Март 23

Новый проект Tough-Delta. Первые испытания.

В прошлом году я анонсировал ЭТОТ станок. Пора презентовать.

Краткие ТТХ:

  • кинематика — Linear-delta
  • область перемещений эффектора: ф300х290h мм
  • подача прутка — «bowden», диаметр прутка — 1.75 мм
  • количество узлов подачи прутка — 2, по типу B2D в моей редакции, с одним соплом и Y-hotend’ом
  • максимальная T нагрева экструдера: +435 ° С, охлаждение термобарьера — воздушное
  • греющий стол — алюминиевый, толщиной 6 мм, максимальная Т нагрева рабочей поверхности: +140 ° С
  • термокамера — активная, с постоянной конвекцией, регулируемая, максимальная температура нагрева: +90 ° С
  • электропитание: 230V, 860Wt
  • электроника: 32bit, на базе DuetWiFi с сенсорным экраном 5″
  • прошивка: RepRap Firmware
  • система автовыравнивания и автокалибровки — съемным датчиком
  • вес: 48 кг
  • габариты: 460 х 530 х 1005 (Г х Ш х В) мм без учета размеров катушек с прутком
  • материал корпуса: сталь 1.0….3.0 мм с полимерной окраской

Внешний вид инженерной версии принтера, по ошибке стекла на дверцу были вырезаны не из прозрачного поликарбоната, а из непрозрачного акрила. Пока что и установлено одно стекло красного цвета:

Внешний вид
С открытой дверцей
Панель управления

Узлы подачи прутка отпечатаны из ABS/PC. Feeder0 — с установленными латунными шестеренками подачи для ненаполненного или мягкого прутка, Feeder1 — со стальными шестернями подачи для жесткого или наполненного (армированного) прутка. Трубки «bowden» — с внутренним диаметром 1.9 мм для более точной подачи.

Вид сверху с узлами подачи прутка

Греющий стол — из алюминиевой шлифованной пластины толщиной 6 мм. Нагрев стола осуществляется силиконовым нагревателем диаметром 360 мм для равномерного температурного поля по всей области печати.

Греющий стол

Шлейф проводов к печатающей головке — в силиконовой и фторопластовой изоляции, отсоединяемый для обслуживания и замены хотэнда и эффектора.

Эффектор. Шлейф проводов — отсоединяемый.
Эффектор, вид сверху

Дверца установлена на двух петлях. По проекту было изначально четыре, но достаточным оказалось две.

Петля дверцы

Фиксация двери в закрытом положении — на магнитах. Узлы установки магнитов — печатные, из ABS-MAX.

Магнитная защелка
Магнитная защелка снаружи со снятой рукояткой.

Материалы, которые предполагаются к использованию с данным принтером:

  • PETG (полиэтилентерефталатгликоль)
  • SBS (стиролбутадиенстирол)
  • HIPC (ударопрочный полистирол)
  • ABS (акрилонитрилбутадиенстирол)
  • ASA (акрилонитрилстирол-акрилат)
  • ABS-CF, ABS-GF (угле- или стеклонаполненный ABS)
  • PC (поликарбонат)
  • PC-CF, PC-GF (угле- или стеклонаполненный PC)
  • ABS-PC (сплав ABS и PC)
  • PA6, PA12, PA66 (Nylon, полиамид, нейлон, капрон)
  • PA-CF, PA-GF (угле- или стеклонаполненный полиамид)
  • PP (полипропилен)
  • PP-GF (стеклонаполненный полипропилен)
  • PEI (полиэфиримид, Ultem)
  • PPSU, PEEK, PEKK (полифениленсульфон, полиэфиэфиркетон, полиэфиркетонкетон) — не тестировались!

На данном принтере была выполнена пробная печать стеклонаполненным полиамидом экспериментального производства партнерской компании Новапринт, печать которым на обычных (модернизированных до T экструзии = +300 ° С) принтерах с закрытой камерой вела к сильному короблению отпечатков и посредственной спекаемости слоев.

Были смоделированы новые каретки башен A, B, C на замену поликарбонатных:

Модель в слайсере

Для печати были выбраны следующие параметры:

  • Т сопла = +300 ° С
  • Т стола = +130 ° С
  • Т рабочей камеры = +75 ° С
Параметры печати

Печать велась соплом 0.6 мм высотой слоя 0.12 мм. Скорость печати 40 мм/с. Стенки, крышка, низ — толщиной в 2.4 мм, заполнение — 70%

Фото отпечатка — ниже. Качество отпечатка с первого раза — отличное, поддержки достаточно легко отделились, цилиндрическая часть, лежащая на образующей, получилась действительно цилиндрической. Потеки, наплывы отсутствуют. Деламинация, коробление — отсутствуют.

Фото детали. «Муар» — это стекловолокно в структуре полимера.

Для первого слоя ширина экструзии была установлена в 150%. Деламинация, как я и говорил ранее, отсутствует.

Вид снизу

Что еще добавить?

Ах да — про систему выравнивания. Вот показатели выравнивания при Т стола = +120° С и Т камеры = +80 ° С:

Статус принтера при выполнении автокалибровки
Карта поверхности

Для разных температурных профилей не мешало бы создать свои карты поверхностей. Благо, прошивка RRF позволяет загружать с карты свои профили, т.е. можно провести несколько калибровок и подгружать их перед каждой конкретной печатью.

Еще из потенциально необходимого — стандартная конфигурация Panel Due не позволяет управлять нагревом термокамеры иначе, как через консоль командами G-code’а. Надо бы сконфигурировать прошивку дисплея дополнительно.

update: Роскомпозор заблокировал форум forum.duet3d.com , придется пользоваться онанизматором анонимайзером

НУВЫПОНЕЛИ

P.S.: Принтер в ближайшее время подлежит частичной разборке (снять «паука» и кронштейн для установки катушек), упаковке, обрешетке и отправке в Novaprint3D на пробег 24/7 и экспериментов с новыми материалами с целью выявления необходимых доработок.

P.P.S.: И да — проект будет условно открыт (весь лазерный крой и ЧПУ-гибка оптимизированы для конкретного производства, смысла большого делать это на стороне нет, т.к. выйдет, в итоге, даже дороже) и доступен в следующих вариантах:

  • собранный и откалиброванный принтер
  • KIT-набор для самостоятельной сборки принтера
  • набор деталей для сборки корпуса и шаблонов для выкройки изоляции
  • набор печатных деталей из PC или PA (STL-модели будут доступны)

К сожалению, определить окончательную стоимость набора сейчас не представляется возможным по причине событий с курсом национальной валюты на дату публикации. Как и стоимость комплекта для сборки корпуса (уж как чермет и окраска зависят от $, я не понял, но цех, под который «затачивалась» модель, пока что не может озвучить мне окончательную стоимость малых партий корпусов в 5-10 шт).

Мои контакты для связи: ash1980 @ mail.ru , Артем.

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.