Как собрать 3D-принтер своими руками?

Как сделать 3D-принтер своими руками? Этот вопрос интересует немногих, однако все же есть люди, которые им задаются. Такое приспособление является очень удобным и может пригодиться даже в повседневной жизни. Конечно, собрать такое устройство не так уж и просто, а также придется несколько потратиться, но результат того стоит. Кроме того, самодельный вариант будет гораздо дешевле, а при правильной сборке еще и лучше в некоторых аспектах работы.

Почему стоит выбрать ручной вариант?

Здесь важно начать с того, что собрать самодельный 3D-принтер своими руками - это процедура, которая потребует определенного количества времени, и примерно 20 000 рублей. Здесь многие могут задуматься над тем, а почему бы не купить принтер за 15-20 тысяч уже готовый? Ответ достаточно прост. Чаще всего это китайские дешевые сборки, которые прослужат достаточно недолго. Первый минус заключается в том, что корпуса у таких приборов чаще всего из акрила или фанеры. Это приведет к тому, что будет постоянная борьба с жесткостью устройства при печати, а также к постоянным калибровкам.

Кроме того, корпуса из этих материалов отличаются еще и гибкость. При печати на повышенных скоростях это приведет к тому, что принтер будет "ходить ходуном", а это значительно скажется на качестве напечатанной модели. Чаще всего владельцы таких моделей тратят много времени, сил и средств на то, чтобы укрепить/усилить раму. Существенной разницей между таким китайским изделием и собранным своими руками 3D-принтером самодельным в том, что в качестве рамы вполне можно использовать сталь.

Для того чтобы успешно собрать прибор, понадобится паяльник, набор отверток, шестигранников, немного знаний электроники и точное следование инструкции. При соблюдении этих простых правил практически любой имеет возможность собрать такой прибор.

Детали для сборки

Естественно, что для сборки принтера понадобятся разные детали и инструменты.

Первая и наиболее важная часть - это рама. Чем тяжелее и устойчивее будет этот элемент, тем лучше. Это избавит владельца от постоянной борьбы с плохим качеством деталей, изготовленных на повышенных скоростях. Здесь отлично подойдет стальная рама от любого российского производителя. Стоимость детали - примерно 4 900 рублей. Тут стоит добавить, что рама будет идти в комплекте со всеми необходимыми элементами крепежа.

Отдельно стоит озаботиться покупкой направляющих валов, а также шпилек М5. Хотя на картинках и показано, что они идут в наборе с рамой, на самом деле их там нет. Комплект валов состоит из 6 деталей. Для сборки 3D-принтера своими руками понадобится всего 1 такой набор стоимостью 2 850 рублей. Можно найти и дешевле, однако искать нужно обязательно полированные модели. В противном случае все косяки элементов будут отражаться на качестве печатаемых деталей.

Что касается шпилек М5, то приобретать их нужно парой. Цена одной штуки составляет 200 рублей. На самом деле, это самые обыкновенные шпильки, которые можно купить в строительном магазине. Самое важное, это то, что они должны быть максимально ровными. Для того чтобы проверить этот параметр, можно положить деталь на стекло и катать его. Чем лучше будет кататься изделие, тем оно ровнее. Направляющие валы проверяются таким же образом. Эти детали являются вторым шагом, который нужно сделать, чтобы собрать 3D-принтер своими руками.

Электронные части и механика для них

Следующий шаг - это приобретение электроники. Нужно купить такие детали, как RAMPS 1.4, Arduino Mega 2560 R3 и шаговые драйверы А4988. Стоимость всех трех деталей будет равна примерно 1 045 рублям.

Теперь обо всем подробнее. RAMPS 1.4 - это основная плата расширения для Arduino. 3D-принтер своими руками, собираемый по такой схеме, будет иметь эту плату в качестве основы. Именно к ней будут подключаться остальные электронные элементы, драйвера двигателей и прочее. Вся силовая часть принтера будет поддерживаться именно этой платой. Тут также стоит отметить, что "мозгов" у такой платы нет, сгореть там нечему. Это говорит о том, что покупать запасную деталь не имеет смысла.

Любая электроника должна иметь "мозг". При сборке 3D-принтера своими руками на Arduino 2560 R3 именно эта часть и будет являться таковым. На этот элемент будет заливаться прошивка в дальнейшем. Этот элемент довольно легко спалить, к примеру, если неправильно вставить драйвер для шагового двигателя, перепутать полярность при подключении концевика. Все это приведет к тому, что плата сгорит, а при первой сборке, когда нет опыта, это происходит довольно часто, а потому стоит купить запасную.

Шаговые драйверы в таком устройстве будут отвечать за работу моторов. Рекомендуется также приобрести один комплект запасных. Есть важная деталь. Эти приспособления имеют построечный резистор. Крутить его не следует, так как он, скорее всего, уже выставлен на нужный ток.

При сборке 3D-принтера на "Ардуино" своими руками в качестве запасной платы лучше всего взять Arduino MEGA R3. Стоимость запчасти - 679 рублей. Что касается комплекта запасных драйверов, то лучше купить комплект из 4, а не из 2 элементов. Они будут стоить по 48 рублей за один экземпляр.

Потребуется также понижающий регулятор напряжения для защиты платы "Ардуино". Стоить он будет всего 75 рублей. Параметры работы - это понижение с 12 В до 5 В. Однако такая электроника очень капризная. Она довольно сильно греется, часто выходит из строя.

Пятый шаг - это приобретение комплекта шаговых моторов. Стоимость этого набора 2 490 рублей. Тут стоит отметить, что в комплекте 5 экземпляров, а для сборки принтера понадобится лишь 4. Можно, конечно, искать набор из 4 штук, но лучше купить полный. Один останется в качестве запасного, либо его можно использовать, чтобы оборудовать дополнительный экструдер, чтобы печатать вспомогательные элементы деталей или же чтобы делать изделия двухцветными.

Механические части

Для сборки 3D-принтера своими руками обязательно потребуется комплект подшипников, муфт и ремней. Стоимость одного набора 769 рублей. Покупать что-либо дополнительной или запасные части не имеет смысла. Здесь есть все необходимое для сборки.

Механические ограничители. Детальки довольно маленькие, однако очень важные, так как без них эксплуатировать устройство не получится. Цена за 1 штуку 23 рубля. Для успешной сборки понадобится всего 3 экземпляра. Однако стоит купить четыре, чтобы один был запасным, на всякий случай.

Дисплей со встроенным картридером. Чтобы собрать 3D-принтер своими руками эта вещь является необязательной. Однако это лишь в том случае, если все оборудование будет подключено к компьютеру и печать моделей будет производиться с него.

Хотя, как показывает практика, приобретать такой дисплей лучше в любом случае. У него сзади имеется картридер, в который вставляется SD-карта с моделями для печати. Во-первых, это поможет сделать устройство более мобильным, его можно будет перенести в любую комнату. Во-вторых, печать не прервется, если, к примеру, посреди работы компьютер отключится или зависнет. Также возможность работы с оборудованием останется, даже если ПК выйдет из строя.

Конечно же, понадобится блок питания. Брать нужно на 12 В. Он будет несколько больше по габаритам, но без проблем установится внутрь корпуса. А его мощности будет даже с запасом. Стоит он примерно 1 493 рубля.

Понадобится и горячий стол. Цена на эту деталь - 448 рублей. Тут стоит отметить, что горячий стол для 3D-принтера, своими руками изготавливаемого, нужен только при печати ABS-пластиком. Если используется PLA или любой другой вид, который не дает усадки при остывании, то нагревать платформу вовсе не обязательно. Сам стол обязателен, так как на него будет укладываться стекло.

Внутренние детали и охлаждение

Понадобятся кнопки и клеммы на 220 В. Стоимость компонентов по 99 рублей за штуку.

Важная часть при сборке 3D-принтера своими руками - экструдер. Для этого устройства лучше всего использовать директ-экструдер. Другими словами, этот элемент будет выступать в качестве механизма, который подает пластик. Находиться он будет непосредственно под нагревательным элементом. Брать лучше всего именно директ-модель, так как она позволит работать со всеми видами пластика без каких-либо проблем. В комплекте есть все необходимо для монтажа. Стоимость приспособления 2 795 рублей.

При работе с PLA и другими типами, медленно затвердевающих видов пластика, потребуется кулер для обдува детали. Стоит он всего 124 рубля. При сборке большого 3D-принтера своими руками понадобится еще и большой кулер для обдува драйверов. Он является необходимым, так как он значительно уменьшит количество, издаваемого шума, принтером.

Еще одним важным элементом станет сопло. Стоит оно всего по 17 рублей за штуку, потому лучше брать несколько штук сразу. Кроме того, заменить их, когда они засоряются гораздо проще, чем почистить. Здесь важно заметить, что диаметр сопла влияет на скорость и качество 3D-модели. Чем больше диаметр, тем заметнее слои, но быстрее печать и, наоборот, чем меньше диаметр, тем лучше качество, но снижается скорость. Достаточного диаметра для хорошего качества будет 0,3 мм.

Также понадобится и сверло для чистки. Однако такие тонкие расходники довольно часто ломаются, потому нужно быть аккуратным.

Потребуется приобрести небольшой комплект пружин для стола. В наборе 5 штук, а для стола понадобится всего 4. Пятая используется для ограничения движения оси Х. Стоимость 56 рублей за комплект.

Понадобится купить два комплекта для регулировки стола, каждый из которых стоит 36 рублей. Из этих наборов потребуются только длинные болты, при помощи которых, будет крепиться экструдер. Для того чтобы подключить шаговые двигатели, потребуется комплект проводов - 128 рублей.

Последний элемент - это кусок обычного стекла на стол. Здесь можно на заказ купить боросиликатное стекло, которое отличается стойкостью к повышенным температурам.

Данный перечень является полным. Имея все детали в наличии, можно сделать 3D-принтер своими руками так, что качество изготовленных деталей на нем практически ничем не будет отличаться от тех, что изготавливаются на заводских моделях. Общая стоимость всех деталей составит примерно 20 000 рублей.

Сборка 3D-принтера своими руками: пошаговая инструкция

В качестве примера сборки будет использоваться модель Prusa I3 STEEL.

1. Естественно, что первый шаг - это сборка каркаса. Для начала необходимо вставить в стальную раму боковые косынки. В качестве фиксирующих элементов используются болты М3х12. Тут стоит отметить, что на корпусе имеется отверстие под кнопку управления. После сборки она должна находиться в верхней части справа (если смотреть на раму спереди).

2. Далее осуществляется сборка задней панели с кронштейном для двигателя. Здесь также есть небольшой нюанс. Резьбовые заклепки для фиксирующих элементов должны быть обращены внутрь рамы. Для начала необходимо вставить две детали, использующиеся для крепления двигателя, в пазы по центру. В качестве фиксации также используются болты М3х12. Между креплениями вставляется пластиковая проставка.

3. После того, как задняя панель будет собрана, ее можно крепить на основную раму. Крепим все теми же болтами. Прежде чем перейти к монтажу передней стенки, стоит установить ребра жесткости.

4. Далее идет монтаж передней панели. Резьбовое соединение также должно быть обращено внутрь рамы. Во время сборки нужно использовать болты М3х12 и один М3х35. Также используется подшипник модели 608zz, который дистанцируется шайбами М8. Сюда же вставляется болт М8х25, который фиксируется при помощи колпачковой гайки.

5. После этого крепится натяжитель к передней стенки рамы. Готовая конструкция фиксируется на корпусе при помощи болтов.

6. Следующий шаг - это сборка каретки для нагревательной формы. Для монтажа необходимо установить подшипник модели LM8uu в пазы. Фиксируются они при помощи прижимных пластин. Они, в свою очередь, затягиваются болтами М3х12. Чтобы соблюсти такой важный параметр, как соосность подшипников, рекомендуется сначала установить вал, а только потом затягивать фиксирующие винты. Для того чтобы закрепить фиксирующий ремень нужно использоваться винты М3х20, а также шестигранные стойки. Сначала вставляются винты, а только потом монтируются стойки. Далее крепится пластина, которая фиксирует ремень и закручиваются гайки типа М3.

7. Следующий пункт - это установка валов L=395 в переднюю стенку рамы. На них одевается каретка для стола и просовывается до конца в заднюю стенку. Спереди и сзади фиксируются валы прижимными пластинами. Используются винты типа М3х16. Если необходимо дистанцировать прижимную пластину, то можно использовать шайбы.

8. Далее нужно перейти к сборке правой каретки для оси Х. Для сборки по инструкции 3D-принтера своими руками, нужно сделать следующее. Используются винты М3х12. Нужно установить подшипники LM8uu в пазы. Фиксируются они при помощи пластиковых стяжек, по 2 штуки на каждую деталь. Для фиксации такой модели подшипника, как 608zz, нужно использовать болт М8х25 и гайку колпачкового типа.

9. Левая каретка для этой же оси, как и каретка для экструдера собирается таким же образом. Тут стоит обратить внимание, что подшипники у каретки экструдера должны быть обращены вовнутрь, а не наружу, как у кареток для оси Х.

Рекомендации к сборке

Полная инструкция гораздо больше, однако это основа, которую очень важно собрать правильно. Также очень важно отметить, что есть некоторые дополнения, которые были изучены методом проб и ошибок предыдущих мастеров.

Во-первых, 3D-принтер, собранный своими руками, не требует использования подшипников типа 625z для крепления торцевых опор. Поэтому их не стоит и заказывать. Ходовые винты лучше всего оставить в "свободном плавании". Это поможет избавиться от такого дефекта, который называется вобблингом. Далее при осуществлении сборки кареток в изображениях часто используется черная стальная проставка. Однако в комплекте самой рамы такой детали обычно нет. Вместо них идут пластиковые втулки, которые и нужно использовать.

Еще один важный момент, который касается крепления концевика для оси Y. Монтировать его нужно не к задней стенке, а к передней. Если сделать не так, то все модели будут печататься зеркальным образом. Исправить это в прошивке самого принтера не получится. Для того чтобы осуществить перенос нужно перепаять клемму на заднюю часть платы.

В инструкции для сборки представлен не тот вид экструдера, который приобретался ранее по плану. Однако суть его крепления остается такой же. Единственная разница в том, что использовать для этого придется длинные болты, которые нужно взять из набора для крепления стола. В наборе с рамой нет настолько длинных болтов, которые нужно использовать.

Что касается правильно сборки электроники. При соединении частей RAMPS и Arduino есть важная деталь, о которой редко пишут в инструкциях, но она очень важна, чтобы поддерживать бесперебойную работу принтера в будущем.Для этого ардуино нужно отвязать от питания, которое на нее изначально подается с платы RAMPS. Делается это очень просто. С платы выпаивается или отрезается диод, отвечающий за эту функцию.

Ко входу питания нужно припаять регулятор напряжения, который изначально выставляется на 5 В. Закрепить регулятор можно там, где будет удобнее всего человеку, который собирает прибор. В некоторых пособиях по сборке 3D-принтера своими руками нить может выступать, как нужный элемент для соединения чего-либо.

Использование прибора

Нужно понимать, что верной сборки не хватит для того, чтобы успешно эксплуатировать довольно сложный механизм принтера. Нужно провести подготовительные работы. Необходимо иметь официальную прошивку от 3D--diy.

Процесс заливки программы осуществляется при помощи IDE Arduino 1.0.6. После этого на дисплее самого принтера нужно нажать на кнопку Auto Home. Затем нужно убедить в том, что концевики были подключены верно, и в том, что соблюдена верная полярность для шаговиков. Если движения будет направлено в противоположную от нужной сторону, то нужно просто перевернуть клемму, которая располагается возле мотора, на 180 градусов. Если после включения принтера будет слышен неприятный свист, то, скорее всего, это шаговики. Чтобы избавиться от этого писка, нужно подкрутить подстроечные резисторы на них.

Рекомендуется начинать печать моделей из PLA-пластика. Он отличается тем, что не "капризничает" во время работы, а также он отлично клеится к синему скотчу, продающемуся в строительных магазинах.

Почему использовалась база именно модели Prusa I3:

• В качестве материала для печати можно использовать любой вид пластика или гибкого прута.
• Модель считается наиболее простой в своей сборке, обслуживании и ремонте.
• Отличается достаточно высокой надежностью среди других изделий.
• Считается очень распространенной моделью, а это значит, что найти информация по какому-либо вопросу, касающегося устройства, не составит труда.
• Имеется возможность улучшения. Можно устанавливать либо два экструдера, либо один, но с двойной головкой.
• Данная модель считается наиболее доступной по своей стоимости.

Модели из DvD и с H-bot системой

Если собирается 3D-принтер из DVD своими руками, то нужно понимать принцип его работы. Чаще всего на базе таких приборов изготавливают устройство RAP Print. В таком случае цифровые модели 3D-объектов, которые будут печататься, загружаются в программное обеспечение прибора. Далее будет использоваться оптическая система от CD или DVD-привода. Перемещается она по двум горизонтальным осям Х и Y. Однако здесь важно будет сменить лазерный диод, который установлен в таких приводах, на ультрафиолетовый диод. Его стоимость всего лишь 20 рублей.

Что касается 3D-принтера с H-bot своими руками, то здесь нужно понимать, что это такое. H-bot - это кинематика для 3Д-принтера.

Лучше всего собирать самодельную модель на базе уже готовых, как это было Prusa i3. Однако здесь, естественно, придется использовать уже другую модель в качестве исходной. Подойдет пример сборки принтера "Ультимейкера" или "Сигнум". Корпус собирается из листовых материалов. Далее нужно заняться изготовлением осей Х и Y. В некоторых инструкциях пишется, что для этого лучше всего использовать алюминиевые уголки. Однако если подходящего материала не окажется под рукой или будет невозможно купить, то можно заменить алюминий на фанеру толщиной 4 мм.

В заключение

Таким образом, на сегодняшний день тема: "Делаем 3D-принтер своими руками", которая не так давно подымалась крайне редко, сейчас не просто значительно востребована. Мастера научились изготавливать такие приборы самостоятельно. Основными преимуществами домашних моделей стало то, что они стоят в несколько раз дешевле, чем готовые заводские. Кроме того, качество напечатанных моделей в некоторых случаях ничем не уступает, а может быть и лучше, чем у заводских приспособлений. Чаще всего это заметно, если сравнивать дешевые китайские устройства с самодельными. Так что надеемся, что теперь каждый желающий сможет собрать в случае необходимости 3D-принтер своими руками. А пошаговая инструкция, представленная в обзоре, поможет в этом.