:63.7 или около того. Это не столь важно, так как во время калибровки принтера количество шагов на миллиметр будет настраиваться.

Двигатели с усилением в 1:64 имеют мощьность достаточную не только для движение всех осей, но и даже для непосредственного использования в экструдере. Тем не менее, будьте осторожны, так как большая постоянная нагрузка на двигатель может повредить деликатные зубчики шестерёнок в редукторе.

Основной недостаток заключается в том, что ось двигателя крутится со скоростью 15 об./мин. Хотя вы можете найти некоторые двигатели, которые могут вращаться со скоростью 36 об./мин., они не могут использоваться на подобных "высоких" скоростях в течении длительного времени, так как они перегреваются и их катушки сгорают. Сам по себе двигатель без редуктора может выдавать 960-2300 об./мин. Возможно, двигатели с редуктором 1:16 могут быть использованы для ускорения скорости движения в 4 раза, но они будут иметь более низкую мощность. Это ещё следует проверить...

Экструдер

Принтер имеет модификацию редукторного экструдера Wade, адаптированную для использования с аналогами E3D и двигателями 28BYJ-48, с отношением редуктора 1:4. Крепёж вентилятора на печатающей головке также служит для крепления экструдера на катридже оси X. Для подачи пластика используется болт с насечками Hyena M8. Печатающая головка использует 0.4 мм сопло, 12В 40Вт нагревательный элемент и термистор на 100 КОм. Он может быть использован с питанием 10В, но нагрев займёт немного больше времени. Будьте осторожны при использовании оригинального экструдера E3D, так как он использует более короткий радиатор и может не уместиться в крепление вентилятора.

Рабочий стол

Принтер использует поликарбонатный стол 120x120x3 мм с крепёжными отверстиями, разнесёнными на 105x105 мм. Принтер также может использовать стол 145x145x3 мм с крепёжными отверстиями, разнесёнными на 130x130 мм. При использовании поликарбонатного стола, первый печатаемый слой необходимо экструдировать на очень низкой температуре (примерно 205-215 °C), для того, чтобы модель могла быть снята со стола по завершению печати. Вы можете использовать ваш любимый вариант материала для стола вместо предложенного.

Для стола с подогревом БП 12В 40Вт должен отлично подходить, но данная модификация ещё не оттестирована.

Сноски

  1. Изображения взяты с сайта Thingiverse.
  2. https://3deshnik.ru/blogs/akdzg/raznoobrazie-xotendov-e3d
  3. https://3dprinterchat.com/2017/05/bowden-vs-direct-drive/