"Как это работает?"
Iloveu2<3
1. САПР
Когда-то давно моделирование сложных объектов, вроде машин или самолётов, занимало уйму времени и кучу народу (конструкторское бюро), при всем этом, результат получался с неточностями, огрехами и без учёта маленьких особенностей среды, которой он будет работать. Требовалось рассчитать сопротивление воздуха для наружных деталей, трение деталей друг об друга, нагрев их при этом, возможное расширение вследствие нагрева и тд. и тп.
Теперь, всё это может сделать один человек, за столом рабочей станции, благодаря такому гениальному продукту программной инженерии, как САПР (Система Автоматизированного ПРоектирования). Мощности компьютера теперь достаточна для просчета всевозможных сопротивлений, нагревов и воздействий магнитных полей.
Более подробно о САПР написано здесь . Еще, для тех кому нечего делать.
Есть множество производителей САПР, но лектор, среди всех прочих выделил именно "SolidWorks"(Израиль), по причине функциональности и наличия крякнутой на Рутрекере
Зачем оно все нужно?
SolidWorks - позволяет создавать модельки не просто так, как в том же Блендере или 3д махе, а по-научному, с расчетом всех нужных величин.
Вообще, модели для печати можно создавать где угодно, в любом софте предназначеном для 3д моделирования, главное - наличие возможности экспорта в файл.stl
2. Станки с ЧПУ
Это такие станки, работой которых руководит микрокомпьютер - блок ЧПУ (Числового Программного Управления). Сам по себе оператор станка - человек, по природе, криворук и устает, но компьютер - нет, потому это так удобно.
Станков с ЧПУ есть множество разных видов, но нас, по-сути, интересуют их два (один) типа: "уничтожающий"(фрезерный или подобный) и "созидающий"(3D-принтер). Оба этих типа интересуют нас потому, что результатом их работы есть предмет, физическое воплощение математической модели объекта, разница лишь в способе воплощения. "Уничтожающие" станки - выпиливают объект из заготовки (например, куска дерева) после чего остается куча ошметков, "Созидающие" станки - создают объект из материала, например выплавляют из филамента фигурки (как в 3д принтере).
3D принтер
Представляет собой экструдер на каретках, который двигается с помощью двигателей по координатному столу, закрепленному в раме, руководствуясь при этом блоком ЧПУ.
- Экструдер - конструкция из металла и пластика.
Сферический экструдер в вакууме состоит из:
- пластиковый пруток - филамент который выдавливают через сопло, зачастую пластик
- фторопластовая трубка - получена из порошка Ф-4, обладает устойчивостью к воздействию химических веществ, значительным переменным диапазоном допустимых температурных функциональных показателей, долговечностью, износостойкостью
- радиатор - алюминиевый или латунный, предотвращает перегрев экструдера
- пластиковый кожух - прослойка между радиатором и вентилятором.
- вентилятор - вращается обдувая радиатор, если перестанет крутиться, то филамент начнет плавиться в радиаторе, что приведет к его (радиатора) непригодности для дальнейшего использования.
- термобарьер - нужен для замедления передачи температуры плавящегося филамента, филаменту который находится в радиаторе
- нагревательный блок - нагревает филамент до нужной температуры, при которой тот становится пластичным и пригодным для нанесения на фигуру.
- сопло - через которое проходит расплавленный филамент.
- Каретки - конструкции из металла (чаще из пластика) обеспечивающие передвижение экструдера по трем осям X,Y и Z.
- Координатный стол (aka рабочая поверхность) - платформа из метала или стекла, на которой производится модель, имеет собственную систему нагрева и термодатчики
- Рама - набор швеллеров и направляющих для движения кареток. Ключевой их характеристикой является жесткость и минимальность отклонения от идеально прямой линии. Кстати, тут нужны минимум 3 взаимно-перпендикулярных направляющих.
- Двигатели - двигатели, которые перемещают каретку по направляющим. Зачастую используются два вида: шаговый электродвигатель и сервопривод
Сервопривод:
+ гарантирует максимальную точность, автоматически компенсируя:
> механические (люфты в приводе) или электронные сбои привода;
постепенный износ привода, шаговому же двигателю для этого требуется периодическая юстировка;
> тепловое расширение привода (при работе или сезонное), это было одной из причин перехода на сервопривод для позиционирования головок в жестких дисках;
> обеспечивая немедленное выявление отказа привода
+большая скорость перемещения элемента;
+затраты энергии пропорциональны сопротивлению элемента;
.
Годная статья про способы размещения моторчиков в принтере. - Блок ЧПУ (aka Плата управления) - микрокомпьютер отвечающий за работу всего 3д принтера. Например, какая-нибудь плата Arduino.
Еще, например.
Для управления всеми двигателями и нагревателями используются драйвера.
3. Печать
В общих чертах, производится за счет нанесения слоя за слоем расплавленного филамента на фигуру. При этом, ключевую роль играет адгезия (прилипание) первого слоя к рабочей поверхности. Не отчаивайтесь, если у вас не прилипло к столу с первого раза, над решением этой проблемы, в данный момент, работают лучшие умы человечества.
"Я использую клей-карандаш для смазывания рабочей поверхности перед печатью, так, как он очень дешевый и крайне эффективный. В добавок, очистка стола занимает около 20 минут детского времени" © Максим Александрович
Также, не последнюю роль в печати играет температурный режим, т.к. сразу после нанесения филамента, его температура очень высока (~220° для ABS-пластика), потому, если долго и/или много наносить филамент - это приведет к деформации предыдущих слоев филамента. Помимо этого, стоит избегать резкого перепада температур (сквозняков) для фигуры, во время печати, это приводит к отлипанию фигуры от рабочей поверхности. Перед печатью, фигура должна пройти процесс трансляции из 3D-модели в набор команд, с помощью одной из программ для 3D-печати, например - Repetier-Host или Cura.
Во время печати, блок ЧПУ двигает экструдер в соответствии командами изложенными в G-коде фигуры, более приближенно.
Таким образом, слой за слоем, получается настоящий объект реального мира.
К слову, печать каждого из них заняла ~1ч. 45мин..
https://www.facebook.com/tatyana.hnat.7/videos/962832980719651/ - видео их печати.
Папка с чертежами принтеров и всей необходимой инфой для их сборки - https://drive.google.com/open?id=1gfTqG1XRfZmqCpiSqknixbXSAFWr5WB5