CoreXY 3D nyomtató építése (RepRap-XY)

Egy CoreXY mechanikájú nyomtatót építettem. Kisebb, gyorsabb, pontosabb, halkabb és kevesebb áramot fogyaszt, mint a korábbi 3D nyomtatóm és jobban is néz ki, az alumíniumprofiloknak köszönhetően. A legfőbb előnye a CoreXY felépítésnek, hogy az X és Y tengelyt mozgató motorok egy helyben állnak, csak forognak: vagyis nem cipeli egyik motor a másikat. Így nagyobb sebességek és gyorsulások érhetők el. A korábbi nyomtatóm X tengelyét a Z-nek kellett tartania, az Y pedig a nehéz ágyat mozgatta alatta. A CoreXY elrendezésben a Z tengely csak az ágyat emeli-süllyeszti a munkadarabbal együtt. A 3D nyomtatás elméletéről régebben itt írtam.
Nyomtatás közben távolról CoreXY 3D nyomtató (RepRap-XY)
A legnagyobb nyomtatható tárgy körülbelül 200×200×200 mm, ez jóval kisebb, mint a korábbi nyomtató 240×250×290 mm-es tere, ami ráadásul bővíthető. A RepRap-XY terveit használtam fel, kicsit módosítva:

Mechanika

Fő részei 20×20 mm-es alumíniumprofilból és 3D nyomtatással készült ABS műanyagból vannak. Ez utóbbiak kék és sárga színűek a képeken, a narancssárga alkatrészek ütésálló polisztirolból más néven HIPS műanyagból vannak. Először az egész gépet alumíniumból akartam építeni, de a RepRap-XY nyomtatót látva, a műanyag alkatrészek mellett döntöttem.

Elektronika

A vezérlésre a szokásos Arduino Mega 2560, RAMPS v1.4, DRV8825 kombinációt használtam RepRapDiscount LCD-vel és SD kártyaolvasóval megspékelve:
Az Arduino és RAMPS vezérlő, LCD
Az Arduino Mega 2560 panelen van az AVR mikrovezérlő, ez értelmezi a G-kódot, mozgatja a motorokat, fűti a fejet és az ágyat. Ez a panel nem látszódik a képen, a RAMPS panel alatt van. A RAMPS panel (a fenti kép bal oldalán a piros színű panel) egy Arduino shield, amit a Mega tetején levő csatlakozóra kell tenni. A RAMPS panelbe kell bedugni a kicsi DRV8825-ös léptetőmotor vezérlőket (lila panelek a képen), annyit ahány motorunk van. Nekem 4 léptetőmotort kell vezérelem: X, Y, Z tengely és a nyomtatófej léptetőmotorjait. Egy vezérlőt nem használok most, később esetleg a második nyomtatófejet meg tudja hajtani, ha szükség lesz rá.

Szoftver

Az Arduino-n Marlin nevezetű firmware-t használom, de nagyon sokféléből lehet válogatni itt. A PC-n a pronterface nevű klienssel (ami a printrun része) töltöm fel a G-kódot és a Slic3r-rel szeletelem. Az általam használt Marlin firmware megtekinthető és letölthető itt.

Első hét

Levágattam és megvettem az item gyártmányú 20×20-as profilokat:
Item 20x20-as aluprofilok a CoreXY 3D nyomtatóhoz
Ezekből egy-két óra alatt elkészült a váz:
400x400x400-as kocka item aluprofilokból
Elkezdtem nyomtatni a műanyag alkatrészeket. Ez a motor blokk:
Alkatrész a CoreXY nyomtatóhoz (motor blokk)
Az egyik motor blokk beépítve:
Motor blokk a CoreXY nyomtatóban
Terveztem egy géplábat és gyorsan le is gyártottam, mert az eredeti tervben nem volt. A Profil 5-ös aluprofil végébe M5-ös menetet lehet vágni, így elég egyszerű dolgom volt:
A CoreXY nyomtató lába A CoreXY nyomtató lába beszerelve
A motor blokkba beszereltem a bordás szíjak továbbítását végző 624-es csapágyakat. Itt még nem voltak meg a peremes csapágyak, ezeket később ki kellett cserélni:
624-es csapágyak a 3D nyomtató motorblokkjában 624-es csapágyak a 3D nyomtató motorblokkjában (közelről)
Bal oldali Y sín beépítve:
3D nyomtató épül
Közben folyamatosan nyomtatom az alkatrészeket:
3D nyomtató műanyag alkatrészei nyomtatás közben 3D nyomtató műanyag alkatrészei 3D nyomtató műanyag alkatrészei 2.

Második hét

Az X és Y tengelyeket beépítettem, kézzel mozgathatók:
Az X sín HIWIN lineáris csapággyal
A nyomtatófej tartó kocsit át kellet terveznem a HIWIN lineáris csapágy miatt, ezt újra kinyomtattam, majd beszereltem:
XY elemek a helyükön
A bordás szíjak is a helyükre kerültek:
XY elemek és a bordás szíjak a helyükön Bordás szíj közelről Bordás szíj közelről 2.
Az első mozgatási próba és sebesség teszt:

Harmadik hét

Z tengely szerelése:
Z tegnely építés közben
LM12UU lineáris csapágy a helyén:
Z tengely LM12UU lineáris sínje beépítve
12 mm átmérőjű köszörült köracélon futnak az LM12UU lineáris csapágyak:
Z tengely beépítve
M8-as menetes szár a vonóorsó (Tr12x3 jobb lenne). Narancssárga HIPS műanyagból készült tengelykapcsoló. A fehér színű gumi egy rossz papucsból lett kivágva.
Z tengely tengelykapcsolója
Itt már a Z tengely is mozgatható léptetőmotorral:
Z tengely mozgatható léptetőmotorral
A fűthető ágyat és nyomtató fejet beépítettem:
Fűthető ágy és nyomtató fej beépítve
Ekkor végeztem még egy sebességtesztet, hogy a maximális sebességek és gyorsulási határértékek jók-e:

Vezetékek gégecsőben vezetve:
Fej vezetékei félig bekötve
Első próbanyomtatás:
Nyomtatás közben Nyomtatás közben távolról
Az első munkadarabok:
Legelső nyomtatott darabok Legelső nyomtatott darabok közelről
A helyes száladagoláshoz csak a műanyag szálat megtámasztó csavarokat kellett jobban meghúzni.

Negyedik hét

Az ágyat vízszintesbe állítottam: nagyon fontos, hogy a fej és az ágy távolsága a tér minden pontján egyenlő legyen. Kb. 50 mikrométeres eltérés kiküszöbölhető az első réteg (angolul raft) nyomtatásával, amit le lehet hámozni a kész nyomatról, annak nem része.
A Z tengely menesztését átalakítottam, hogy ne a Z-nut-1.stl nevű műanyag alkatrész és egy M8-as anya, hanem egy poliamid (docamid) anya helyettesítse. Az alábbi képen a fekete színű anyag a DOCAMID 66 MO (PA 66 E + MoS2). Vagyis molibdén-szulfiddal kevert poliamid.
Z engely menesztése poliamid anyával
Nyomtattam dobozt az Arduino Mega-nak és a RAMPS-nak:
Az Arduino és RAMPS vezérlő bedobozolva
Majd a kijelző paneljének a dobozát is elkezdtem nyomtatni:
A nyomtató LCD dobozának nyomtatása A nyomtató LCD dobozának nyomtatása (távolról)

Ötödik hét

Csapágyas műanyagszál adagolót nyomtattam és terveztem egy másik műanyagtekercs tartót.
Műanyagszál-tartó 608-as csapággyal

Hetedik hét

A munkadarabot hűtő ventilátorhoz nyomtattam a terelőt.
Nyomathűtő ventilátor
Nyomathűtő ventilátor 2.

Alumínium ágy

A PCB ággyal nem sikerült 80 foknál magasabb hőmérsékletet elérni, ezért alumíniumlemezből és 230V-os öntapadós szilikonfűtőlapból készítettem ágyat. Ezt egy szilárdtest-relével (SSR) kapcsolgatja a mikorkontroller. Így már fel lehet fűteni az ágyat 110 Celsius fokra is, ami az ABS nyomtatáshoz kell.
Alumínium ágy, alatta a szilikon fűtő Alumínium ágy, üveglap a tetején

Trapézmenetes orsó

Az M8-as menetes szárat nem igazán mozgatáshoz találták ki, ezért Tr12x3-as trapézmenetes orsóra és egy bronzanyára cseréltem ki. Az ágy futása pontosabb lett, de még nem tökéletes. A végeredmény így néz ki:
Trapézmenetes orsó csapágy Trapézmenetes orsó tengelykapcsolóban Trapézmenetes orsó menesztés