Что такое 3D принтер | Как работает 3D принтер | Устройство 3D принтера
3D ПРИНТЕР. АНАТОМИЯ.
В этой статье мы подробно разберем, что такое 3D печать? Это руководство познакомит Вас со всеми важнейшими компонентами 3D принтера, и ответит на вопрос: "Как работает 3D принтер?"
Очень часто бывает, что название какого-либо механизма не соответствует его функции. Здесь мы рассмотрим краткое руководство по "анатомии" 3D принтера. Мы сосредоточимся на механических и электрических компонентах наиболее распространенных настольных 3D принтеров, которые работают по принципу: Изготовление путем сплавления нити (FFF) или Моделирование методом наплавления (FDM).
- Рабочий стол 3D принтера - это поверхность на которой печатаются Ваши объекты. Обычно он состоит из нагревательного элемента, стеклянного листа и имеет специальную поверхность, облегчающую снятие с него готовой модели.
Рабочий стол
- Большинство рабочих столов оснащен подогревом, что предотвращает коробление объекта. Во время печати, вследствии воздействия температуры, пластик сжимается, а по мере остывания - расширяется, и это может вызвать деформацию модели и сползание слоя с кровати. Подогреваемый стол предотвращает это, оставляя первый, нижний слой теплым.
- У некоторых принтеров нет подогрева рабочего стола. Это ограничивает их возможности печати, только узким диапазоном типов материала. В основном это PLA (материал, который наименее подвержен деформациям) или реже PET.
- Поверхность рабочего стола принтера помогает не только удерживать на нем модель во время печати, но и позволяет быстро и легко удалить готовую модель после завершения ее печати. Существует много видов поверхностей кровати. Однако для достижения лучшего результата, необходимо использовать различные поверхности взависимости от материала, которым Вы печатаете. Используйте эти рекомендации по использованию типов материала относительно рабочего стола.
Поверхность рабочего стола
- Пластиковая нить - это основной материал для печати, который использует 3D принтер. Принтеры используют два различных диаметра нити - 1,75 мм и 3,00 мм. В настоящее время существует большое количество типов пластиковой нити. Почитать подробнее о каждой из них можно вот здесь.
Пластиковая нить
- Экструдер - является ядром принтера. Именно он плавит и выдавливает пластиковую нить. Если по существу, то принцип его работы такой же как у обычного клеевого пластикового термопистолета. Это очень маленькая деталь 3D принтера, но она выполняет самую главную функцию в нем. Экструдер состоит из двух частей - нагревающий носик и охлаждающий. Холодный носик имеет моторчик, который втягивает нить и проталкивает ее дальше. Горячий носик плавит нить и выдавливает ее на термостол.
Экструдер
- На принтерах с прямым приводом, холодный и горячий концевики располагаются один поверх другого. Нить тянется вниз через холодный концевик и выходит через нагревающий.
- Экструдер Боудена устроен немного иначе. Холодный и горячий концевики разделены. Холодный является стационарным, неподвижным и прикручивается где-то на корпусе принтера. Нить пропускается через длинную трубку (так называемая трубка Боудена) и подается через нее к горячему концевику. Это позволяет уменьшить вес принтера и делает его более удобным для перемещения.
- Подача и проталкивание нити через горячий и холодный сопла осуществляется через шестерню, которая зацепляет нить и продвигает ее.
Механизм подачи нити
- Паразитный ролик натягивает нить относительно механизма подачи. На большинстве 3D принтерах есть возможность отрегулировать натяжение нити, для того чтобы механизм подачи не сдавливал ее слишком сильно, или же наоборот слабо.
Натяжитель нити
- Данный тип носика, не использует в своей конструкции никакие пластиковые охлаждающие элементы. Благодаря этому, носик может достигать более высоких температур и печатать более широким диапазоном типов материалов. Тем не менее, многие материалы требуют активного охлаждения.
- Это даст гарантию, что тепло не перегреет носик и преждевременно не расплавит нить, до того как она достигнет сопла экструдера. Это явление называют термической ползучестью, которая вызывает пузырение материала (особенно часто бывает с PLA пластиком). Вентилятор необходимо включать всегда, когда горячий носик находится в нагретом состоянии.
Радиатор
- Здесь название говорит само за себя. Картридж нагревает пластик и представляет собой резистор высокой мощности. Почти все современные 3D принтеры используют нагревательные элементы, но, однако, многие старые принтеры используют катушки с нихромовой проволокой (принцип работы тостера). При замене нагревательного картириджа или даже термоносика, уточните характеристики Вашего принтера, 12В или 24В.
Нагреватель
- Все эти различные типы датчиков нужны для определения температуры термонисика. По сути, это электронный термометр. Термистор является наиболее распространенным типом датчиков, но некоторые принтеры используют термопары для печати при очень высокой температуре.
Термистор
- Форсунка для 3D принтера - это деталь с небольшим тверстием для пропуска расплавленной нити. Форсунки являются взаимозаменяемыми, и бывают различных диаметров; 0,4мм является стандартным диаметром, хотя Вы можете заменить ее на более меньший диаметр для печати более тонких деталей, или на больший, для увеличения скорости печати. Иногда форсунки могут забиваться, и это одна из самых распространенных проблем. Смотрите эту статью для получения консультации - Чистка форсунок на 3D принтере
- Этот вентилятор охлаждает каждый новый слой сразу же после его выхода из сопла. Это помогает объекту сохранить свою форму. Слайсер способен включать или выключать вентилятор при различных обстоятельствах, в зависимости от того каким материалом Вы печатаете. не следует путать слайсер с вентилятором теплоотвода, который охлаждает радиатор термоносика, а не объект печати.
Вентилятор послойного охлаждения
- Декартовы принтеры перемещают один или два двигателя вдоль каждой из осей X; Y; Z и название произошло от Декартовой системы координат. Они, как правило, имеют прямоугольную область сборки, и сами принтеры имеют кубическую форму.
- Дельта принтеры имеют три "руки", которые в центре соединяются вместе, чтобы приостановить экструдер над областью печати. Дельта так же использует декартову систему координат для перемещения, но вместо перемещения одного мотора по каждой оси, все три "руки" движутся с разными скоростями для точного перемещения сопла.
Ось координат
- Они, как правило, используются на оси Z 3D принтера. Они вращаются, тем самым приводят гайки в движение вверх или вниз. Недорогие принтеры используют простые, нарезные стальные стержни, которые по существу являются удлененными болтами. Более качественные и дорогие принтеры используют хромированые силовые или ходовые винты, предназначенные для минимизации люфта.
Подающий винт
- Ремни выполняют функцию перемещения. У двигателей оси X и Y есть шестерни, которые вращают ремни. Большинство 3D принтеров имеют возможность регулировать натяжение ремней.
Ремень
- В отличие от обычных двигателей постоянного тока, которые при заданной силе вращаются непрерывно, - шаговые двигатели вращаются инкрементированно (с увеличением). Это дает им точный контроль над своим положением. Большинство 3D принтеров используют двигатели стандарта NEMA тип 17 (200 шагов на оборот).
Шаговый двигатель
- Рама 3D принтера удерживает все узлы вместе. Рамы более ранних принтеров собирались из фанерных листов лазерной резки. Современные 3D принтеры, поставляются с рамами из листового метала, балок или пластика. Многие детали рамы можно напечатать на принтере. Чем жестче конструкция рамы 3D принтера, тем точнее будет движение его механизмов.
- Корпус в 3D принтере используется для безопасности при печати. В нем есть подвижные узлы и детали у которых высокая температура, от которых пользователи хотят себя защитить. Если Ваш принтер не оснащен корпусом, то его можно легко сделать самому.
- Блок питания берет электричество 120В переменного тока сети и преобразует его в низкое напряжение постоянного тока, который использует Ваш 3D принтер.
- ATX блок питания - этот такой же источник питания, что использует настольный персональный компьютер. Они были перепрофилированы для использования во многих принтерах. Очень надежные и эффективные и имеют отдельные линии, которые обеспечивают стабильную мощность при различном напряжении.(12В, 5В, 3,3В).
- Напряжение. Некоторые машины работают от 12В системы. в то время как другие могут работать от 24В. Это очень важный момент, если Вы собираетесь заменить какой-то узел в 3D принтере, особенно картридж нагревателя или термоносик. Убедитесь, что Вы заказываете соотвествующие детали.
- Материнская плата является мозгом принтера. Она принимает команды принятые Вашим компьютером (В виде G-кода) и дирижирует их исполнение. Материнская плата содержит микроконтроллер (по сути автономный мини-компьютер) и все схемы, необходимые для запуска двигателей, отвечает за сбор данных со всех датчиков, и ведет обмен данными с Ваши компьютером.
Материнская плата
- Эти чипы отвечают за функционирование шаговых двигателей. Последовательно запускают обмотку двигателя, заставляя его работать в пошаговом режиме. Многие материнские платы имеют встроеные пошаговые драйверы, но на некоторых они сделаны отдельным модулем, который может быть отключен. Уравновешивая мощность, подводимую к каждой катушке, драйвер может разделять дальнейшие шаги. Это называется микрошаговый модуль, который обеспечивает более точный контроль над двигателем. Шаговый драйвер так же контролирует сколько электрического тока подается на двигатель. Большая мощность делает мотор более мощным, но и нагревается он при этом сильнее.
Шаговый драйвер
- Некоторые принтеры имеют так же слот для SD карты, с которой они могут загружать G-код. Это позволяет им работать независимо от компьютера.
- Концевики - это небольшие переключатели, которые нажимаются всякий раз, когда ось переместилась до упора. Так же благодаря им, принтер понимает, что это начальная точка перед печатью. Большинство принтеров имеют механические концевики, но некоторые из них, как известно, тспользуют оптические датчики.
