Архив Галактики

Печать на 3D принтере и резка на станке ЧПУ

Леонид Захаров's blog / 18.03.2016

Этой статьей заканчиваю цикл публикаций, который был запланирован. В предыдущих статьях я представил конструкцию робота, который был смоделирован в 3D редакторе SketchUP, также были рассмотрены возможности по созданию деталей для роботов в редакторе FreeCAD. Детали смоделированного робота были распечатаны на 3D принтере и вырезаны на станке ЧПУ. Были рассмотрены также проблемы при сборке 3D принтера из КИТ-набора. Вполне логично еще осветить вопрос непосредственно 3D печати и резки при помощи станка ЧПУ.

При 3D печати очень важно подготовить и настроить матчасть — принтер. Основные проблемы тут могут заключаться в неправильной настройке «нуля» по оси Z, люфты, недостаточно точная калибровка подачи прутка и слабая натяжка ремней.

Следующий вопрос — настройка слайсера и оптимальное размещение детали на столе. Начнем с размещения детали на примере тех самых узлов, создание которых было описано в предыдущих статьях.
Очень важно еще на этапе проектирования четко представлять себе, как детали будут изготавливаться, и если конкретную деталь планируется распечатывать на 3D принтере, нужно стараться придать ей такой вид, чтобы не возникало проблем при печати. Собственно поэтому робота
многие детали имеют такой вид.

Главное, что нужно знать об особенностях 3D печати при моделировании деталей — это то, что:
- Деталь гораздо прочнее «на излом», когда слои печати расположены вдоль детали, а не поперек, поэтому длинные детали лучше печатать «лежа».
- 3D принтер не может печатать «в воздухе», слои должны на что-то ложиться. Поэтому, если все же возникает такая необходимость, то приходится печатать поддержки для таких слоев, а это приводит к снижению качества поверхности, которая ложится на поддержки и поэтому требует дополнительной обработки после печати. Кроме того, это приводит к дополнительному расходу прутка.
- Углы наклона у моделируемых деталей печатаются, когда деталь становится тоньше в верхней части, а не наоборот. Если же приходится печатать деталь, которая расширяется кверху, то лучше постараться, чтобы угол между столом и боковой поверхностью был минимальным.
- Нужно стараться, чтобы деталь прилегала к столу как можно больше площадью поверхности. В этом случае меньше вероятность деформации при застывании и деталь лучше крепится к столу.
- В случае, если используется стол без подогрева, как в нашем случае, то нелишним будет позаботиться о подборе материала, приклеиваемого на стол, чтобы деталь не оторвалась во время печати.
- Для лучшего крепления детали к столу можно использовать печать «юбки» или «края» вокруг детали, особенно, если площадь прилегания к столу большая или наоборот маленькая.

Расположим детали на столе. С размещением коробки для Arduino проблем не возникает. Конечно, лучше всего ее печатать «на спине». Площадь детали достаточно большая, поэтому добавим при слайсинге «юбку».



Более мелкие детали экономичнее, быстрее и технологичнее печатать сразу вместе. Разместим проставки и крепление мотора.



Поскольку нам нужно 4 проставки и 2 крепления для двигателей, печатать будем сразу все. Площадь прилегания к столу мала — используем «юбки». В данном случае в креплении моторов имеется проем, для печати которого потребуются поддержки, однако здесь качество внутренней поверхности не имеет значения. Детали расположены вертикально, то есть слои пойдут поперек детали, что могло бы уменьшить прочность «на излом», но нагрузка на них невелика, да и та будет действовать «на сжатие». Кстати, если бы пришлось печатать подобные детали, или более длинные, на которые будет действовать нагрузка «на излом» или «на разрыв», пришлось бы печатать лежа и отказаться от цилиндрической формы в пользу прямоугольной или, в крайнем случае, шестигранной.

Размещение оболочки шаровой опоры в первую очередь обусловлено необходимостью получения большего качества поверхности внутри, чем снаружи. Поэтому разместим их таким образом:



Как видно, и здесь не удастся обойтись без поддержек, но о площади прилегания мы позаботились заранее, например, срезав верхушку у шара опоры.



Внутреннее заполнение играет большую роль, когда стенки детали тонкие, как в нашем случае, ставить «Заполнение» меньше, чем 35-50% не имеет смысла. Однако, если деталь нужна объемная и полнотелая, можно поставить и 15-20%, в зависимости от нагрузок, которые она будет испытывать.

Теперь несколько слов о резке на станке ЧПУ. В случае, если детали режутся из фанеры, все достаточно просто, главное правильно подобрать глубину резки и скорость подачи. Если же робот планируется более изящный, то лучше воспользоваться другим материалом. Хорошо режется фрезой акрил, но он обойдется недешево. Неплохо выглядит оргстекло, но при резке возникают проблемы. Дело в том, что от нагрева оргстекло плавится, фреза забивается расплавом, отчего греется еще сильнее. Решить эту проблему можно, подавая машинное масло по капле на пути фрезы. Можно также воспользоваться водой, правда ее расход будет больше. Подача жидкостей в область резки приводит к разбрызгиванию, поэтому надо предусматривать щитки.

Ну, и напоследок, хочется еще добавить о пользе умения создавать 3D модели деталей и печати их на принтере. Для создания моделей роботов это умение неоценимо, это может намного сократить проверку на практике и внедрение всевозможных идей, которые, в свою очередь, порождают новые идеи.

P.S. И в быту 3D принтер и умение рисовать пригодятся. Вот, например, деталь от микроволновой печи, которая служит верой и правдой уже 2 месяца.



Колесо для щетки пылесоса (такая незадача, колеса отвалились через месяц после покупки пылесоса, а эти и пылесос переживут)



На выставках 3D принтеры всегда вызывают неподдельный интерес. Особенно фанерные, собранные своими руками пусть даже и из КИТ-набора. Потому гостям — технологичные сувениры с пылу, с жару.



А детям можно и конструктор намоделировать и распечатать, как в известных шоколадных яйцах, только 100мм в диаметре: