Как собрать 3D-принтер своими руками? Поиск комплектующих⁠⁠

Чтобы приступить к сборке 3D-принтера и покупке комплектующих, необходимо знать, в каких целях Вы собираетесь его применять, что ожидаете от возможностей принтера и качества печати.

В первую очередь необходимо определиться с самой конструкцией принтера. Тут возможно несколько вариантов:

1. Сборка принтера на базе уже готовых и известных проектов, которые есть в общем доступе, например: RepRap Mendel Prusa i2, Prusa i3 и всевозможные их конфигурации.

2. "Изобретение велосипеда" - полностью конструируем свою модель 3D-принтера. Тут уже все зависит от ваших знаний, навыков, бесконечной фантазии и творческих способностей.

Выбор модели для сборки

Для примера выберем Prusa i3, а точнее одну из ее модификаций - Prusa i3 Steel. На наш взгляд это самая успешная модель: жесткая стальная конструкция, никаких шпилек, эстетически выдержанный стиль и дизайн, собирается быстро и четко. Если вы захотели собрать другую модель 3D-принтера, ничего страшного, суть не меняется, различие будет лишь в сборке самого каркаса.

Ниже приведен список тех комплектующих, которые необходимо будет приобрести для сборки 3D-принтера. Электроника на базе платы arduino mega 2560 и платы расширения ramps 1.4.

Электроника:

- Набор плат: Arduino mega 2560 + ramps 1.4 + 4 драйвера шагового двигателя + LCD панель + USB кабель ;

- Блок питания мощностью от 350 Вт;

- Шаговый двигатель Nema 17 (5 шт.);

- Нагревательный стол;

- 2 термистора;

- 3 концевых выключателя ( механические или оптические );

- Хотэнд;

- Набор проводов.

Механика:

- Набор корпусных деталей из стали 3 мм;

- Полированные валы диаметром 8 мм (Ось Z: 2 x 320 мм, Ось Y: 2 x 341 мм, Ось X: 2 x 375 мм.)

- Линейные подшипники LM8UU (11 шт.)

- Набор пластиковых деталей

- Винты, гайки,шайбы

- Шпилька с гайкой для оси Z в качестве винтовой передачи ( 2 шт.) диаметр 5 мм. Длина около 295 мм.

Также могут потребоваться дополнительные инструменты и расходные материалы:

- Мультиметр;

- Изолента;

- Термоизоляционный скотч (каптон);

- Паяльник и расходные материалы для него (припой, флюс);

- Термоусадочные трубки;

- Провода для соединений всех частей электроники;

- ABS или PLA пластик для настройки и последующей печати.

Набор плат

Как написано выше, принтер будем собирать на базе Arduino mega 2560 и платы расширения Ramps 1.4.

Вариантов плат, с помощью которых можно собрать принтер, очень много. На сайте reprap вы можете ознакомиться с основными их видами и характеристиками. Мы же остановимся на наборе плат, который включает в себя:

Arduino mega 2560

Можно приобрести как оригинальную плату, так и клон, все упирается в цену. С уверенностью можем сказать, что при использовании качественных китайских клонов, мы ни разу не сталкивались с проблемами. Так что можете смело покупать неоригинальные платы (при этом сэкономите значительную часть денег!). Вам может потребоваться USB кабель, если он не включен в комплект. Часто из-за плохого кабеля, могут возникать проблемы при печати, поэтому сразу приобретайте качественный USB кабель! 

Ramps 1.4

Плату расширения Ramps 1.4 можно собрать самостоятельно, но советуем купить уже готовую, так как в итоге суммарная стоимость отдельных деталей может оказаться дороже, плюс потратите еще и Ваше личное время.

Драйвера шаговых двигателей

Драйвера необходимы для управления шаговыми двигателями.

Обычно для 3D-принтеров используются драйвера A4988 и A4983. Для выбранной модели 3D-принтера будем использовать драйвер A4988, который поддерживает ток до 2 Ампер. Для драйверов необходимо приобрести небольшие радиаторы (часто радиаторы идут в комплекте), так как при работе драйвера сильно нагреваются, и необходимо обеспечить стабильный отвод тепла.

Таких драйверов потребуется 4 штуки:

- один драйвер на шаговый двигатель оси Х;

- второй на шаговый двигатель оси У;

- третий на движок экструдера;

- четвертый драйвер на два параллельно подключенных движка оси Z.

Блок питания

Для питания электронных компонентов 3D-принтера необходим блок, способный выдавать напряжение 12В и мощность от 350Вт. Тут есть два варианта:

1. Обычный компьютерный блок питания. Он недорогой, его легко достать, но потребуются дополнительные манипуляции, чтобы его использовать.

2. Блок питания для светодиодных систем. Этот вариант немного дороже, но при его использовании не потребуется совершать никаких лишних действий, он более компактный и удобный. В выбранной модели будем использовать данный блок питания.

Шаговые двигатели

В 3D-принтерах используются биполярные шаговые двигатели, которые как раз и обеспечивают движение по координатным осям. Вращение шаговых двигателей дискретно, для принтеров обычно используют двигатели шагом 1.8 градуса, то есть за один оборот двигатель совершает 200 шагов.

При выборе шагового двигателя необходимо обратить внимание на следующие параметры: момент удержание и ток. Что бы не ошибиться можно взять "универсальные" nema 17: 17HS8401 или 17HS4401 током 1.7 А и моментом удержания 4 кг x см.

Нагревательный стол

Если Вы хотите, чтобы Ваш 3D-принтер печатал ABS пластиком, то в конструкцию должен быть включен нагревательный стол.

Вариантов есть несколько: можно приобрести широко используемый Heatbed MK2B - недорогой, качественный стол. К нему необходимо приобрести стекло или зеркало, так как при нагреве данный стол может прогибаться, а стекло обеспечит ровную поверхность для печати.

Если позволяют финансы, то связку стол + стекло можно заменить одним алюминиевым нагревательным столом Mk2b.

Терморезисторы (термисторы)

Для измерения температуры нагревательного стола и хотэнда потребуется два термистора. Возьмем широко используемые и не дорогие NTC термисторы 100 кОм 3950.

Концевые выключатели

Для определения "точки отсчета" в 3D-принтерах используются концевые выключатели, механические или оптические. В принтерах в основном используются механические концевые выключатели в количестве трех штук, которые определяют начальные точки трех осей.

Хотэнд (HotEnd)

Вот и добрались до одной из самых главных частей 3D-принтера.

Хотэндов очень много, у всех свои плюсы и минусы. Исходя из нашего опыта и опыта других пользователей можем посоветовать цельнометаллический хотэнд типа E3D. Оригинальные e3D вы можете заказать на официальном сайте, мы же используем не оригинальные E3D, цена естественно на них ниже. По качеству ничуть не уступают оригиналу, никаких проблем с печатью не возникает.

Мы не затрагивали компоненты касающихся механики, но скорее всего, что такое шпильки, гайки, валы и подшипники Вы итак знаете.