Всем доброго здоровья.
Просматривая публикации на портале я обратил внимание на устройство регулировки стола принтеров у разных авторов. Китайские барашки почти на всех фотографиях принтеров.
Хочу предложить устройство для точной и удобной регулировки. Данное приспособление позволяет производить регулировку с точностью до 0,05 мм. На фото представлен комплект регулировочных винтовых домкратов для стола 3D принтера. По скольку данный портал о 3D принтерах здесь представлен печатный вариант устройства. Печатный вариант предназначен для принтеров без подогрева стола. Для столов с подогревом необходимо устанавливать устройство выполненное из металла.
Домкрат устанавливается по углам стола. Активный винт закрепляется на подвижной части с помощью контрящей гайки с шайбой Гровера.
Как представленный домкрат устроен?
На рисунке слева на право представлены печатные детали: Крышка, Корпус, Гайка.
Внутрь гайки вставлена металлическая самоконтрящаяся гайка М3. Гайка М3 устанавливается в процессе печати и намертво запечатывается следующими слоями. Сделано это для устранения возможных зазоров и люфтов.
Такая гайка М3 устраняет люфт резьбы за счет наличия упругого элемента запрессованного внутри гайки М3 (на рисунке показан синим цветом).
Общая схема устройства
Фиолетовым цветом показаны крепежные элементы (саморезы).
Для столов с подогревом я предлагаю домкраты выполненные из металла. Они по конструкции намного проще. У меня два варианта конструкции.
Первый вариант изготовлен как самостоятельный сборочный узел.
Состоит из двух крышек, активной гайки (коричневый цвет), и двух распорных элементов (я применил обычные гайки). Активную гайку изготовил из 50-ти рублевой монеты 1993 года. Работает исправно.
Второй вариант аналогичен первому, но вместо нижней крышки используется элемент конструкции на которой домкрат крепится. Это упрощает конструкцию, сокращает количество деталей, но не дает возможности использовать устройство в другом месте.
Роль стола выполняет рама из алюминиевого профиля с приклеенным сверху стеклом. Стекло закаленное 610х480мм, 6мм толщиной. Вот для этого стола и будем делать подогрев.
Нам понадобится:
- Нихромовая проволока 0.2мм диаметром марки Х20Н80.
- Немного картона
- Липкая лента монтажная
- Гвозди с неширокой шляпкой
- Много высокотемпературного герметика
- Много усердия, аккуратности и терпения
Итак, берем листы картона…
и связываем их в несколько слоев по бокам лентой…
На гвоздиках или скотче прикрепляем к картону обычный лист в клетку:
Тут надо сказать что размеры и длину намотки я предварительно рассчитал. Для расчетов длины использовал подготовленный
Тут всё просто. Вписываем требуемую мощность и получаем длину. Для 200Вт нужно 7м отрезок. Причем если мы посмотрим строчку с диаметром 0.2мм в таблице чуть ниже — при токе около 1А проволока не сможет нагреться больше чем до 400 градусов Цельсия.
Если будете менять диаметр — необходимо подставить соответствующую площадь сечения из таблицы.
Вернемся к картонке… Втыкаем гвоздики согласно схеме «намотки». Шаг 5мм.
И мотаем семиметровый зигзаг с небольшим натягом:
Утапливаем шляпки, выравниваем.
Наклеиваем 2 полоски липкой ленты по бокам. Можно и посередине добавить если боитесь что собьется. Если лента слишком сильно липнет к бумаге — можно предварительно наклеить ее на х/б ткань. Чуть с ворсинками легче будет отклеиваться.
Вытаскиваем гвоздики. Всё должно остаться на месте.
И аккуратно снимаем с бумаги. Выглядит жутко, но не пугайтесь.
Стекло лучше протереть спиртом или диетической 60% водой. Можно тонким слоем 🙂
Прикладываем к стеклу сначала одну полоску, потом с натягом вторую. Параллельно разглаживая ленту там, где уже врядли придется что-то корректировать. Подтягивать проволоку можно за выступающие по бокам уши.
Обильно мажем герметиком Abro Red (он до 343 °С). Заодно проверяем сопротивление отрезка. 233 Ома при 220в дадут 0,94А или 207Вт. Ничего не замкнули и не коротнули.
Закрепляем герметиком уши и разравниваем на сколько это возможно.
Уже часа через 2 можно аккуратно снять ленту.
И залепить оставшиеся участки.
Повторяем всё (в моем случае) еще 5 раз… И получаем вот такую красоту:
42м проволоки, 8 тюбиков герметика…
Итого получилось 6 отрезков по ~200Вт, то есть 1200Вт «итого». В принципе никто не запрещает соединять отрезки последовательно, уменьшая мощность. Нужно ли — покажет время. Мне просто было удобно работать с 0.2мм диаметром и относительно короткими отрезками по 7м. Ну и ремонтопригодность одного отрезка выше чем перегерметить всю площадь. Хотя нужно постараться чтобы спалить такой стол, т.к. даже если через 0.2мм нихром пропустить 2.3А — он нагреется до 1000 градусов, но всё еще будет целым, в отличие от стекла 🙂
Конечно перед такой работой я тестировал эту технологию на другом куске закаленного стекла. Причем специально нагревал только с одной стороны в надежде что стекло лопнет и не нужно будет колупаться с нихромом и герметиком, но этого не случилось 🙂 Так что идея здравая и вполне рабочая. Предварительные тесты снимал тепловизором — вот что получилось:
Нагрев практически мгновенный. Минуты 2-3. Больше 150 градусов тепловизор не показывает, ну и не надо. Я и так знаю что там далеко за 200 🙂 Причем буквально в паре сантиметров температура 20-21 градуса, что как бы намекает нам на скромный к-нт теплопередачи стекла. Герметика специально не использовал много чтобы не увеличивать инертность стола. И тепловую и весовую 🙂
А результаты температурного тестирования большого стола выложу чуть попозже.
Чуть не забыл! Воняет этот герметик зверски! Если не хотите постоянно отгонять от себя единорогов, гномов и всяких фей с хоббитами, дающих советы — работайте в проветриваемом помещении!!! А еще лучше на улице!
Как я уже писал, пользуюсь я Prusa i3 Hephestos уже порядка полутора лет. И всё это время вполне обходился без стола с подогревом.
Но все изменилось дождливым осенним вечером.
Раздался звонок. Пошел открывать. За дверью стояло двое невысоких людей в масках, очень похожие на вот эту пару. Одеты были прям как на фото.
— Ну типа того. И что?
— Нагреваемый стол на свой bq Prusa i3 Hephestos установил?
— Неа… Нафиг он нужен? Вроде обхожусь без него — без проблем.
Тут в руках у левого человека появляется красный стол МК2. А у правого блок питания. Они ловко соединяют их между собой и тянут вилку – «Где тут у тебя это можно подключить?»
— Этттто зачем?
— Нууу, ты видишь какой нюанс… Тебе надо будет подключить на Гефеше нагреваемый стол и описать этот процесс для владельцев в виде краткой инструкции. Сейчас стало популярным использовать 3D принтер в качестве кашеварки. И мы не можем обойти этот момент. А инструкции как это сделать для Гефестоса нет. Без этого никак.
— А если я не буду этого делать?
— Нуууу нам тогда придется включить это устройство в розетку и оказать меры воздействия. Если не поможет — забаним весь ваш регион по IP на портале 3Dtoday.ru. Почему регион? Ну мы знаем, что ты бывший айтишник, а айтишники бывшими не бывают. Но безвинных пользователей региона-то хоть пожалеешь?
— Ладно-ладно… Вы это того, парни… Остыньте что ли. Подключу я ваш кипятильник к принтеру. И статью напишу… Отдайте железяки, пока ничего не случилось.
Ниже результат этого шантажа!
Что нам нужно для того, чтобы установить нагреваемый стол на Hephestos?
В первую очередь надо озаботиться блоком питания на 12 вольт. Мощность рекомендуется, чем больше, тем лучше. Быстрее будет нагреваться. У ребят были расчеты, надо от 24-30 ампер на линию 12 вольт. Можно в принципе и компьютерный.
У меня вот такой
Такой греться еще быстрее будет.
Нагреваемый стол МК2.
Можно с Али. У меня от BQ
В комплекте болты для крепления
и термодатчик
Так же нужны провода. Толстые для подключения к блоку питания. Рекомендуемое сечение от 2,5мм^2. Чем толще провод, тем быстрее нагрев, да и сами провода греться не будут.
Тонкий провод для подключения термодатчика к плате.
Ещё в моём варианте нужен такой же провод для реле и дублирования питания. Об этом позже.
Ну приступим.
Вот классическая схема подключения
Можно подключать по ней. Но чтобы не создавать излишнюю нагрузку на плату и потом бороться с медленным нагревом стола и наоборот перегревом платы, эффективней поставить реле.
Я по-быстрому тут на ней начеркался и вот что получилось.
Главное изменение подключение стола через реле. У меня вообще блок питания только на стол и подключен. Сам принтер питается от стандартного БП. И поэтому сделаны перемычки на разъеме питания – плюс-к плюсу. Минус к минусу.
ВАЖНО! Если вы их не сделаете – у вас работать ничего не будет.
Подключаем термистор
В середине нагревающего стола есть отверстие. Туда его и надо вставить, но так, чтобы он был вровень с поверхностью. Можно использовать термопасту для более плотного «контакта». Я использовал КПТ-8, благо она у меня есть. Прикрепить лучше к столу каптоновым (термо) скотчем.
Еще один нюанс – сторона, где дорожки – верхняя. Мы подключаем все снизу!
Припаяли провода питания к столу. Пришло время реле.
Реле можно взять, например от авто. Русское реле на 12 вольт. Используется в разных девятках-десятках. Можно купить в любом автомагазине.
Я тоже хотел сделать так. Думал, где-то завалялось, от моей первой девятки.
Вердикт — все было давно роздано или выкинуто. Но выкинуто было далеко не все, как оказалось.
В дебрях шкафа с инструментами нашлась сигналка от той девятки.
Вот что я в ней нашел
Реле RAS-1215. Глянул инете — стоит меньше сотни рублей. Если нет под рукой, как у меня, берем или в автомагазине или в магазине радиодеталей нечто подобное.
Есть еще и различные твердотельные реле — тут вопрос бюджета. Я тут рассматриваю, как это сделать из подручных материалов. Специалисты могут в комментах предложить свои более продвинутые варианты. Хотя у меня и так все работает. И реле не греется.
Все подключаем, согласно схемы. И монтируем на принтер.
Для этого снимаем пластиковый стол и на его место ставим нагреваемый. У меня подошли старые болты без проблем.
Начитавшись про то, что для быстрого нагрева, надо утеплять нижнюю сторону картоном я пошел немного другим путем.
Взял картонную коробку от стола и обрезал ее по размеру. После чего наклеил с помощью «Момента» на нее пищевую фольгу. Вот что получилось.
ВАЖНО! Сбоку в районе, где у нас припаиваются провода к столу надо вырезать большой прямоугольник для безопасности. Чтобы фольга не замыкала провода. В углах я проколол отверстия и при монтаже поместил это конструкцию фольгой вверх под нагреваемый стол.
Еще раз! Перед тем как повторить такой вариант убедитесь, что никакой оголенный провод не прикоснется к вашей конструкции. У меня и места пайки термистора закрыты термоусадочной трубкой. Делал я этот «фольгированный утеплитель» для себя — вы можете у себя такое не делать!
Все смонтировал. Не забудьте откалибровать новую высоту стола болтом на левой каретке оси X.
Стекло я установил тоже самое. Читал, что надо ставить термостекло, подкладывать алюминиевую пластину и тп. Так же читал в других местах, что этого делать не обязательно. В общем, оставил все как есть – треснет – пойду куплю термостекло.
Подключаем все по схеме.
Не забудьте про перемычки на разъеме питания. Без них работать не будет!
Пришло время поменять прошивку и сказать принтеру, что нагреваемый стол у него есть.
Про это уже писали в других статьях.
ШАГ 4
ЗАМЕНА ПРОШИВКИ
По умолчанию код на плате Prusa не учитывает наличие подогрева панели. Поэтому нужно сделать несколько простейших операций:
1) Установите на своем ПК Arduino 1.0.6 (Его можно скачать здесь http://arduino.cc/en/main/software)
2) Скачайте файл Marlin_Hephestos. Это код, который в данный момент работает на Вашей плате.
- Разархивируйте его и откройте файл Marlin в Arduino 1.0.6
- В интерфейсе Arduino 1.0.6, вы увидите закладки. Выберите закладку Configuration.h
- Найдите в коде TEMP_SENSOR_BED и измените значение с 0 на 1
- В этой же закладке, удостоверьтесь что значение в строке #define MOTHERBOARD — 33
- После этого, подключитесь по USB кабелю к принтеру. В интерфейсе Arduino 1.0.6 выберите закладку Сервис -> Плата -> ArduinoMega2560 or Mega ADK
- После этого нажмите на кнопку «загрузить»Код загружен. Теперь при включении принтера на панели должно отображаться и температурный режим подогрева стола
Я пошел более простым путем. Когда стал искать последнюю прошивку для махинаций с ней, мне гугл выдал замечательную ссылку — http://www.thingiverse.com/thing:1554343
Прошивка по ссылке та же самая, что использую я – 1.4.2. Только там уже сделана поддержка горячего стола. Если хотите быстро и чтобы работало, качаем и делаем, как я написал ниже. А если хотите экспериментов, то действуйте согласно инструкции выше.
Как загрузить прошивку?
Скачали файл. В Куре ткнули сюда
Выбрали прошивку и она у вас установилась. Если выскакивают предупреждения или ничего не происходит – проверьте порт и скорость подключения в настройках принтера. Естественно принтер у вас должен быть подключен.
Выключили-включили. На экране появилась индикация температуры.
Заходим в настройки и ставим галочку, что у нас есть подогреваемый стол.
Устанавливаем температуру стола и в бой.
Стол у меня нагревается до 100С примерно за 6-8 минут, что достаточно быстро. Честно говоря сам не ожидал. Но видимо мой тюнинг из фольги работает.
мы попытались найти готовую подогревную плату, результат нас совсем не впечатлил, и сегодня мы расскажем, как мы разрабатывали новый нагреватель. Картинки кликабельны:)
Две зоны подогрева: нужно ли?
Изначально мы не планировали комплектовать наш принтер мощным 30-амперным блоком питания. Потом, правда, "покупателелюбие" сжалилось и мы все же включили мощный БП в комплект. Но жадные экономные заказчики, у которых уже есть ненужный ATX -блок от старого PC теперь смогут вычеркнуть БП из заказа и снизить цену комплекта тысячи на 3 рублей. Сэкономил - считай, заработал!Поэтому родилась идея сделать плату с двумя зонами нагрева : покупатель с обычным ATX-блоком включает только центр и печатает небольшие модельки, но, когда «дорастет» до полного размера - сможет докупить мощный БП и жарить "на всю катушку".
Прогретая плата 300х300 потребляет около 270 Вт. Делаем одну зону 200х200 (стандартный размер почти всех принтеров), а вокруг нее ободком - вторую зону, добивая площадь до 300х300 .
Заодно вырисовывается хоть и слабенькая, но маркетинговая составляющая: если сделать зону подключаемой в прошивке принтера, то при печати малых деталей можно сэкономить 50% энергии на нагреве!
Разводим, учимся и наступаем на грабли
Нарисовались следующие задачи и "плюшки":1. Полные 300х300 мм подогреваемой зоны
Зачем платить за принтер с такой областью печати, если плата нагрева не позволит ею полностью воспользоваться? Вспоминая качество прогрева краев и углов из наших опытов с китайскими платами, мы не пожалели текстолита (плачет закупка, плачут конструкторы, которым пришлось разносить заново всю раму), чтобы область печати была полностью доступна пользователю. Оцените ширину платы за пределами областей печати:
Как бонус - если «совсем надо» - то область печати вырастает еще сантиметра на 2.
2. Использование стекла без срезанных углов.
Эта особенность вытекает из предыдущей: крепежные болты располагаются по самым краям, поэтому стекло отлично укладывается между головками болтов, и не требует подрезки углов. Ура, производство стекла упрощается в 2 раза.3. Управление зонами подогрева
Как с принтера, так и запайкой джампера. Поскольку плата будет идти не только в комплекте с принтером, но и продаваться отдельно - мы предусмотрели два варианта управления зонами подогрева. В первом случае для получения только малой зоны пользователь просто отпаивает джампер (и припаивает, когда понадобится), а во втором, при наличии у принтера дополнительного силового ключа - появляется возможность управлять величиной зоны нагрева в зависимости от размеров печатаемой модели. В перспективе - специальным G-кодом .
Форму джампера сделали очень хитро: она выбрана так, чтобы минимизировать сопротивление соединения, сохранив при этом удобство запайки и отпайки. Припой имеет значительно большее удельное сопротивление, чем медь, поэтому, если мы не хотим сделать из джампера печку, нужно увеличить длину линии соединения. Благодаря достаточным запасам по высоте, площадки для запайки проводов расположили вертикально - так удобнее паять и провода меньше изламываются.
4. Удобная сетка
Сетка на верхней стороне с обозначением зон подогрева.При настройке принтера возможность быстро прикинуть размеры печатаемой модели и проверить правильность калибровки несет больше пользы, нежели безумные надписи "HOT SURFACE" везде, где только можно. Решили не мозолить глаза миллиметровкой, шаг сетки сделали 10 мм, но миллиметровые насечки присутствуют на центральных осях и на краях области печати. Также на краях промаркирована длина с шагом в 10 мм. Цвет выбрали черный, с белым шелком. Контрастно и стильно:)
5. Оптимизация крепежных отверстий.
Традиционно крепеж плат к столу располагается по углам. Наша плата имеет достаточные размеры, чтобы уместить стекло размером более 300х300 мм между головками крепежных болтов без подрезания уголков стекла. Мы больше не ограничены угловым расположением крепежа, поэтому в нашем принтере отверстия расположены ближе к центру, прямо над роликами линейных направляющих. Такое решение хорошо сказывается на жесткости и стабильности конструкции стола и калибровках. Оставили и привычные отверстия по углам. Т.е. крепление можно сделать в 8 точках, 4 основных (опорные) и 4 второстепенных (для доп. поддержки):
Проектируем
Идея нагревателя проста: если взять текстолит и вытравить длинные узкие проводники, то получится очень дешевый и простой в производстве нагреватель. Это в теории. На практике - грабли:)Расчет нагревателя
В первом приближении нагреватель рассчитывается по формуле сопротивления проводника: зная напряжение питания, требуемую мощность и площадь поперечного сечения проводника, можно рассчитать необходимую длину.Поскольку нагревательных цепей используется несколько, все они должны иметь одинаковую мощность на единицу площади, чтобы нагрев платы был равномерным, но суммарное их потребление не должно превышать 12В/30А (360Вт), чтобы не перегрузить используемый блок питания.
И тут выясняется, что рассчитать длину проводника под конкретное сечение и мощность проще простого. Но вот уложить этот проводник так, чтобы его начало и конец точно подходили месту пайки проводов - возможно далеко не всегда.
Еще выяснилось, что профессиональный софт разработки печатных плат имеет настолько ограниченные возможности для расчета таких нагревателей, что плюнули и написали свою софтину
для расчетов укладки:
Она позволяет быстро оценить, возможно ли вообще выполнить нагреватель на определенной области с учетом всех ограничений и если возможно - предоставит полный список, из которого мы выберем самые подходящие варианты с приемлемой погрешностью. После этого остается только настроить сетку в проектировщике печатных плат и проложить линии будущего нагревателя.
Теперь, наконец-то, можно приступить к рисованию цепей нагрева. На анимации ниже показан процесс создания нагревательных цепей на плате.
Несмотря на то, что эта гифка длится всего 15 секунд, на ней запечатлены несколько дней самой нудной и кропотливой работы. Нарастающие цепи нагрева чем-то похожи на луковицу. К такой элегантной компоновке мы пришли спустя несколько безуспешных попыток уложить змейки другими способами. Если скомпоновать цепи по аналогии с китайскими платами, выделив малую зону нагрева, получится следующая структура:
На первый взгляд, неплохо, но вот добавить джампер, управляющий зонами и дополнительную площадку под провод и расположить все это в одном месте внизу, не используя переходные отверстия - задача непосильная (напомним: чтобы сопротивление нагревателей соответствовало расчетному - требуется отказаться от металлизации переходных отверстий плат, т.е их физически нельзя делать). Выбор «луковичной» компоновки нагревателей позволил решить эту проблему, а заодно избавил от необходимости тянуть широкие проводники по краям платы.
Как били стекла
После решения о выделении второй зоны нагрева на плате сразу возник вопрос - если пользователь включит только малую зону, как себя поведет стекло размером 300х300 мм, не лопнет ли? Не будет ли тепло уходить на холодную часть стекла, ухудшая нагрев центральной части?Начнем с последнего вопроса. Имитируем малую зону - кладем под большое стекло плату 200х200 мм, изолируем снизу и начинаем жарить.
Толщина стекол - 2мм и 3мм.
Тепловизором видно, что стекло быстро остывает за пределами области нагрева. По сути, оно находится ближе к теплоизолятору, чем к теплопроводнику. Так что, тепло не будет «уплывать» с зоны нагрева на холодную часть. Ширина бортика с переходной температурой - всего несколько миллиметров.
Теперь пытаемся замучить стекло до раскалывания. Делаем много циклов нагрева и охлаждения, ставим на стекло разные горячие и холодные предметы - держится. Циклируем пару дней - не лопается.
Помимо многих циклов нагрева-охлаждения пробуем разные нерасчетные издевательства: выливаем ледяную воду на стекло, охлаждаем модулем Пельтье область стекла ниже 0 °C, несколько раз переворачиваем стекло, начиная греть холодные части - все тщетно.
В принципе, эксперимент можно уже было бы прекратить - для наших целей все ок. Но любопытство берет верх. Так совсем неинтересно, усложняем задачу.
Увеличиваем температурные напряжения: перемещаем стекло на угол, нагреваем этот угол стекла выше 100°C, а другой угол охлаждаем элементом Пельтье до ощутимого «минуса», затем переворачиваем и делаем наоборот.
Через 5-6 циклов раздается долгожданный треск, стекло раскалывается по линии температурных напряжений:
АГА! - сказали суровые русские мужики и пошли бить таким образом остальные стекла. Повторили тест на еще одном 2мм стекле - результат оказался таким же (анимация раскалывания по клику на картинку)
Напоминаем, что оставить предзаказ на 3D-принтер Cheap3D V300
