Buduję swoją pierwszą drukarkę 3D

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SPIS TREŚCI
1 WSTĘP – CZYLI DLA KOGO TA KSIĄŻKA ............................................................. 11
2 OD CZEGO SIĘ ZACZĘŁO? .................................................................................. 15
2.1 PRELEKCJE PRACOWNIKÓW POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ NA TEMAT TECHNOLOGII PRZYROSTOWYCH
W SZKOŁACH ŚREDNICH ..................................................................................................... 15
2.1.1 Wykłady w Zespole Szkół Nr1 w Piekarach Śląskich ................................ 17
2.1.2 Wykłady w Śląskich Technicznych Zakładach Naukowych w Katowicach 19
2.2 WSPÓŁPRACA POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ ZE SZKOŁAMI ŚREDNIMI ....................................... 20
2.2.1 Umowa o współpracę .............................................................................. 20
2.2.2 Dni Otwarte Politechniki Śląskiej ............................................................. 22
2.3 KUJEMY MŁODE TALENTY – UCZNIOWIE TWORZĄ PIERWSZE MODELE DRUKAREK 3D .......... 23
2.3.1 Paweł Zieliński (ZS1 Piekary Śląskie) ........................................................ 23
2.3.2 Szymon Terczyński (Śl.TZN Katowice) ...................................................... 28
2.3.3 Jakub Kania (ZS1 Piekary Śląskie) ............................................................ 31
2.4 MEDIA PISZĄ O NAS .............................................................................................. 34
3 HISTORIA DRUKU 3D ........................................................................................ 39
4 TECHNOLOGIE DRUKU 3D ................................................................................. 51
4.1 CZYM SĄ TECHNOLOGIE PRZYROSTOWE ..................................................................... 51
4.2 DRUK 3D Z MATERIAŁÓW STAŁYCH – TECHNOLOGIA FDM (FFF) ................................... 55
4.3 DRUK 3D Z MATERIAŁÓW SYPKICH – TECHNOLOGIA SLS .............................................. 58
4.4 DRUK 3D Z CIECZY – TECHNOLOGIA SLA ................................................................... 62
5 BUDOWA DRUKARKI 3D KROK PO KROKU ........................................................ 71
5.1 DRUKARKI REPRAP ............................................................................................... 71
5.2 OD CZEGO ZACZĄĆ? .............................................................................................. 71
5.3 WYKAZ NIEZBĘDNYCH CZĘŚCI .................................................................................. 71
5.3.1 Części z tworzywa sztucznego ................................................................. 71
5.3.2 Części mechaniczne ................................................................................. 77
5.3.3 Części elektroniczne ................................................................................. 83
5.4 BUDOWA RAMY ................................................................................................... 89
5.4.1 Czym jest rama drukarki? ........................................................................ 89
5.4.2 Rodzaje wykonania ................................................................................. 89
5.4.3 Montaż krok po kroku ............................................................................. 90
5.5 STELAŻ POD STOLIK ............................................................................................... 96
5.5.1 Stelaż i jego funkcje ................................................................................. 96
Spis treści
4
5.5.2 Montaż krok po kroku ............................................................................. 96
5.6 NAPĘD OSI Y ....................................................................................................... 98
5.6.1 Działanie napędu ..................................................................................... 98
5.6.2 Jak wykonać własne prowadzenie paska zębatego? ............................... 98
5.6.3 Montaż krok po kroku ........................................................................... 100
5.7 KONSTRUKCJA RAMY - CZĘŚĆ DRUGA ...................................................................... 105
5.7.1 Rama w oryginalnej Prusie .................................................................... 105
5.7.2 Projekt ramy .......................................................................................... 106
5.7.3 Montaż krok po kroku ........................................................................... 107
5.8 MONTAŻ OSI X .................................................................................................. 109
5.8.1 Montaż krok po kroku ........................................................................... 110
5.9 KONSTRUKCJA OSI Z ............................................................................................ 117
5.9.1 Napęd śrubowy ..................................................................................... 117
5.9.2 Montaż krok po kroku ........................................................................... 118
5.10 EXTRUDER ........................................................................................................ 123
5.10.1 Extruder – serce drukarki....................................................................... 123
5.10.2 Podział extruderów ................................................................................ 124
5.10.3 Bowden czy direct? ................................................................................ 124
5.10.4 Głowica extrudera ................................................................................. 126
5.10.5 All metal czy inna głowica? ................................................................... 127
5.11 PRZYGOTOWANIE GŁOWICY .................................................................................. 127
5.11.1 Montaż E3D Lite6 .................................................................................. 128
5.11.2 Montaż krok po kroku ........................................................................... 133
6 ELEKTRONIKA - MÓZG DRUKARKI ................................................................... 145
6.1 PLATFORMA ARDUINO - MIKROKONTOLERY ............................................................. 145
6.1.1 Układ AT Mega 2560 ............................................................................. 146
6.2 RAMPS 1.4 ..................................................................................................... 147
6.2.1 Wtyczki BLS ........................................................................................... 149
6.2.2 Jak przygotować wtyczkę BLS? .............................................................. 149
6.3 POLOULU STEPSTICK A4988 ................................................................................ 151
6.3.1 Budowa i działanie silnika krokowego .................................................. 151
6.3.2 Sterownik silnika krokowego ................................................................. 152
6.3.3 Wyprowadzenia silnika ......................................................................... 153
6.3.4 Podłączenie Pololu A4988 ..................................................................... 156
6.4 MONTAŻ ELEKTRONIKI DO RAMY ........................................................................... 157
6.5 WYŁĄCZNIKI KRAŃCOWE ...................................................................................... 158
6.5.1 Jak działa endstop? ............................................................................... 158
6.5.2 Wyłączniki krańcowe w drukarce .......................................................... 158
Spis treści
5
6.5.3 Przygotowanie endstop’u ...................................................................... 159
6.5.4 Inne rodzaje endstop'ów ....................................................................... 160
6.5.5 Montaż wyłączników krańcowych ......................................................... 160
6.6 TERMISTORY - CZUJNIKI TEMPERATURY ................................................................... 164
6.6.1 Dobór termistora ................................................................................... 164
6.7 HEATED BED ..................................................................................................... 164
6.7.1 Zalety wykorzystania stołu grzejnego ................................................... 164
6.7.2 Budowa i rodzaje stołów grzejnych ....................................................... 165
6.7.3 Heated Bed MK2B ................................................................................. 166
6.7.4 Montaż krok po kroku ........................................................................... 166
6.8 KONTROLER ...................................................................................................... 168
6.8.1 Możliwości kontrolera ........................................................................... 168
6.8.2 Montaż krok po kroku ........................................................................... 171
6.9 OKABLOWANIE .................................................................................................. 176
6.10 ZASILANIE ......................................................................................................... 177
6.10.1 Dobór zasilacza ..................................................................................... 178
6.10.2 Podłączenie przewodów zasilania ......................................................... 178
6.10.3 Przewody silników ................................................................................. 183
6.10.4 Przewody wyłączników krańcowych ..................................................... 187
6.10.5 Okablowanie extrudera ......................................................................... 189
6.10.6 Przewody stołu grzejnego ..................................................................... 195
7 MARLIN - OPROGRAMOWANIE DRUKARKI ..................................................... 201
7.1 CZYM JEST MARLIN? ........................................................................................... 201
7.2 INSTALACJA ARDUINO IDE ................................................................................... 201
7.2.1 Instalacja Arduino IDE na systemach Windows .................................... 201
7.2.2 Instalacja Arduino IDE na systemach Linux ........................................... 203
7.3 PROGRAM TESTOWY ........................................................................................... 205
7.3.1 Instalacja sterownika ............................................................................ 208
7.4 KONFIGURACJA MARLIN’A ................................................................................... 211
7.4.1 Getting Started ...................................................................................... 213
7.4.2 Thermal Settings ................................................................................... 214
7.4.3 PID Settings ........................................................................................... 215
7.4.4 Thermal Runaway Protection ................................................................ 218
7.4.5 Endstops Settings .................................................................................. 219
7.4.6 Movement Settings ............................................................................... 220
7.4.7 LCD and SD support ............................................................................... 223
8 PRZYGOTOWANIE OBIEKTÓW DO DRUKU ...................................................... 229
Spis treści
6
8.1 MODELE ........................................................................................................... 229
8.2 SLICER’Y ........................................................................................................... 229
8.2.1 Język zapisu poleceń G-code .................................................................. 229
8.3 SLIC3R ............................................................................................................. 229
8.3.1 Instalacja aplikacji ................................................................................. 230
8.3.2 Okno aplikacji ........................................................................................ 231
8.3.3 Plater ..................................................................................................... 232
8.3.4 Print settings ......................................................................................... 236
8.3.5 Filament settings ................................................................................... 244
8.3.6 Printer settings ...................................................................................... 246
9 PIERWSZY WYDRUK ....................................................................................... 253
9.1 USTAWIENIE PRĄDU SILNIKÓW KROKOWYCH ............................................................ 253
9.2 TEST OSI ........................................................................................................... 254
9.3 POZIOMOWANIE STOŁU ....................................................................................... 256
9.4 KOSTKA KALIBRACYJNA ........................................................................................ 257
9.5 CO WYDRUKOWAĆ NA POCZĄTKU? ........................................................................ 259
10 TROUBLESHOOTING - ROZWIĄZYWANIE PROBLEMÓW ................................... 265
10.1 ZŁE WYMIARY WYDRUKÓW ................................................................................... 265
10.2 OVEREXTRUSION - CZYLI ZA DUŻO FILAMENTU .......................................................... 266
10.3 UNDER EXTRUSION - CZYLI ZA MAŁO FILAMENTU ....................................................... 266
10.4 GUBIENIE KROKÓW SILNIKA .................................................................................. 267
10.5 SŁABA PRZYCZEPNOŚĆ WYDRUKU DO STOŁU ............................................................. 268
10.6 PRZERWY W WYPEŁNIENIU OSTATNIEJ WARSTWY ...................................................... 270
10.7 STRINGING - CZYLI NITKOWANIE ............................................................................ 271
10.8 ZACINANIE SIĘ EXTRUDER'A .................................................................................. 273
10.9 PRĄŻKI NA POWIERZCHNI WYDRUKU ...................................................................... 273
10.10 PRZEGRZEWANIE WYDRUKU ............................................................................. 274
10.11 ROZWARSTWIANIE WYDRUKU ........................................................................... 275
11 DRUKARKA Z ODZYSKU .................................................................................. 279
11.1 NIETYPOWA KONSTRUKCJA ................................................................................... 279
11.2 POZIOM TRUDNOŚCI ........................................................................................... 279
11.3 POTRZEBNE CZĘŚCI ............................................................................................. 279
11.3.1 Podstawowe części – napędy CD-ROM ................................................. 279
11.3.2 Części mechaniczne ............................................................................... 280
11.3.3 Części elektroniczne ............................................................................... 282
11.4 PRZYGOTOWANIE NAPĘDÓW OPTYCZNYCH .............................................................. 285
Spis treści
7
11.5 RAMA DRUKARKI ................................................................................................ 292
11.6 MONTAŻ OSI ..................................................................................................... 293
11.6.1 Montaż osi X .......................................................................................... 294
11.6.2 Montaż osi Y oraz stołu ......................................................................... 298
11.6.3 Montaż osi Z .......................................................................................... 304
11.7 MONTAŻ GŁOWICY ............................................................................................. 308
11.8 POŁĄCZENIE OSI Z RAMĄ ...................................................................................... 309
11.9 EXTRUDER ........................................................................................................ 320
11.10 ELEKTRONIKA ................................................................................................ 322
11.10.1 Montaż mikrokontrolera ................................................................... 322
11.10.2 Wyłączniki krańcowe ......................................................................... 327
11.11 OKABLOWANIE .............................................................................................. 329
11.11.1 Podłączenie silników .......................................................................... 329
11.11.2 Podłączenie wyłączników krańcowych .............................................. 331
11.11.3 Podłączenie głowicy i extrudera ........................................................ 333
11.11.4 Wentylator głowicy ........................................................................... 334
11.12 ZASILANIE ..................................................................................................... 335
11.12.1 Przygotowanie zasilacza ATX ............................................................ 335
11.13 SOFTWARE .................................................................................................... 339
11.13.1 Ustawienie kroków silnika ................................................................. 339
11.14 PIERWSZE URUCHOMIENIE ............................................................................... 339
11.14.1 Regulacja sterowników silników krokowych ..................................... 339
11.14.2 Komunikacja z drukarką .................................................................... 340
11.14.3 Kalibracja PID .................................................................................... 348
11.14.4 Załadowanie filamentu ..................................................................... 348
11.14.5 Przygotowanie stołu roboczego ........................................................ 349
11.14.6 Wydruk .............................................................................................. 350

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