DICE - a tiny, rigid and superfast 3D-printer
Hej!
Mitt namn är René, jag är en 34-årig tysk elektroingenjör och detta är min allra första instructable. På min fritid älskar jag att mixtra med 3D-skrivare. Under de senaste åren hade jag bygga 3 olika 3D-skrivaren på min egen, varje (subjektivt: D) bättre än sin föregångare.
Nu, för min fjärde skrivare, jag gjorde det annorlunda. Jag ville bygga en snygg skrivare som är lämpliga och små på mitt skrivbord. Och jag ville att det skulle vara top notch!
Först, låt mig berätta lite om att designa och bygga den första prototypen. Detta kommer att täcka en stor mängd orsakerna bakom de design-val och med alla följande info, kan du bestämma själv om denna skrivare är top notch och om du vill bygga detta, alltför. Om du vill se den faktiska byggprocessen, bara hoppa till steg 2.
Låt oss komma igång!
Jag äger redan en skrivare med en stor buildvolume (större än 30x30x30cm) och storlek, den behöver mycket energi och är ganska långsam. Därför började jag planera en mindre skrivare tillbaka i oktober 2015. Det var tydligt redan från början, att den nya skrivaren var tvungen att vara liten, exakt och snabb. Biverkningar av detta skulle komma automatiskt: mindre energiförbrukning och enklare hantering i Flytta skrivaren runt. På toppen av det, ville jag bygga en skrivare som var vackra också och tilldelas mina prioriteringar redan från början:
-rent utseende
-alla delar inuti huset, även strömförsörjning
-användning av högkvalitativa delar
-mindre än 20cm kantar längd
-tyst!
-kompakt och snabb
Det blir min fjärde skrivare - codename: DICE
Med en övergripande dimension av exakt 20x20x20cm, kunde man verkligen tala om en liten tärning. Under design och bygga av TÄRNINGARNA, jag var kunna överväga alla mina prioriteringar - det var svårare än jag hade väntat.
Nu till de viktigaste funktionerna:
mekanisk:
-hölje: 20x20x20cm små
-buildvolume: X90 Y75 Z 80
-rörliga avstånd: X98 Y75 Z80, så att skrivhuvudet kan flytta bredvid printbed, e.g. för anti-ooze-skript på printstart
-coreXY-system
-linjär rörelse med hög kvalitet linjära skenor (HIWIN MGN9R) i X, Y, Z
-full metal hotend E3D-V6 1, 75mm i bowdensetup
-PEI-coated perma-printbed gjord av precission slipat warmcasted aluminium (sv AW 5083) och infällda silikon värmare
-direct-drive-extruder (MK8)
-massiv inhägnad slipat ur 4 mm tjocka akuminium, alla borrhål i DXF ingår
-XY-plain är lasercutted av 2 mm tjock rostfri plåt, alla borrhål i DXF ingår
-låda-lakan är tänkt som bärande och stiffing delar, men kan demonteras ihop allt utan skrivaren faller sönder.
-alla delar är utformade på ett sätt att göra adjustings enkel och komponenter inuti tillgänglig.
-alla delar är utformade för att använda bara en behövs tillverkningsteknik (lasercutting) och upprepar och symmetriskt
elektriska:
-AZSMZ-mini 32-bitars-controllerboard med smoothieware firmware
-4 x mest tyst TMC2100 stepperdrivers, passiv kyls
-Trots de små fotavtrycket, använda fullfjädrad NEMA17 steppermotors för tillräcklig produktion reserv
-uppvärmd säng (230V / 60W), med infällda silikon värmare
-motor Matningsspänning: 19V
-totalt ineffekt: 230 v / 0, 65A på max
Diverse:
-tystare än 40dB i realistical och normal drift (avskalade åtgärder!)
-upp till 833 mm/s travelspeed
-upp till 12.000 mm/s² acceleration
-inte förrän 10.000 mm/s² acceleration och 100 mm/s, spökbilder blir knappt synliga
-korsningen avvikelse upp till 0, 5 mm testade
-komplett X-transport (verkliga Skrivarinställning) väger endast 160g
-komplett X - och Y-vagnarna med alla monterade delar (verklig Skrivarinställning) väger endast 290g
-Hotend monteras med 2 skruvar, snabbt utbytbara
-bowdenlength är endast 35cm (komplett från MK8 till den termiska barriären i hotend)
För att designa TÄRNINGARNA var en oväntad upplevelse och jag hade mycket roligt. Den ständiga utmaningen att få varje detalj perfekt och nå en värdefull kompromiss i varje aspekt, fortfarande med prioriteringarna i åtanke, var spännande. Å ena sidan, jag var tvungen att göra varje del och varje utrymme så små som möjligt att nå den högsta buildvolume. Å andra sidan, måste saker vara bekväm och lättillgänglig för underhåll och anläggning. På toppen av det, ska det vara enkelt och med en stilren design.
För att nå allt detta, jag gjorde ett stort antal mönster för varje del och ibland började med en färdig del hela igen, när en annan del kommer in i bilden. Jag hade en stor fördel i att använda min befintliga 3D-skrivare. Dess en sak att utforma en del i en CAD-programvara, men det är den kompletta andra sidan för att hålla denna del i händerna och prova om det fungerar. I mitt sinne, den svåraste delen att utforma var skrivhuvudet / X-transport. Storleken på transport hade en stor inverkan på de senare buildvolume. Varje millimeter sparats vid transport har vunnits i mer buildvolume omedelbart.
Med kompakt skrivhuvudet nåddes den önskade buildvolume för 8x8x8cm. Bara när i behov för print-kylning, måste som för utskrift t.ex. PLA eller PETG, jag gå på 5mm buildvolume i y-axeln. Den tidigare planerade coolingfan med hans 30mm-formfaktor gjorde inte tillräcklig kylning och var tvungen att flytta för en mer kraftfull, men större fan med 35mm formfaktor. Om inte i nöd för print-kylning, en snabb och enkel förändring ger tillbaka i full buildvolume.
De återstående åtgärderna av TÄRNINGARNA var mycket lättare att hantera. De kommer från befintliga delar och om delen är i rörelse, jag la ett "generösa" 1mm mellanrum för att undvika slipning. Kort sagt: jag arbetade mig själv utifrån och in.
Höjden av XY-slätten är exempelvis exakt 38mm. Detta framgår av två fakta: z-axeln motorn är en kortare NEMA17 med 34mm längd, med 2mm plåt på varje sida. Utan en fördjupning för motor-kroppen går ingen mindre avstånd. Minsta möjliga montering av en Y-vagn med fläns-kullager är exakt 33mm (jag försökte detta flera gånger) och möjliggör 1mm gap för rörelsen med bladet 2mm på varje sida. Jag använder även de minsta möjliga fläns-kullager. Det begränsande med detta är GT2 bältet. Bältet är 6mm bred och två MF104ZZ-fläns-lager har en runningsurface av endast 6, 4mm. montering av XY-slätten med miniatyr fläns-kullager MF104ZZ
Med 38mm övre slätten tanke, jag gjorde det symmetriskt och används samma 38mm höjd för den elektroniska facket längst ned. Jag behövde till finna ett nätaggregat som passar inuti och kan leverera till 60W (så jag behöver 90 w eftersom tumregel: Använd inte en strömförsörjning vid 80% eller mer av dess storlek). Alla populära prisvärda industriella nätaggregat i den nödvändiga powersize hade för mycket design höjd. Och alla Pallställ controllerboards, som RAMPER eller RADDS är överdimensionerad, alltför. GT2560 och AZSMZ-mini har varit nominerad för montering.
Kort sagt innan jag haft tillfälle att prova en Smoothieboard och på grund av detta beslut var enkelt: Jag plockade smoothieware-kompatibla 32-bitars-board AZSMZ-Mini. Som när erfarna smoothieware med sin användarvänlighet och drag'n drop funktionalitet, vet vad som är bra och kommer aldrig att ändra tillbaka till repetier eller marlin.
Även om stapling stepperdrivers (TMC2100) med det är ganska stor kylfläns var möjligt och skulle ha monterad inuti, jag tog en annan väg. Med användning av konventionella kylflänsar, jag fortfarande skulle ha haft att använda en aktiv kylning och om du tittar noga på bilden ovan, jag utsett redan två 30mm-fläktar för detta. Men jag ville undvika ytterligare soundsources och tänkte på kylning i stepperdrivers passivt.
Jag satte alla stepperdrivers till tjock höger bredvid controller-styrelsen. Dess storlek är 4 mm tjocka bladet en imponerande kylfläns.
Efter timmar av tester utan att tappa steg, var jag säker på att stepperdrivers bo tillräckligt svalt hela tiden. Men jag har fortfarande en fläkt drift: det är en 12V-anslutna till 5V-järnväg och därför ljudlös drift. Detta gör en liten luftflöde för strömförsörjning och controllerboard, bara i fall. Dessutom minskar denna litet luftflöde temperaturen i "kylflänsen" drastiskt. Och behövs eller inte, CPU på AZSMZ-mini fick en egen fin kylfläns.
Detta två 38 mm hög, lämnar horizontly slätter exatly 124mm utrymme för vertikal förflyttning av z-axeln. Dra en vagn-längd 29 mm av linjär-transport (MGN09CZ0M, Hiwin), slutade jag med 95 mm möjligt Z-stroke.
Man behöva överväga, det finns ytterligare utrymme behövs för den printbead-justeringen och beroende på den monterade munstycken, det finns även några fler millimetrar behövs. Den planerade printheight på 80mm lämnade tillräckligt utrymme att utforma justeringen för printbed generöst. Dessutom kunde jag sänka hotend lite mer, att få det mer "inne" i själva skrivaren.
Baksidan av TÄRNINGARNA är exakt 51mm tjock. Detta är den exakta storleken den monterade NEMA17 behöva passa in, inte mer. Rörande täcker fungerar lite som extra kylflänsar, motorerna stannar svalare. Om du tittar noga, känner du igen att det finns ingen koppling på z-axeln. Grund av utrymme, jag använde en motor med integrerad spindel, en TR8x4. under den 3 motorer för X, Y och z-axeln är tillräckligt med utrymme för extrudermotor och att 230V-kontakten med integrerade växel och fuse.
NEMA17 på bilderna representerar en bra Storleksjämförelse för storleken på TÄRNINGARNA. Anmärkningsvärda är att alla monterade steppermotors är monterade i en ren och ligger precis bredvid varandra. Även extudermotor är monterad inuti och endast toppar utanför med sin axel. På utsidan monterade jag den mest kompakta Extruder jag vet om. Författaren av denna design svarade på mina behov och gjort några ändringar på sin design för mig. Det är därför jag kunde montera den bästa möjliga designen.
Extrudern är tryckt med en MK8-redskap och för 1, 75mm glödtråden. Denna extruder används på alla min 3D-skrivare och jag är mycket nöjd med den. Superenkel, super billigt att göra och super tillförlitlig.
Om demontera alla panelerna cover, är inre ramen fortfarande kunna hålla allt på plats. Detta gör något underhåll eller justering väldigt lätt, även i den här lilla skrivaren stannar varje del kan nås.
De tryckta delarna kunde också göras av aluminium, som jag gjorde för att få en ännu mer kvalitet bygga. En anmärkningsvärd detalj är oberoende XY-slätten. Hela församlingen av X - och Y - axel är monterad mellan två laserskuret rostfritt stål blad och på grund av den givna mountingpoints, linjär rälsen passar bara på plats med liten eller ingen ytterligare justering behövs.