Delta3D - Игровые движки - Файлы для игроделов - Создание игр. Delta3D - Игровые движки - Файлы для игроделов - Создание игр 3d принтер дельта или другой конструкции

При постройке 3D Принтера мой выбор пал именно на Дельту. Привлекло то, что он не похож ни на один из существующих 3D-принтеров. Имеет необычный дизайн, необычные технические решения и высокую скорость печати.

Очень часто те, кто хочет построить свою Дельту, консультируются и спрашивают о том, какие детали лучше использовать для сборки!? И как улучшить качество печати уже собранного принтера!?

В этой статье я постараюсь объяснить,

что лучше использовать при создании Дельта на примере 3D-Принтера U3D Delta II.

1. Важную роль в Дельта принтере играет качество перемещения кареток вдоль вертикальных стоек.

При печати движение кареток происходит с разной амплитудой и скоростью. Иногда скорость очень высокая, а амплитуда перемещения очень маленькая.

Обычно используется варианты:

Это позволило улучшить качество печати, повысить точность позиционирования печатающего сопла над столом.
Профильные рельсы и каретки имеют высокий класс точности, так что перемещения происходят без рывков и заеданий. А вибрации на направляющих отсутствует, они плотно фиксируются к т-образному профилю болтами.

Для крепления платформы и перемещения ее в нескольких плоскостях в основном используется шарнирное соединение.

Их можно купить в магазине для моделистов

Либо напечатать втулки и вставить металлический стержень.

В 3D-Принтере U3D Delta II используются магнитные шаровые соединения и карбоновые направляющие.

Такая конструкция соединения помогла уменьшить трение, убрать люфт и заедания. Движения получаются быстрые и точные. К тому-же это очень долговечное решение.

Магнитное соединение позволяет быстро снять платформу с горячим концом, чтобы очистить его и также быстро присоединить обратно.

3. Модификация для натяжения ремня

Очень важно следить за ремнем, который перемещает каретки. Все ремни должны быть одинаково достаточно натянуты. Чрезмерное натяжение ремня будет создавать чрезмерную нагрузку на шаговые двигатели. Это приведет к перегреву, к неравномерной работе и к повреждению шагового двигателя.
Недостаточное натяжение приведет к проскальзыванию ремня и к сбою при печати.

Иногда для натяжения используют нейлоновую стяжку.

Или еще пружину из бельевой прищепки

Эти варианты не дают особой точности, нет возможности понять на сколько сильно и равномерно натянуты ремни.

Такой храповик позволил в U3D Delta II легко фиксировать и регулировать натяжение ремня.

Ремень просто вставляется в отверстие, а равномерное натяжение регулируется по количеству щелчков колеса.

Классические настольные 3D-принтеры построены по принципу Декартовой системы координат. То есть, печатная головка двигается сугубо по осям X, Y и Z. Немногие знают, что помимо привычных FDM-аппаратов на рынке устройств для трехмерной печати регулярно появляются принципиально новые «дельта» 3D-принтеры. В отличие от привычных нам XYZ-принтеров, они используют принципиально новую схему работы экструдера: печатная головка подвешивается на тонких рычагах, каждый из которых крепится к одной из трех вертикальных направляющих. Такая конструкция позволяет печатать более высокие и сложные фигуры.

Дизайнер Мэтт Уолерс серьезно занялся разработкой дельта-принтеров. После чреды провальных в коммерческом плане проектов, инженер-аматор таки нашел золотую середину – дельта-принтер собственной разработки Thingystock. В основе устройства лежит конструкция RepRap-принтера Rostock. Другими словами, больше половины запчастей печатного аппарата могут быть воссозданы в домашних условиях. Изобретатель считает, что такой подход обязательно понравится пользователям.

3D-принтер Thingystock оборудован экструдером E3D V6. Рабочая камера позволят печатать модели, соответствующие габаритной формуле 150 х 150 х 150. Управление рабочим процессом осуществляется при помощи встроенного процессора RAMPS 1.4. Коррективы и настройки вводятся при помощи ЖК-дисплея. Точность печати составляет 150 микрон. Казалось бы, ничего необычного. Но Мэтт Уолерс с этим не согласен. Оказывается, ременные шкивы, крепления экструдера и направляющие подлежат замене, благодаря чему можно заметно повысить качество печати, а также увеличить объем камеры построения. При этом цена устройства не превышает 550 долларов!

Если вы хотите получить в собственное распоряжение профессиональный дельта-принтер, тогда вам следует детальнее ознакомиться с предложением китайской компании Atom. Китайские инженеры уверяют, что их детище под названием Atom 2.0 претендует на звание лучшего из ныне доступных настольных дельта 3D-принтеров. Стоит отметить, что громкие заявления инженеров недалеки от истины.

Если большинство дельта-принтеров не могут похвастаться надежностью сборки и точностью печати, то об Atom 2.0 такого не скажешь. Все узлы аддитивного устройства изготовлены из металла. Модульная конструкция дополнительно укомплектована тремя вентиляторами: один обслуживает экструдер, а два других обдувают напечатанные объекты для того чтобы ускорить процесс затвердевания пластика. Отдельно стоит упомянуть инновационную систему автоматического натяжения ремней, заметно повышающую качество печатного процесса. Стоит китайский «атом» чуть больше $1500.

Для моделирования работы дельта-робота в интернете есть различные ресурсы. Я пока предпочитаю делать расчетную модель ручками.

И так, из ТЗ установлены:

— область печати не менее 290 мм;

— высота печати не менее 300 мм.

Сразу хочется предупредить новеньких из тех, кто хочет область печати «побольсы!!! побольсы!!!» — задумайтесь.

Мне действительно необходима такая область печати (мелкосерийно необходимы наборы деталек, укладывающиеся как раз в диаметр 275 мм)

99% печатаемых деталей помещается в кубик размерами 150х150х120 мм, а бОльшие размеры можно прекрасно склеивать (свинчивать) из нескольких отдельно напечатанных деталей.

Теперь относительно высоты — с ней также нежелательно «разгоняться» до заоблачных вершин. В интернете классно выглядит ракета полметра высотой, но куда вы ее собираетесь запихивать девать? Места то в доме хватит? Излишняя высота дельта-робота существенно сказывается на жесткости рамы. Пока что самая высокая деталь, мной печатанная, ограничивалась 190 мм высотой. 300 мм высоты хватит для печати 99,9% деталей, хоть шлема Дарта Вейдера в полный размер.

Тем, кого до конца не убедил — посчитайте, сколько займет время печати в таком объеме даже соплом 0,8 мм и заполнением 15%. Ответ — несколько суток, любой сбой в течение которых ведет к новой печати или допечатке и склейке детали из нескольких кусков (технология прерванной печати пока что отработана не до конца и получается у единиц с пляской с бубнами, я же — ленивая жо… и не хочу этим заниматься, я хочу вставить карту памяти в принтер или отправить файл по ви-фи и нажать кнопку «Печать», а потом прийти и забрать готовое изделие). Пока же у меня самая длительная печать заняла 22 часа.

Не гонитесь за печатной областью, будьте реалистами. Для почти всех домашних поделок прекрасно подойдет кубик (или даже дрыгостол на рельсах и профиле) с областью печати 150х150х120 мм.

Продолжаем.

Теорию о дельта-роботах приводить не буду, если вы здесь, значит — 3D-Вики уже прочитали.

Такие слова, как ТЯГА , ЭФФЕКТОР , ХОТЭНД , СОПЛО и БАШНЯ в дельта-принтере должны быть уже знакомы и не вызывать удивления.

Приведу картинку, стянутую честно с Reprap.

Что за странные надписи здесь изображены?

Основных величин, нужных для математической модели нашего дельта-принтера, нужно 2 (и даже одна):

Radius на картинке.

В прошивке Marlin эта величина называется DELTA_RADIUS

DELTA_RADIUS равен величине проекции тяги (тяга — эта та из 6 штук, на которой к башням подвешена печатающая голова) на плоскость стола, когда сопло находится в его центре.

Так как тяги не могут расположиться вертикально из-за их физических размеров и возможных коллизий с прочими конструктивными элементами принтера (без некоторых ухищрений, которые мы не будем реализовывать), величина DELTA_RADIUS всегда должна превышать радиус области печати принтера, который в прошивке задается величиной DELTA_PRINTABLE_RADIUS

Но эта величина неудобна к оперированию, как правило — изначально речь идет об области печати.

Согласно принятой практики конструирования дельта-роботов с линейной кинематикой (а есть и другие), угол между тягой и башней должен составлять 30-40 градусов, соответственно угол тяги к столу, означенный на картинке как ARM ANGLE , будет составлять 50-60 градусов.

Согласно ТЗ, DELTA_PRINTABLE_RADIUS должен составлять 290/2=145 мм.

Теперь необходимо определить следующую величину DELTA_RADIUS

Можно принять его в размере 1.15-1.20 от величины DELTA_PRINTABLE_RADIUS , а можно принять его на величину МАКСИМАЛЬНОЕ_ПРИБЛИЖЕНИЕ = 20-30 мм больше, чем DELTA_PRINTABLE_RADIUS

Увеличение этого параметра ведет к повышению скорости движения эффектора и снижению точности (дельта-принтер наиболее быстр в центре и наиболее точен на периферии) а также росту габаритов оборудования, и наоборот.

Для справки — для принтера Kossel XXL эти величины составляют:

DELTA_PRINTABLE_RADIUS 140.0

DELTA_RADIUS 174.1

Принимаем для моего случая:

DELTA_RADIUS 145+25=170

Определим необходимую длину тяги, на картинке она указана как ARM LENGTH, в прошивке Marlin она определяется величиной DELTA_DIAGONAL_ROD :

DELTA_DIAGONAL_ROD = DELTA_RADIUS / COS (ARM ANGLE) = 170 / COS (60) = 340 мм

Идем в интернет-магазин и смотрим подходящие по длине тяги. Вот пример , комплект подходящих тяг длиной 335 мм, если ссылка не работает, то на алиэкспрессе это называется:

3D Printer aluminum alloy Diagonal Push Rod Arm silver/black bearing carbon rod Fisheye for Rostock Delta Kossel Mini

В бюджет постройки записываем: 2350 рублей .

Можно купить и раздельно подшипники, как и трубки, есть также различные варианты на магнитных креплениях.

У меня в наличии с донора есть тяги длиной 335 мм на подшипниках типа «фиш-ай», их пока и буду использовать.

Теперь проверяем угол тяг к столу при максимальном удалении эффектора от башни.

Проверка 1:

МАКСИМАЛЬНОЕ_УДАЛЕНИЕ = DELTA_PRINTABLE_RADIUS + DELTA_RADIUS = 170 + 145 = 315 мм

315<335 — удовлетворяет условию применения имеющихся тяг

Найдем угол между тягой и столом на максимальном удалении эффектора от башни, соответствующее самому нижнему положению каретки тяги на башне (нижний ограничитель движения каретки), как показано на рисунке ниже:

MINIMUM_ANGLE = ARCCOS (DELTA_DIAGONAL_ROD/ МАКСИМАЛЬНОЕ_УДАЛЕНИЕ) = ARCCOS (315/335) = 20 градусов

как правило, минимальный угол должен составлять не менее 15 градусов и найденное значение 20 удовлетворяет данному условию.

Найдем длину хода каретки при перемещении эффектора от точки максимального удаления от башни до точки максимального приближения эффектора к башне.

h’ = (DELTA_DIAGONAL_ROD ^2 — МАКСИМАЛЬНОЕ_УДАЛЕНИЕ^2) ^ 0.5 = (335*335 — 315*315) ^ 0.5 = 114

h»= (DELTA_DIAGONAL_ROD ^2 — МАКСИМАЛЬНОЕ_ПРИБЛИЖЕНИЕ^2) ^ 0.5 = (335*335 — 25*2

ДЛИНА_ХОДА_КАРЕТКИ = h» — h’ + ВЫСОТА_ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ_ОБЛАСТИ_ПЕЧАТИ = 334 — 114 + 300 = 520 мм

В качестве направляющих на первом этапе строительства принтера можно принять:

— роликовые каретки непосредственно по конструкционному профилю самих башен;

— втулки на круглых валах;

— рельсы.

Холивар вокруг выбора типа направляющих бесконечен. Круглые валы длиной около 1м из китая заказывать невыгодно, да и к их калибровке большой вопрос. Отца русской демократии может спасти вариант .

Основной предъявой к роликам является их износ и люфт, я не имел возможности этого оценить, но у знакомого на лазерном резаке ролики работают не первый год при интенсивной нагрузке. Существенного износа роликов на V-профиле не заметил. Возможно — неудачи коллег связаны с использованием несовместимых роликов и профиля.

Третий вариант — рельсы с каретками типа MGN9H или MGN12H. Качественные рельсы выйдут недешево, а noname китай — это всегда лотерея. Рекомендую заказывать 4 рельса и 5 кареток, как и набор шариков. Тогда высока вероятность, что что-то получится собрать дендроидно-фекальным способом.

У меня в наличии с донора есть 3 рельсы длиной по 600 мм с каретками MGN9H. Их и будем применять.

Бюджет дополняется расходами на 3 рельсы в размере: 5550 рублей

Найдем максимальную высоту печати цилиндрической части детали:

МАКСИМАЛЬНАЯ_ВЫСОТА_ПЕЧАТИ_ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ_ЧАСТИ = ДЛИНА_НАПРАВЛЯЮЩЕЙ — ДЛИНА_КАРЕТКИ — (h» — h’)= 600 — 40 — (334 -114) = 340 мм

Где ДЛИНА_НАПРАВЛЯЮЩЕЙ — длина рельса 600 мм, ДЛИНА_КАРЕТКИ = 40 мм — длина каретки MGN9H (ну ладно, для любителей точности пусть будет 39.9 мм), h» и h’ были найдены ранее.

Условиям ТЗ имеющееся решение удовлетворяет. Расчетные предельные размеры гарантированной области печати проектируемого принтера составляют Ф290 х H340 мм

Величину DELTA_HEIGHT и геометрические размеры рамы определим в следующей статье.

Текущий бюджет постройки (рельсы и тяги):

5 550 + 2 350 = 7 900 рублей.

Строим «правильную» дельту-3. Пространственная модель

Много людей знают что такое принтер, но услышав слова "3D принтер" многие сразу представляют что-то фантастическое из удела просвещенных гуру. Те кто знакомы с микроконтроллерами сразу обдумывают стоимость комплектующих и расходных материалов. На самом деле стоимость 3D принтера приближается к стоимости хорошего лазерного принтера. А при покупке из поднебесной от китайских товарищей можно приобрести конструктор, и при наличии рук можно собрать вполне рабочий вариант и заняться его модернизацией. Вот такой конструктор приобрел и я.

Описания сборки принтера в этом материале не будет в связи с тем что инструкция производителя и видео от него-же помогли без особых затруднений собрать принтер. Вот после сборки и возник основной вопрос -"А для чего, собственно, куплен данный принтер". Ответ пришел быстро - "Для модернизации его-же".

Если побродить по просторам интернета можно найти несколько вариантов аналогичных принтеров от разных китайских и не очень производителей. Отличаются они в основном цветом, брендом, размером, стоимостью и наличием тех или иных опций. Рассмотрим на примере дешевых дельта принтеров (конструкторов).

• алюминиевый профиль;

• набор пластмассы;

• тяги;

• моторы;

и другие мелкие части.

Да еще забыл об одной важной детали, это стол. Он может быть без подогрева и с подогревом. Обычно это пластина алюминиевого сплава. При печати на стол покрывают малярным скотчем или стеклом. Лучше конечно с подогревом. Над столом перемещается печатающая головка (Hot End ) с разогретым пластиком выдавливаемым через сопло слой за слоем. И конечно экструдер подающий нужное количество пластика.

Итак чем же приходится управлять:

• 3 шаговых двигателя для передвижения кареток вдоль вертикальных осей;
• 1 шаговый двигатель для экструдера (подача пластика в виде прутка);
• нагреватель расположенный в печатающей головке для разогрева пластика;
• подогрев стола;
• 2 вентилятора - для охлаждения печатающей головки и для обдува печатаемой модели.

Контролировать работу будут следующие элементы:

• 3 концевика для контроля положения кареток привода головки (для начала это обычные микровыключатели);
• терморезистор в печатающей головке для контроля температуры подаваемого пластика;
• терморезистор контроля подогрева стола;
• датчик для калибровки головки относительно стола (для начала такой же микровыключатель как и для концевиков)

Работать все это хозяйство будет под управлением микроконтроллера. Самый известный вариант это бутерброд Arduino Mega 2560 и RAMPS 1.4

Что в тут можно увидеть? Arduino Mega 2560 как мозговой центр для управления принтером. RAMPS 1.4 в дополнение к Ардуине для управления силовыми элементами. Драйверы для управления шаговыми двигателями, устанавливаются поверх RAMPS. Сюда можно добавить LCD дисплей в сборе с картридером для SD карты.

Если не хочется разбираться с бутербродом RAMPS можно приобрести готовую плату, совместимую с RAMPS 1.4, на которой уже установлено все необходимое. Например MKS BASE V1.5. На плате установлено все необходимое для управления 3D принтером.

Из достоинств такой комбинированной платы это совместимость с RAMPS 1.4, что дает возможность использовать прошивки разработанные сообществом. Так же к достоинствам можно отнести наличие всего необходимого для построения 3D принтера или другого программно управляемого оборудования, например лазерный гравер и др. К недостаткам MKS BASE V1.5. можно отнести впаянные микросхемы шаговых двигателей. Однако существуют комбинированные платы со съемными драйверами.

Возникает вопрос "Почему Дельта?". Ответом может послужить фотография. На которой видно что принтер прекрасно помещается на уголке рабочего стола.

На фото уже модернизированный вариант китайского конструктора.

Сразу слышится возглас "знатоков" типа "да ну ее эту дельту", Так вот господа "знатоки" вы просто не умеете ее готовить к работе. При правильном техническом подходе 3D дельта может приносить массу положительных эмоций при ее использовании.

Ну а как довести "Страшную дельту" до состояния домашнего 3D принтера я расскажу в следующей статье.