[Из песочницы] Создание 3D принтера юным инженером — каково это?

Сегодня я расскажу про свой уникальный проект по созданию своей модели 3D принтера. Данная статья показывает, как нелегко реализовывать проекты в нашей могучей, любимой родине юным инженерам, да и просто реальным технарям. Рассказывать буду много, поэтому решил свою статью разделить на несколько частей.

Идея

Всё началось с мысли: как создать такой принтер, в котором будут максимально полностью устранены конструктивные недочёты 3D принтеров, существующих на данный момент.

Я решил создать такой 3D принтер. Все открытые чертежи, которые были выложены в интернет на тот момент, имели множество различных недостатков (например: неточные размеры (2.144326… мм), неортогональность линий, которые должны были быть строго ортогональны, излишняя утончённость элементов, отсутствие некоторых элементов жёсткости и так далее). После изучения ряда чертежей, в моей голове сложилась идеальная модель 3D принтера, и я взялся за его разработку.

Особенности по сравнению с аналогами

1. Каркас выполнен полностью из металла, что даёт ему высокую жёсткость, прочность и долговечность.
2. Большая область печати (реальная 200*300*250).
3. Конструкция принтера устойчива к вибрациям при всех скоростях печати.
4. В динамических узлах практически устранён люфт .
5. Конструкция предусматривает охлаждение двигателей и ряда других узлов путём теплораспределения(что важно при продолжительной печати).
6. Конструкция предусматривает монтаж всей электроники непосредственно на ней .
7. Лёгкая, жёсткая, прочная основа печатного стола из специального сплава.
8. Более прочные и жёсткие направляющие для печатного стола.

История реализации идеи

В качестве опорной концепции я взял проект Prusa i3, где мне понравилась общая концепция, но я решил кардинально его переработать. И начал создавать чертёж своего принтера в AutoCAD, затем моделировать его в Autodesk Inventor (больше всего в нём было забавно то, что 2D эскиз было легче создать в AutoCAD, чем встроенными в него средствами черчения).

Ушло несколько недель на его разработку. В итоге он был разработан. От себя скажу, что это очень непростая задача, ведь из двухмерного чертежа следовало создать кинематически динамичную, трёхмерную конструкцию.

Процесс заказа лазерной резки

Перед тем, как мой чертёж был почти готов для релиза, я начал поиск компаний, оказывающих услуги лазерной резки. Разослав несколько запросов в разные компании, начал следить за предложениями. Откликнулось только трое, все остальные не ответили. Выбрал одну из троих, так как у нёе цена на услугу была оптимальна, и сотрудники были достаточно компетентны в своём деле. После переписки с исполнителем в течение недели мы договорились о выполнении заказа. Через неделю после оплаты я получил свой заказ. Он весил по предварительным расчётам около 12 кг. Мне пришлось всё это тащить три квартала и потом ехать на метро (приходилось объяснять полисменам, что я везу, т.к. у них звенел металлоискатель на входе в метро и для них было странно содержимое пакета, и они бегали в недоумении, но в итоге пропустили). Все детали принёс домой и на следующий день стал их чистить от стружки и масла этиловым спиртом. После чистки наступил процесс покраски тех деталей.

Новою ревизию деталей я заказывал у них, но постобработку после лазерной резки они не сделали (как в первый раз), и мне пришлось шлифовать вручную, чтобы их потом покрасить.

Процесс покраски

Изначально я купил 4 баллончика синей и жёлтой акриловой краски и баллончик грунта — всё это стоило около 570 руб. Перед процессом покраски я зашкурил и обезжирил поверхности деталей. Покраску я делал в изолированном месте, дома, т.к. не было специальных мест, которые могли бы мне предоставить для покраски. Сначала сгруппировал детали по партиям, грунтовал и красил в несколько слоёв по очереди каждую партию. Каждая партия деталей окрашивалась по 2,5 ч. (на некоторые потребовалось несколько дней) ввиду того, что у них надо было прокрашивать каждую сторону.

В некоторых деталях были непрокрасы, которые пришлось устранять дополнительной прокраской. Далее был заменён ряд деталей на более совершенные, которые требовалось покрасить, перед этим я купил 2 баллончика краски с разными цветами и грунтовки, всё примерно за 500 руб. (цены подросли на грунтовку). Стал красить, но уже на балконе. Покрасил те детали за 2 дня.

В итоге этого раздела хочется сказать, что покраску деталей надо заказывать у фирм, которые этим занимаются, так как на покраску было нужно немало времени и сил.

Процесс приобретения комплектующих

В этом разделе я буду говорить о процессе приобретения у нас в городе, так как о процессе заказа их за рубежом расскажу позже. Только хочется сказать, что в процессе доставки линейных подшипников их развернули на таможне (как оказалось, через 2 недели после отправки) и мне пришлось заказывать их снова, но уже у другого поставщика. В общей сложности я получил подшипники через 4 недели (с момента заказа у первого поставщика). Все остальные заказы доходили за 3 недели.

C приобретением у нас в городе было всё гораздо сложнее: приходилось ходить по разным мелким магазинам, по разным грязным концам города и приобретать другие комплектующие (термоусадки, провода под нужные сечения, флюсы, припои, радиодетали и так далее). Особенно «интересно» было покупать метрический крепёж. Типоразмера М3 не было в крупных торговых строймагазинах и в мелких поблизости, приходилось искать в интернете и ездить практически на край города, чтобы их приобрести (было много предложений для крупных оптовиков, но было очень мало в розницу). Таким же образом приобретались и другие виды комплектующих.

В следующих частях статей будет подробно рассказаны другие этапы создания моего 3D принтера.

Видео первой 3D печати на моём принтере:

Результат первой 3D печати на моём принтере (шестерня эвольвентно-шевронная):

PS: хочется сказать, что для создания своей модели принтера у меня ушло немало сил и времени (примерно 5 месяцев), а также я успевал совмещать учёбу в школе в 11 классе, когда скоро ЕГЭ.

Тем не менее, такие разработки, сделанные школьником, игнорируются при поступлении в университет. И другими лицами, связанными с системой образования. По их мнению, количество балов ЕГЭ и всякие олимпиады отражают интеллект и знания ребёнка. Другое для подтверждения этого не требуется и всячески игнорируется.