Устройство 3d-принтера

Устройство 3d-принтера

Что такое 3d принтер

3d-принтер является полноценным роботизированным механизмом для воплощения виртуального 3d-объекта в материальный объект с помощью пошагового выдавливания и нанесения специального пластика на горячую поверхность горячего стола 3d-принтера. Пруток пластика надевается на специальный штырь прикрученный к 3d-принтеру и потом проводится в специальный механизм под названием экструдер для дальнейшей подачи в тефлоновую трубку, которая в свою очередь соединяет фитингами экструдер и хотэнд. При поступлении пластика через тефлоновую трубку с экструдера в хотэнд, происходит последующий нагрев до определенной температуры и выдавливание через сопло определённым количеством и с определённой скоростью на рабочую поверхность горячей кровати. Горячая кровать в свою очередь служит платформой для послойного нанесения и последующего застывания пластика.

 

Устройство 3d-принтера

Экструдер – подающий механизм пластика в Hotend для последующего его выдавливания на горячую кровать.

Фитинги – зажимы на экструдере и хотэнде тефлоновой трубки

Тефлоновая трубка – служит проводником пластика от экструдера в хотэнд

Хотэнд – выполняет роль печатающей головки 3d-принтера. Сам хотэнд состоит из радиатора, внутри которого проходит пластик, нагревательного элемента – спомощью которого нагревается и плавится сам пластик, нагревательного блока в виде кубика – в который входит сам нагревательный элемент и термодатчик для контроля температуры нагрева, термобарьера встроенного в радиатор – спомощью которого сохраняется приемлемая температура пластика до его расплавления и выдавливания(во избежании его застывания и создания пробок внутри), сопла – прикручивающегося снизу нагревательного блока – выполняет роль выдавливающего элемента с определённым диаметром струи выдавливания пластика. 

Дисплей – служит для управления и настройки работы 3d-принтера, а также для передачи информации со всех датчиков. Бывает нескольких типов с управлением через ручку энкодера, а также сенсорный. Кард-ридер обычно встроен в дисплей.

Через карт-ридер заносится информация в .gcode или .stl файле для последующей её передачи в микроконтроллер платы управления и самой печати данной модели.

Плата управления 3d-принтера – к ней подлючаются все основные узлы и элементы 3d принтера, к которым относятся термодатчик и нагревательный элемент кровати, двигатели, управляемые микроплатами называемымы драйверами, термодатчик и нагревательный элемент хотэнда, дисплей, кулера, а также вспомогательные модули контроля подачи пластика, wi-fi платы, мосфетные платы и т.д. В них присутствует процесор который отвечает за саму работу 3d-принтера и всех его узлов в целом. Существует 2 разновидности плат с 8 битным и 32 битным процессорами. Чем больше разрядность, тем качественней и быстрее работает 3d-принтер в целом!

Валы – используются обычно для того, чтобы линейные подшипники могли по ним ездить и тянуть за собой хотэнд по оси X и Y, а также нагревательную платформу по оси Z. Их суть работы по оси X и Y заключается в вспомогательной помощи передачи тяги от двигателей через ремни и линейные подшипники на хотэнд и передачи тяги в содействии с винтовыми направляющими через двигатели и линейные подшипники на подъём и опускание горячей кровати по оси Z!

Винтовые направляющие обычно применяют только для оси Z для поднятия или опускания горячего стола, спомощью муфт, передающих крутящий момент двигатеоя на них, а также валов. Есть исключения в некоторых кинематиках принтеров, где винтовые направляющие служат для помощи в движении по осям X и Y.

Линейные подшипниковые направляющие – применяются в самых дорогих моделях 3d-принеров для большей скорости печати по всем осям. Очень эффективные и простые в использовании, но и очень дорогие по сравнению с валами. В целях экономии применяют только для движения осей X и Y по 3 штуки на 3d-принтер(2 на ось Y и 1 на ось X соответственно).

Муфты и шкивы – применяются для передачи крутящего момента двигателей 3d-принтера на ремни и винтовые направлющие, что приводит его оси в соответствующее движение!

Двигатели – существует масса разнообразных двигателей для 3d-принтеров. Самые популярные в применении – это Nema4401(обычно ставят на оси X и Y) и Nema8410S(обычно ставят экструдер и ось Z).

Ремни – обычно применяют ремни GT2 6мм или GT2 10мм – бывают обычные резиновые, армированные сталью, армированные кевларом, пулеаритановые обычные и армированные.

Импульсный блок питания – используется для запиткки всех элементов 3d-принтера. В основном запитывает плату управления и горячую кровать 3d-принтера. Запитка может осуществляться как на прямую, так и через мосфетную плату или твердотелое реле. Чем больше ампер, тем быстрее осуществляется нагрев 3d-принтера для определённой температуры.

Сопла – необходимый элемент хотэндп для выдавливания пластика на рабочую поверхность. Бывают различные виды в зависимости от конструктива хотэнда

Драйвера – основные микросхемы управления шаговыми двигателями. Передают сигналы движения шаговым двигателям по осям. Существует огромное количество разновидностей. Самые основные на 2020 год – это: A4988, DRV8825, TMC2208, TMC2209 и TMC2130. TMC2208 и TMC2209 – самые популярные, качественные, тихие в работе и малогреющиеся в данный момент!

Нагревательный элемент – служит для разогрева хотэнда, чтобы пластик нагрелся до определенной температуры и выдавился через сопло на стол для печати определенного 3d-объекта.

Датчик филамента – служит как примочка к плате управления для подсчёта и определения остатка пластика в катушке при печати больших объектов!

Силиконовые накладки на hotend – применяются для того, чтобы расплавленный пластик не прилипал к металлическому кубику хотэнда.

Термодатчики – измеряют температуру нагрева Хотэнда и стола. Существуют разные типы. Самые популярные NTSK 100K

Мосфетная плата – используется для разгрузки мосфета платы управления во избежании его воспламенения при интенсивной печати

Твердотелое релле – применяется для более быстрого нагрева стола и регулировки его температуры на должном уровне

LMK2596регулированный преобразователь напряжения. Используется в основной цепи подключения дополнительных элементов принтера, таких как подсветка или кулера для стабилизации подачи на них правильного того, что в свою очередь увеличивает срок их службы и даёт безопасность работы всех элементов

Mini Ups  - специальная плата, содержащая на себе энергетический ресурс подпитывающий принтер при отключении электроэнергии в сети. Что даёт возможность возобновления печати после её включения с того момента, где принтер остановил печать на паузу и питался от этой микросхемы некоторое время.

Горячая кровать – поверхность на которую наносится и застывает пластик. Самые распространённые типы MK2A и MK2B. По размерам области печати 220*220 и 320*320. Бывают также профиссиональные типы с адгезивным сверхпрочным стеклом в комплекте. Служит платформой для печати любых объектов из пластика.

 

0