Март 17

На пути к высокотемпературной печати — 1

Пока ожидается приход катушки филамента Ultem, тестирую печать менее требовательными пластиками. Тестирую печать на таком вот «малыше»:

Это инженерная версия компактного 3D-принтера для печати тугоплавкими и требовательными пластиками. Предположительно — данный принтер должен печатать филаментом из полиэфиримида, торговое название которого Ultem.

Так как от запасов пробника Ultem не осталось ничего, печатаю прутком из литьевого поликарбоната.

Параметры печати:

  • температура экструзии — 290…305 °С;
  • температура греющего стола — 140 °С ;
  • фоновая температура рабочей камеры — 75…85 °С ;
  • сопло — 0.4 мм, печать стенок в 3 периметра;
  • заполнение детали — 100%;
  • адгезия к столу — была Ultrabase + 3D спрей для печати, почему была — попозже.

Печать начала «плыть», и это закономерно — обдув и держатель платы подключения печатной головки были сделаны из ZBS от ABS-maker. Держатель платы «поплыл» от близости к нагревательному кубику и от контакта с проводами (через стекло-силиконовый кембрик!) нагревателя.

Очевидно — детали крепления печатной головы должны быть из пластика классом не ниже, чем собираетесь печатать.

Прошлый опыт высокотемпературной печати можно рассмотреть на основе деталей от предшествующего «экспериментально-лабораторного» фанерного «кубика», а именно — модифицированного Titan Aero

От основного пластикового корпуса клона от Trianglelab за несколько месяцев эксплуатации не осталось ничего. Сначала был заменен корпус, потом «поплыл» рычаг прижима прутка, из которого в итоге вырвалась-выплавилась самостоятельно ось ролика прижима, детали были перепечатаны из ABS/PC:

В основном на том «кубике» печатался ABS/PC и ABS MAX, но разок пришлось поэкспериментировать с PEI и PEEK.

Результат можно видеть на фото — обожженные и подкопченые радиатор Titan Aero и корпус экструдера. И это все происходило при обдуве радиатора вентилятором 4020, из-за паразитных воздушных потоков которого при печати в открытом корпусе загибало пластик.

Еще из опыта эксплуатации — пруток из угленаполненного поликарбоната (15-30%) буквально «жрет» шестерню подачи. Примерно через 600-700 грамм такого прутка подающий вал/шестерня от Titan’а подлежит замене.

А на фото ниже показано, во что превратился обдув на Titan Aero от контакта с проводом нагревателя. Обдув тоже был сделан из более тугоплавкого (по сравнению с простым ABS) пластика ZBS от ABS-maker.

Понимая, что с экспериментами для достижения устойчивой печати Ultem’ом придется повозиться, заранее изготовил несколько комплектов пластиковых деталей печатающей головки для «малыша»

Материал — литьевой поликарбонат. Термостойкость деталей из этого материала по параметру «размягчение по Вика при 50Н» составляет около 142 °С. Это на актуальный момент самый термостойкий из доступных мне филаментов.

Как видно — усадки нет, края ровные, не поднятые. И это при заполнении в 100%. Усадка при плавном охлаждении детали (около 3 ч суммарно) минимальна, для этого дописываю в конец G-code исполняемого файла следующие команды:

M190 S140

G4 S900

M190 S130

G4 S900

M190 S110

G4 S1800

M190 S90

G4 S1800

M190 S130

G4 S1800

M190 S90

G4 S1800

M190 S85

G4 S450

M190 S80

G4 S450

M190 S75

G4 S450

M190 S70

G4 S450

По своим свойствам детали из PC напоминают литые. Прочность и свариваемость — не хуже PETG, но, в отличие от него, получаются намного более термостойкие детали, которые к тому же хорошо механически обрабатываются. Кстати — отделяемые поддержки часто рвутся не по слоям. На изломе самих деталей — фактура литых, словно осколки стекла.

Очень жаль, что эта катушка заканчивается и не знаю, где брать подобную — производитель этого конкретного прутка пустил всю партию в переработку из-за непригодности к печати на обычных принтерах.

Теперь немного про почившую Ultrabase.

По мере насилия над этой адгезивной плитой ее свойства от работы на непроектных параметрах (>120 °С) начали ухудшаться. Сначала перестал липнуть PLA, потом для ABS’а пришлось поднимать температуру до 110 °С, после печати PC (поликарбонатом) по привычке начал печатать пластиковые уголки на верхнюю крышку принтера на фото из ZBS и поставил температуру платформы в 115 °С, в итоге — два уголка отошли вместе с покрытием.

Само покрытие, к слову, от греющего стола отделилось довольно легко — весь клейкий термоскотч под ним был уже коричневатого подгоревшего цвета (температуры свыше 150 °С бесследно не проходят).

Для дальнейших экспериментов был приобретен в OBI комплект из 4-ех зеркальных плиток 200х200 мм, одна из которых и заняла свое место в качестве рабочей поверхности.

Теперь из наблюдашек и проблемок:

  • при парковке «в домик» по оси Z в положение Zmax ремень оси Z шириной в 10 мм ведет себя нормально. Повторяемость прихода столика в положение Z=0 составляет около 20 мкм. Проверял это подгонкой под прижим соплом листа тонкой писчей бумаги с помощью опции Marlin’а под названием Babystep;
  • при нагреве термокамеры под печать PC смещение стола по оси Z оказывает влияние на печать. В Z=0 столик приходит и не доходит до «холодного» истинно нулевого положения примерно на 130 мкм (или 0.13 мм), что обусловлено, скорее всего, удлинением зубчатого ремня от нагрева. Проблему я предвидел и в проекте версии Tough-Steel v1.3 ремень подъема по оси Z был вынесен в «холодную» зону из рабочей камеры;
  • дешевенькие термометры сопротивления (ТСП) типа Pt100 с китайской площадки от Fysetc (примерно как на фото ниже)

не подходят. При нагревах выше 300 °С компаунд из гильзы выгорает и чувствительный элемент (ЧЭ) из нее может быть легко вытащен. Также начинается дрейф показаний (не пойму отчего — возможно, контакты на переходе от ЧЭ портятся) — откалиброванная поначалу по поверенному контактному термометру ТСП-шка сейчас периодически вместо 23 показывает то 34, то 43 и иногда до 70 °С;

  • контакты разъемов x2.54 на печатной головке для термопар/термометров сопротивления неприменимы ввиду недостаточной надежности — на высокой температуре принтер периодически «сваливается» в ошибку MAXTEMP (пропадает контакт на долю секунды). Заменил на винтовые клеммные соединения;
  • подкладки под балку оси X на каретки «рельс» — неправильно. При повышенной температуре они теряют свою жесткость, либо печатать их надо из того же материала, из которого изготовлена и печатная головка — вместо этого я сделал подкладки-стойки под сами рельсовые направляющие;
  • Marlin 2.0 глюковат. В моей конфигурации постоянные проблемы с чтением SD-карт — вплоть до внезапных перезагрузок. В релизной версии нужна будет более проверенная плата. Скорее всего — от Duet3d.

Ну и куда ж без развлечений и детей:

Малыш на первом фото позволяет печатать такие модели в сборе со 100% заполнением из ZBS. И без брима. И быстро — Jerk по оси X составляет 30 мм/с, по оси Y — 20 мм/с, и показатели были уменьшены с 40 и 30 мм/с соответственно по настоянию супруги, которая не могла привыкнуть к тому, что 15-ти килограммовая тумбочка «малыша» подпрыгивает, рычит, стучит и гудит.

Март 13

3D-принтер с Delta-кинематикой

Запись будет большой и дополняться.

Цикл публикаций под названием «Строим правильную дельту» был ранее размещен на одном ресурсе.

Автором предполагается, что читающий это уже имеет некоторый опыт печати и эксплуатации-сборки хоть какого-нибудь принтера. Часть терминов будет носить специализированный характер и доступна к поиску на различных ресурсах.

Часть 1: Техническое задание

Механика:
— «дельта», по типу Kossel.

Вот здесь можно ознакомиться, что такое дельта-принтер.

Исполнение:
— напольное, с размещением приводных двигателей — вверху (это принятая мной концепция, подтвержденная опытом сборки и эксплуатации), электроника, экструдер — вверху, натяжные ролики (шпули) ремней — внизу.

Корпус:
— закрытый — такое исполнение снимает определенные ограничения на печать «капризными» пластиками с высокими усадкой и/или влагопоглощением (из распространенных — ABS).

Что будем печатать:
— вазы, статуэтки, крупные детали.

Область печати: 
— так называемый DELTA_RADIUS планирую ограничить величиной 165 мм (достаточно для области печати диаметром 250 мм);
— максимальная высота печати — 400 мм для «цилиндрической» части.

Чем будем печатать:
— PLA, SBS, PETG, ABS.

Особые условия:
— максимальное использование общедоступных деталей, минимум печатных деталей.

Скорость печати:
— гнаться за сверхскоростной кинематикой на первых порах нет нужды, скорость качественной печати большинства «декоративных» пластиков лежит в пределах 40-60 мм (для ABS и PLA можно побольше). Скорость перемещений в 200 мм/с будет достаточной.

Электроника:

  • вариант 1: плата на базе Arduino MEGA2560 с драйверами TMC2208 под контролем Raspberry Pi 2/3 с прошивкой Klipper;
  • вариант 2: плата управления Duet3d или Smoothieboard.
  • прочие варианты в виде «бутербродиков», в т.ч. и с RuRamps4D по факту эксплуатации, прошивки и удобства наладки не рассматриваю, т.к. по соотношению «цена / качество» они проигрывают и первому и второму вариантам. Кроме случаев, когда требуется 6 шаговых двигателей, которые «из коробки» поддерживает шилд RuRamps.

Продолжение следует.

Март 11

Немного о «tough»

Добро пожаловать.

Меня зовут Артем и я начинающий алкоголик 3D-печатник. Это мой блог, на котором я буду вести учет и аналитику своих достижений.

С web-мастерингом я только начинаю знакомиться и буду учиться этому параллельно, наполняя контентом свои странички.

КТТС (как только, так сразу, или ASAP) я перенесу сюда свои открытые и закрытые проекты, которые я вел на страницах сообщества 3Dtoday.ru под ником «Xolodny». Все дальнейшие мои проекты будут впервые публиковаться и сопровождаться на страницах этого мини-блога.

На упомянутом мной сообществе был цикл публикаций о постройке «правильной дельты» — или 3D принтера с DELTA-кинематикой, построенной с учетом моих расчетов, просчетов, мнений и наработок.

Здесь будет проработан цикл публикаций «Правильная дельта» с учетом доработок по прошествию времени, информация размещена по ссылке ниже:

3D принтер с Delta-кинематикой

Почему то все, к чему прилагаю руки и голову, имеет обыкновение получаться капитальным и основательным, потому и символом всех проектов для меня выбрана приставка «Tough-» или, сокращенно, «T-«.

Следующим моим проектом был легкий узел подачи прутка с дистанционным приводом гибким валом по типу «Flex3Drive», ну или «Nimble», который будет очень полезен при печати инженерными эластичными пластиками для кинематики, обычно не предполагающей прямой (direct-) подачи филамента в зону плавления. Как правило — для 3D-принтеров с дельта-кинематикой.

Этот фидер успешно «пробежал» свои пару километров пластика и показал свою надежность. Наверное, стОило бы продолжать его развивать и дальше, но большого отклика от сообщества я тогда не получил и потому эта Beta-версия механизма тихо и спокойно трудится себе дальше. Но забывать о нем не стоит и потому он достоин занять отдельную полку в списке достижений под названием «T-Struder».

Следующим проектом, получившим одобрение сообщества, был мой вариант двухвального bowden- узла подачи прутка по аналогу с популярным B2D-extruder’ом .

Этот проект я реализовывал, руководствуясь только концепцией источника и под список деталей, который был у меня в наличии и вообще более доступен для кармана потребителя, как и менее разнороден по сортаменту элементов.

Первая публикация про этот фидер была опубликована на стороннем ресурсе по ссылке ниже:

B2D alternative

Проект будет сделан общедоступным — выложу все исходники на страницах этого блога.

Занимаясь далее 3D-печатью, я все более и более упирался в ограниченные характеристики доступных пластиков (ABS, PETG, PLA, SBS).

Прочие же более прочные или устойчивые пластики, которыми способны печатать большинство современных 3D-принтеров, больно бьют по карману.

Менее дорогие, но по своим характеристикам существенно более применимые для функционального применения, сплавы полимеров требуют отличающихся от обычных условий печати — повышенной температуры печати, специальной адгезии к рабочей поверхности, закрытой термокамеры с подогревом.

Для подобных пластиков мной был спроектирован и построен «малыш» из стали, получивший название «Tough-Steel».

Последний пост об этом агрегате был размещен ЗДЕСЬ.

Дальнейшее сопровождение и развитие «стального крепыша» будет осуществляться только на страницах моего блога.

И прикреплю-ка я изображение версии v1.0:

Сейчас же в работе находится версия v1.3, в которой учитываются всякие досадные мелочи (и не очень), мешающие поставить этот принтер хотя бы на крайнюю полочку достижений более именитых и специализированных агрегатов.

P.S.: И да — этот крепыш нацелен на печать Ultem‘ом.