Пока лица, заинтересованные в строительстве очередной веранды, изволят отсутствовать в городе, удалось на пару уикендов вернуться к возне с 3D-принтером… Фоном ко всему этому, по рабочим своим делам, я уже несколько недель осваиваю моделирование и программирование для вот такой мандулы, поэтому, мозги у меня сейчас слегка стоят раком, мысли скачут и очень трудно призвать все голоса в голове к единому порядку и заставить их выдавать, что-то системно. Стало понятно, что нумерацию статей этого цикла, вероятно, придется менять по ходу пьесы, чтобы повествование выстраивалось в порядке логики действий, а не в порядке их производства и изложения. Так, что не удивляйтесь, если хронологически я начну скакать с пятого на десятое.

Настало время рассказать о наиболее кардинальной модификации принтера, которая сейчас, как раз, близится к завершению.

Задолго до этого, я начал приходить к осознанию, что в том виде, в котором оно есть, лучших результатов качества печати не добиться. А то, чего добиться удалось, меня всего лишь устраивало. Но в восторг не приводило. Увы. И прежде всего это было связано с тем, что слишком много времени уходит на контроль процесса печати. А мне бы хотелось, чтобы это время уходило на моделирование, придумывание и всякое изобретательство под пиво вечером. Саму же работу, должен работать робот самостоятельно, без постоянного хлыста и пряника над своей электронной душонкой.

Забегая вперед, могу сказать, что у меня все получилось! Вероятно, таки, удалось добиться максимума того, что может выдавать принтер данного класса в данной ценовой категории. Ибо я, наконец, в восторге от результатов.

Но этому предшествовали месяцы работы над проектом. Не заводите себе китовый принтер, если вы не готовы на такие подвиги. Серьезно…

Итак… Фундаментальные задачи, которые я решал:

  • Изолирующий кузов для стабилизации внутренней температуры. Перепады температуры фатально влияют на качество печати некоторыми типами пластиков.
  • Усиление конструкции для минимизации ее глобального мотыляния во время работы. Мотыляние конструкции фатально влияет на качество печати любыми типами пластика.
  • Переработка управляющего блока с электроникой. В стоковом виде он фактически не расширяем и не модифицируем. Что фатальным образом не дает влиять на качество печати, потому, что вам тупо некуда впихнуть какой-нибудь полезный электронный модуль, который мог бы на это потенциально повлиять.

Решение этих задач, к сожалению, подразумевало полную переделку всего и вся. Поэтому нельзя было просто добавить детальку тут, прикрутить винтик сям, установить коробочку ням. Принтер пришлось заглушить на пару месяцев, пока все не было готово хотя бы в минимальном виде.

На это время я лишился возможности производить при помощи него детали для него же самого и пришлось вернуться к доисторическим инструментам и методам производства.

Ну, там, в моем случае, всякие ЧПУ-фрезеры по дереву, ленточные пилы, дрели, шуруповерты, шкурка всех мастей и т.п.

“Если у вас есть один маркер, вы можете изрисовать им все на свете, кроме самого этого маркера. Если у вас есть два маркера, вы можете изрисовать ВСЕ на свете” (народная мудрость). Завести второй принтер? Хм…

Идея корпуса продвигалась следующим образом… Да, можно было бы ограничиться чем-то вроде такого:

Но это никак не решает проблемы жесткости конструкции самого принтера. А в случае данной конкретной фотографии из гугля, помещение электроники управляющего блока в “горячую зону” – вообще за пределами добра и зла…

Конструкцию можно было бы усилить всякими накладными пластинами и уголками, типа такого:

Но, во-первых, это никак не решает проблемы термоизоляции, во-вторых я испытываю очень большой скепсис по поводу эффективности подобных усилителей. Сколько в них там болтов не крути. Длина рычагов деталей рамы несопоставима с площадью крепления всяких таких уголков и пластинок. Инерциальные нагрузки – огромны! Принтер во время печати меняет направление движения детали на противоположное за долю секунды. Вся выделяемая при этом кинетическая энергия идет прямиком в раму принтера. Уголки… Ха!

С управляющим блоком все более менее ясно. Его часто люди строят в виде отдельной просторной “башни”, установленной возле принтера.

Некоторое время это было моим “планом А”, пока друг не подкинул идею, встроить управляющий блок в какую-нибудь полку над тумбочкой, на которой установлен принтер. От этой идеи я пришел к другой – не надо в полку на тумбочке. Надо в полку на самом принтере. Все три стоящие передо мной задачи можно объединить в одно целостное решение!

Так родилось это:

Т.е. некий короб-корпус, который одновременно является и замкнутым теплоизолятором (при наличии дверок в передней части – на иллюстрации отсутствуют), усилителем рамы принтера, которая в него будет фактически намертво встроена и с расположенным поверх всего этого боксом управляющего блока, который будет, даже, просторнее необходимого т.к. следует габаритам всего корпуса принтера, чего хватит с избытком на годы модификаций.

До кучи – это ни во что не встроенная конструкция “все-в-одном”, которую можно отключить от розетки и унести в другое место. Не нужно ничего разбирать/откручивать. Можно поставить на тумбочку в кабинете, можно перенести на стеллаж в мастерской, можно положить с собой в кровать…

Размеры, впрочем, выходят приличные. Они навязываются, в основном, размерами рамы принтера:

Размеры – в дюймах… Да, они тут смотрятся смешно, но поскольку пришлось сращивать материалы, изготовленные в стандартах имперской системы с деталями принтера, изготовленных в стандартах метрической системы, то по итогам комбинации того и другого, что в миллиметрах все указывай, что в дюймах – выходит полный цирк с конями. В рамках всего проекта решил остаться в привычных уже дюймах. Ибо, лично мне, что 23.87 дюйма, что 606.3 мм – один хрен. Просто цифры на линейке.

Базу задает буквальный фактический размер рамы принтера. В спецификации указано, что она имеет красивые 600 мм. ширины. Ага, щас… Трудно, даже сказать, размер чего именно они имели в виду, вообще. По факту, рама принтера имеет менее красивые 580.9 мм ширины, если верить господину Штангелю. А мне это уже становится слишком критично. Ибо рама принтера должна вдеваться в кузов, как рука в перчатку без малейшего зазора или перетяга! Ладно, погрешность в 1/32 дюйма допускается (0.8 мм). Но не более… Иначе – перекосы, поплывшие углы, мотыляние = сдвиг слоев при печати, разбежавшиеся размеры, перекошенные поверхности, разочарование.

На иллюстрациях выше, корпус представлен в минимально необходимом виде. Т.е. виде, при котором внутри может быть собран и запущен принтер, который далее сможет сам себе делать большинство мелких запчастей. Всякие петли, кронштейны, держалки и т.п. Что существенно облегчит жизнь и ускорит процесс. Так что, до поры я был сосредоточен на осуществлении этой программы-минимум, оставив всякие дверцы, крышки и декорации для второго этапа.

В этом минимальном виде, конструкция состоит из двух независимых частей:

1. – корпус принтера; 2. – корпус управляющего блока

Начал с корпуса принтера:

В качестве материала для него были взяты панели MDF толщиной 3/4 дюйма. Они удовлетворяли всем выдвинутым к корпусу условиям. Тяжелые – это придаст стабильности и устойчивости, обладают неплохой теплоизоляцией – не нужно ничего дополнительно городить, консистентные – хорошо для соблюдения точных размеров и легки в обработке, ровные – хорошо для покраски без всяких шпаклевок и т.п. В общем, MDF в данном случае – самое то, что доктор прописал. Из минусов только – пылища по всей мастерской. Но к этому я уже привык…

Корпус принтера состоит из 4 таких панелей:

1. – основание; 2. – задняя стенка; 3 и 4. – боковые стенки

Выточки в панелях предназначены для крепления в них алюминиевых деталей рамы принтера. Обеспечивают абсолютную взаимную перпендикулярность всех частей рамы и предотвращают возможное расползание этой перпендикулярности в процессе эксплуатации.

От того, насколько точными и перпендикулярными будут эти выточки зависит вообще весь конечный итог затеи. По этой причине я не доверил работу своим рукам и свалил все на несчастного робота. Если чо не так – это его вина. Я нарисовал все точно:

Панели белые, потому, что когда-то были частью стола в кабинете. Это не имеет никакого значения, т.к. корпус в целом все равно предназначен под покраску.

Разборным в этой части корпус не подразумевался. Все панели были предварительно собраны на струбцинах, в них были вложены части рамы принтера, чтобы убедиться, что робот все сделал абсолютно точно (старик не оплошал!), после чего склеены намертво третьим номером тайтбонда:

Далее последовал процесс покраски. Заполняющая грунтовка с промежуточной шкуркой пока MDF не насосется вдоволь (слоев пять понадобилось), потом, внутренняя часть кузова была окрашена в белый цвет в целях свето- и тепло-рассеивания. Зеркалом отделать был соблазн. Тот бы еще термос получился… Но там внутри мне еще печатать и камеру ставить – эдак и башню сорвет со временем (сейчас то я совершенно нормальный). Белый цвет – хороший компромисс:

Внешняя окраска навязывается стилем принтера. Отдавая дань качеству работы людей, который разработали этот прекрасный набор, решил оставить все в оригинальной черно-красной гамме. Соответственно, корпус принтера будет красным (управляющий блок – черным):

Точно так же, как и внутри – заполняющая грунтовка, шкурка, краска.

По ходу дела открыл для себя волшебный мир аэрозольных красок от Krylon… Лучшей аэрозольной краски я еще в руках не держал. Пребываю в полном восторге. Ровные плотные слои с первого же прохода! Ни соплей, ни потеков… Офигенская краска. Хватило всего пары слоев для получения отличного результата. И это, на минуточку, по MDF, который, обычно, красить, все равно, что воду решетом носить. Сколько грунтовки в него ни лей… Так, что, дорогой Rust-Oleum, давай, досвидания – у меня теперь новая любовъ…

Ня-ня-ня, ми-ми-ми:

Дав всему этому отстояться и просохнуть в течение пары суток, приступил к сборке рамы принтера внутри корпуса.

Единственный разумный способ прикрепить алюминиевый профиль рамы к корпусу – использовать слоты в нем. Через них он болтами притягивается к панелям:

К сожалению, по этой причине, детали рамы нельзя просто вложить в корпус и прикрутить. Их приходится вдвигать с боков слотами профиля на вкрученные заранее болты с гайками после чего все вместе затягивать:

Именно для этого в корпусе были предусмотрены проемы в панелях, которые кому-то, возможно, показались странными ранее. Корпус то – монолитный. А, вдруг, понадобится демонтировать часть рамы внутри него? Например, чтобы поменять ход узлов с подшипников качения на подшипники скольжения – есть у меня такая мысль… Для этого профиль рамы придется дорабатывать, сверлить и все такое. Не внутри корпуса же это все делать. Нужно иметь возможность последующего обратного демонтажа…

Впоследствии, эти монтажные проемы в стенках будут закрыты декоративными крышечками.

В качестве крепежа профиля идеально подошли болтики #10. Только пришлось немного гайки доработать наждаком, чтобы они начали входить в слоты профиля:

При таком профиле они там внутри слота сами себе являются гаечным ключом и не проворачиваются при затягивании.

Вся эта идея со слотами, выточками и болтами сработала на ура! Все перпендикулярно, надежно и точно закрепилось:

Боковые части рамы принтера были собраны аналогичным способом:

Как видите, на болты я не скупился. И, кстати, видите, вон там в углах рамы? Да, я сохранил и весь оригинальный крепеж. Все эти уголки-вкладыши и пластины. Какими бы фуфельными они ни казались – блин, они держали весь принтер месяцами. Да, не идеально и не очень перпендикулярно, но, по крайней мере, достаточно надежно. В сочетании с моим корпусом… Не могу себе представить, как это можно было бы исполнить еще более надежно, устойчиво и точно. Разве, что выточить все целиком из единого алюминиевого куба…

Теперь, корпус управляющего блока:

В основе своей, он так же, как и корпус принтера, состоит из четырех частей:

1. – основание; 2. – задняя стенка; 3 и 4. – боковые стенки

Поскольку, корпус управляющего блока устанавливается поверх корпуса принтера, то основание корпуса управляющего блока одновременно является и крышкой корпуса принтера.

Далее, пришлось думать над темой сервисного обслуживания. Мне по прежнему нужен доступ к принтеру сверху бокса. Для монтажа/демонтажа рамы, прокладки/обслуживании проводов, доступа к моторам и т.п. Делать это только через фронтальный проем с дверцами – конструкция, конечно, выходит габаритной, но не настолько, чтобы я в нее комфортно пролезал до самой задницы.

Выход: сделать блок управления откидным. Вот так:

Делать его совсем съемным смысла нет. Он соединен с принтером дохрендильоном проводов, и для полного их разделения пришлось бы угробить слишком много времени. Откидывающийся же управляющий блок и доступ внутрь корпуса принтера даст и в полном удалении не нуждается.

Но это еще не все! Вот так, в минимальном виде, доступ ко всей электронике происходит сверху – это очевидно. Впоследствии, на корпусе управляющего блока будет крышка. Ее на иллюстрациях пока нет, но, думаю, это не менее очевидно. Так, вот, казалось бы, в будущем, отвинти эту крышку и ковыряйся в проводах сколько влезет. Неа…

Проблема в том, что “в будущем”, этого самомго “сверху” может и не быть. Т.е. принтер может быть установлен на стеллаже и тогда над ним будет, полка, например. Или, если он останется в кабинете на тумбочке, то выше него может быть… ну, опять же полка. Или ящик со стратегическим запасом филамента. Да, что угодно… И, в большинстве случаев, помимо того, что нужно будет отвинчивать чертову крышку, так еще и придется весь принтер целиком выдвигать куда-то на открытое пространство. А он уже, тяжеловат, мягко говоря… Не, так дело не пойдет…

Выход: сделать секцию с электроникой так, чтобы она могла выдвигаться из общей конструкции. Вот так:

Как следствие, вся электронная начинка должна быть смонтирована на своеобразном трее, установленным внутри корпуса управляющего блока на рельсах.

Она не обязана быть полноценной коробкой, как ящик стола, например. Хватит одного дна для монтажа компонентов и подобия стенок для крепежа самой ее внутри корпуса и, опять же, компонентов:

Основание трея делалось из MDF, но уже полудюймового. Боковые стенки – из HDPE-пластика:

Делть их из MDF было уже нельзя. При заданных размерах и форме, MDF просто сломается. А на них то, в сущности, вся электроника и висит вместе с треем:

Определяясь с размерами и формами, я уже зарание приблизительно раскинул основные компоненты внутри блока, как хотелось бы их там видеть:

Как видите, места там остается для еще парочки таких же компьютеров. Тесно не будет…

Панели корпуса блока управления, резались, склеивались и красились в точности так же, как и панели корпуса принтера:

Причем, внутренности этого кузова я вообще в один слой краской обработал. В отличие от корпуса принтера, это все, в идеале, вообще должно быть заперто на ключ и ненаблюдаемо извне.

Для завершения “минимальной композиции”, необходимо было установить минимальное количество электронных компонентов. После этого я смог бы заняться разводкой проводов от них к принтеру.

Последнее, что я успел напечатать перед тем, как загасил и разобрал принтер – крепеж для блоков питания. Потому, что с ним было все просто и очевидно. Вот такие кракозяброчки:

Блок питания в них просто вкладывается:

Кракозяброчки, расположенные с внутренней стороны, имеют ушки для крепления подставки с материнской платой и мосфетом управления нагрева кроватью:

Про саму электронную начинку и разводку я буду писать отдельно. Уж кровушки она мне попила… В рамках же этой части повествования следует лишь, отметить, что по итогам все разместилось, как и задумывалось:

Итого, основные компоненты нового корпуса к принтеру готовы и собраны. Конечно, им требовался еще ворох сопутствующей фурнитуры, как-то: крепеж, поворотные петли, гнезда для подачи филамента, решетки на вентиляторы, защитные крышки, дверцы, лампочки освещения и т.п. Но об этом всем речь пойдет в дальнейших частях повествования.