V nasldujucom texte sa bude vyskytovat kopa anglickych pojmov - lebo slovensky ekvivalent neexistuje alebo je tazkopadny. Okrem toho, v anglictine sa toho da "vygooglit" podstatne viac nez v nasom materinskom jazyku. Je to tak.
Kedze o podobnu tlaciaren prejavili zaujem uz dvaja velmi vazni zaujemcovia a niekolki nerozhodni, je dost mozne ze v tejto teme zorganizujem aj nejaky grup-buy, aj ked je to dobrovolne vkladanie hlavy do slucky, lebo material na tlaciaren nie je velmi lacna zalezitost.
Takze, poporiadku.
Co to je?
Najprv by bolo fajn ujasnit si, co vlastne je taka 3D tlaciaren. Tak ako bezna "2D" tlaciaren dokaze v dvojrozmernom priestore vytlacit akykolvek objekt (vacsinou obrazok na papier), 3D tlaciaren je povysenim tohto principu o jeden rozmer - takze dokaze vytvorit takmer lubovolny objekt v 3D priestore. Ak clovek potrebuje ozubene koliesko do robota alebo rucku k mixeru, vytlaci si to - samozrejme iba z materialu, ktory ta tlaciaren poskytuje. Materialy su rozne, ich volbe podlieha aj metoda tlace a mechanicke vlastnosti ci presnost hotoveho vyrobku. Vacsinou ide o aditivnu metodu vyroby (material sa na vyrobok pridava) - na rozdiel od trebars frezovanie, co je subtraktivna metoda (material sa ubera).
Najbeznejsou metodou na domace tlacenie je "Fused deposition modeling" (http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printin ... deposition). Ide o vytlacanie tenkeho valceku roztavenej termoplastickej hmoty (sranie horuceho umeleho hovienka) ktore na vzduchu tuhne a vytvara pevne vlakno. Ak sa extruder posuva v osi X-Y, je mozne tymto sposobom "namalovat" akukolvek vrstvu s nejakou hrubkou. Potom je mozne extruder posunut o tuto hrubku vyssie a podobnym sposobom vytvorit dalsiu vrstvu, az sa z tychto vrstiev vytvori cely 3D objekt.
Existuju aj ine metody, napriklad fotopolymerizacia (http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printin ... merization), ale tieto nie su az tak bezne v amaterskej praxi, podobne ako 3D tlaciarne na kovy a ine materialy.
Reprap
FDM metodu pouziva projekt reprap (http://reprap.org/wiki/RepRap , http://en.wikipedia.org/wiki/RepRap_Project), ktoreho cielom je vytvorit open-source a open-hardware 3D tlaciaren, ktoru si moze zostrojit kazdy, kto ma chut, odhodlanie a v neposlednom rade aj peniaze. Zadarmo to nejde, pretoze si treba nakupit kovove diely, motory, elektroniku, ale vsetok software je zadarmo, drviva vacsina projektov je uvolnena pod nejakymi volnymi licenciami (GPL, CC a ine) aj so zdrojovymi kodmi. Podobne je to so stavebnymi navodmi a schemami. Software netreba "piratit" a ak sa ako pocitacova "hlava" pouzije stary zabudnuty pocitac s Linuxom (ktoreho vykon a kapacita nestacia na najnovsi OS Windows), je cela softwarova stranka uplne legalne zadarmo.
Otvorenost reprapu ma ako dosledok, ze ten ciel, spominany vyssie, je splneny mnohokrat. Existuju minimalne dva tucty roznych tlaciarni, ktore su zahrnutelne pod projekt reprap - http://reprap.org/wiki/RepRap_Options#Models Tato rozmanitost moze byt ale pre zaciatocnika trochu matuca, takze trva nejaku dobu kym sa v tom clovek zorientuje.
Ja som sa do toho dostaval par tyzdnov obcasneho googlenia (pri sustredenej praci by to bolo samozrejme podstatne kratsie) a asi kazdy, kto sa chce trochu zorientovat, musi prejst takou istou cestou. vedomosti sa do hlavy nedaju naliat. Asi najbeznejsimi modelmi su v sucasnosti modely s kostrou v tvare pismena A, odvodene od modelu Mendel (http://reprap.org/wiki/Mendel), hlavne vsak Prusa-Mendel (http://reprap.org/wiki/Prusa_Mendel - Josef Prusa je cesky kolega, ktory urobil na 3D tlaciarnach kus prace) alebo Mendel Max (http://reprap.org/wiki/MendelMax). Vsimnite si, ze v reprap projekte sa casto vyskytuju mena slavnych genetikov - Darwin, Mendel, Morgan - ktore ideovo podciarkuju zakladnu myslienku reprap projektu, ktora ej aj v jeho nazve - ma ist o tlaciaren, ktora je od istej miery schopna replikovat samu seba. Samozrejme to nejde splnit na 100%, ale plastove casit, ktore tvoria zaklad kostry tlaciarne, byvaju tlacene na inej tlaciarni.
Mendel Max
Ako svoju tlaciaren som si zvolil variant modelu Mendel Max 1.5, lebo som mal k dispozicii tlacene plastove diely a niektore kovove casti. Oproti "obycajnemu" Mendel-u mi tato konstrukcia pripada byt pevnejsia, ale zas je aj drahsia, kvoli hlinikovym profilom. Kedze v sucasnosti uz mam moznost vytlacit si vlastne diely, zrejme budem experimentovat aj s inymi konstrukciami.
Ono k tej stavbe nie je velmi co dodat, lebo je dobre zdokumentovana na webe (http://www.mendelmax.com/wiki/wiki-2/bu ... mendelmax/ https://docs.google.com/document/d/1D8D ... RSg2c/edit http://gadgets3d.com/manuals/RepRap_Mendel_Max_V1_1.pdf)
- Hola kostra, bez motorov, elektroniky a kabelaze
- Prva tlac - kabelaz je skutocny bordel
Okrem toho, mechanika je navrhnuta tak, aby toto vsetko splnala a zaroven bola vyrobitelna "na kolene". Nie je frajerina vyrobit si jednu 3D tlaciaren za par stoviek, ak ma clovek poruke CNC frezu za pol mega (za peniaze svojho zamestnavatela), ale for je navrhnut to tak, aby to bolo vyrobitelne v mnoho kusoch vsade po svete z bezne dostupnych sucasti a bez zvlastneho vybavenia.
Na MendelMax potrebuje clovek pilku na kov (pokojne staci rucna pilka), vrtacku (nemusi byt nutne stojanova) a bezne, nie velmi drahe vybavenie, ako su skrutkovace, pilnik, klieste, spajkovacka, zavitnik. Velka cast skrutiek su M5 imbusy, ja som na ne pouzival klucik od nabytku z Ikea http://imgur.com/vlvrkta a da sa to skladat normalne v byte, netreba ziadnu dielnu.
Elektronika
To je pole, kde mam viac co povedat a je tam kopa miesta na vlastnu tvorbu. V prototype som pouzil dve varianty elektroniky. Prva je asi najbeznejsia kombinacia Arduino + rozsirujuca doska, konkretne ArduinoMega2560 (http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560) a Ramps 1.4 (http://www.reprap.org/wiki/RAMPS_1.4) - na obrazku vyssie je to vidno ako miesto, kde sa zbieha cela ta siet kablov. Druhy variant je moja verzia dosky SanguinoLulu (retardovany nazov, ja som to nevymyslel) - http://reprap.org/wiki/Sanguinololu
Na kombinacii arduino mega2560 + RAMPS nie je velmi co vylepsovat, ale nie je to prave lacny spas. Aj ked sa to objedna z ciny od tych najlacnejsich a najmizernejsich cinanov, stoji to +- 70-80USD, pri pouziti nie prave najlacnejsich suciastok asi o polovicu viac. SanguinoLulu, tak ako je, je sice lacnejsi, ale vcelku nedorobeny kus a na dotiahnutie do pouzitelneho stavu som na nom musel robit viacero uprav (zlepsit zemnenie, niektore cesty potiahnut inak). V boch pripadoch sa pouzivaju obvodove riesenia, ktore sa mi priecia - napriklad tahat nicim nechranny digitalny vstup do AVR-ka desiatky centimetrov popri silovych vodicoch krokoveho motora alebo spinanie zataze 12A MOSFET-om s nevhodnym Rsdon bez budica, priamo z IO pinu. Planujem zverejnit zmeny na SanguinoLulu, tak ako planujem zverenit ja vlastny navrh elektroniky, ktory bude na jednom plosnom spoji, bude obsahovat Atmega2560, drivery krokovych motorov a ostatne veci, cim sa spoja vyhody oboch typov elektroniky a minimalizuju sa ich nevyhody. Ale najprv to musim otestovat
- Elektronika k 3D tlaciarni, moj navrh
Zatial to vyzera takto
- Tu splet kablov som trochu skrotil
Tu toho nemam vela co vymysliet. Nastastie na tom pracuje kopa ludi, ktori su sikovnejsi nez ja a vedia ako na to.
Treba mat PC-cko, na ktorom bezi vhodny SW, k nemu je pripojena (vacsinou cez USB port) tlaciaren. Existuju aj moznosti firmware tlaciarne, kde PC nemusi byt pripojene stale, ale len na zaciatku tlace a potom sa moze odpojit. Podobne aj pripojenie cez bluetooth alebo ethernet, takze tlaciaren nemusi byt s PC previazana tak tesne.
Zakladny tok dat je nasledovny:
1, Treba mat model suciastky v stl formate. Ten sa da vygenerovat z bezneho strojarskeho software alebo trebars z Blender-u (http://en.wikipedia.org/wiki/STL_%28file_format%29)
2, stl subor treba prehnat cez "slicer" - ten "nakraja" 3D objekt na tenke platky s hrubkou jednej tlacovej vrstvy a v kazdej vrstve zoptimalizuje pohyb tlacovej hlavy tak, aby sa najlepsie respektovali technologicke moznosti tlaciarne a cas tlace. Vystupom zo slicer programu su "g-code" (http://en.wikipedia.org/wiki/G-code) data, ktore uz priamo v sebe obsahuju koordinaty pohybu tlacovej hlavy voci podlozke a ostatne informacie potrebne pre tlac. Napriklad http://reprap.org/wiki/RepRap_Options#Slicing_Software
3, g-code sa precita a posle na spracovanie elektronike programom, ktory robi tejto elektronike, ovladanej vacsinou cez (virtualny USB) seriovy port, "frontend" a zobrazuje vitalne data pocas tlace (teplotu extruderu, vyhrievanej podlozky, progres tlace), napriklad http://reprap.org/wiki/RepRap_Options#G-code_sender
Ja som si zvolil kombinaciu Slic3r + printrun, lebo mi to prislo ako najjednoduchsia a najstravitelnejsia kombinacia pre zaciatocnika.
Co z toho vzide?
Kvalita vytlacku je dana mnozstvom faktorov, ktore sa daju ovplyvnit (pouzity tlacovy material, rychlosti a teploty tlace) a tymi, ktore sa ovplyvnit nedaju (mensia pevnost vytlacku oproti vyrobkom z lisu).
Ako tlacovy material sa vacsinou pouziva ABS a PLA.
ABS (http://en.wikipedia.org/wiki/Acrylonitr ... ne_styrene) sa extruduje pri vyssej teplote (cca 230°C), teda je mierne narocnejsi na kvalitu prevedenia tlaciarne a viacmenej vyzaduje vyhrievanu podlozku, na ktoru sa tlaci (teplota cca 100-110°C), aby sa pri chladnuti nekrutil. Vysledok ale byva kvalitnejsi a pevnejsi. ABS je ciastocne rozpustane acetonom, takze vytlacky sa daju lepit, pri niektorych sa da prirodzene hrbolaty povrch vytlacku vyhladit naleptavanim v parach acetonu. Vytlacky sa daju obrabat, napriklad vrtanim, pilnikovanim a podobne. Z ABS su vytlacene vsetky podstatne plastove diely na mojej tlaciarni (vratane ozubenych kolies v extruderi) a je to pevnejsie nez by clovek na prvy pohlad cakal.
PLA (http://en.wikipedia.org/wiki/Polylactic_acid) sa extruduje pri nizsej teplote (cca 190°C) a vyhrievanu podlozku nepotrebuje, resp. len na nizsiu teplotu, co v konecnom dosledku aj setri elektricku energiu a kladie nizsie naroky na tlaciaren. Vytlacky su ale o nieco krehkejsie a tazsie sa obrabaju. PLA sa da zohnat aj v priehladnej podobe (resp. to je jeho prirodzena forma). PLA je biodegradovatelny material (ale musi sa mu pomoct), oproti ABS ma aj nizsiu teplotnu odolnost.
Bacha na vlacha
Pretoze extrudovanie sa robi pri relativne vysokej teplote, z tlacovych materialov sa mozu uvolnovat chemicke latky, ktore nechceme. ABS je na toto udajne horsi, hoci o nejakych serioznych studiach inych ako JPP (jedna pani povedala) neviem. Uz som s ABS co-to vytlacil a pri tlaci takmer nic necitit (cital som o tom, ze to strasne smrdi, to snad zavisi od kvality tlacoveho materialu), co ale neznamena, ze je vsetko OK. Pre istotu pri tom dlho nesedim a po praci vetram. PLA som este neskusal, ale vraj pri tlaceni ma sladkastu vonu. Jeho chemicka podstata napoveda, ze by mal byt nezavadnejsi, hoci je tazko povedat co urobia pri vysokej teplote vsetky aditiva a pomocne latky. Zdravotne rizika netreba podcenovat ani demonizovat a hlavne pouzivat rozum.
Tolko pre zaciatok. V dalsich prispevkoch sa na na niektore detaily pozriem blizsie, bude viac obrazkov, popisem kde sa daju zohnat materialy a pripadne ak by mal niekto otazky...
čo 5ko?
