Проектирование персонального 3D-принтера

К сожалению, стоимость готовых 3D-принтеров весьма высока, а модели 3D-принтеров, доступные в качестве наборов для самостоятельной сборки, не являются жёсткими в плане конструкции. При этом нужно большее внимание уделять вопросам удешевления конструкции при максимальном сохранении высоких эксплуатационных свойств принтера. Поэтому разработка персонального 3D-принтера, который можно собрать собственными силами с минимальными финансовыми затратами, является актуальной проблемой.

Цель

Разработка и постройка 3D-принтера FDM-технологии с заданными техническими характеристиками и низкой себестоимостью производства.

Задачи

1. Провести анализ существующих конструкций 3D-принтеров.

2. Определить технические характеристики 3D-принтера.

3. Подобрать комплектующие.

4. Создать 3D-модель конструкции принтера.

5. Изготовить необходимые детали.

6. Собрать 3D-принтер.

7. Произвести настройку прошивки.

8. Осуществить пробную печать.

9. Провести анализ получившейся конструкции.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Комплектующие:

• Шаговые двигатели

• Плата управления

• LCD-дисплей

• Блок питания

• Оси

• Зубчатые ремни

• Шкивы

Оборудование:

• 3D-принтер Magnum Creative 2 Pro

• Фрезерный станок Optimum BF20CNC

• Токарно-винторезный станок Optimum TU2406CNC

Описание

Для каждого из компонентов 3D-принтера были созданы 3D-модели в программном комплексе Компас-3D. Затем модели были скомпонованы в 3D-сборку будущего принтера.

Часть деталей (в основном корпусные) предполагалось изготавливать самостоятельно, как с использованием технологий 3D-печати, так и путём механической обработки. Для осуществления механической обработки были созданы чертежи деталей, а для 3D-печати существующие модели обработаны в программе-слайсере Repetier Host. Сборка 3D-принтера осуществлялась в последовательности, указанной на блок-схеме.

Результаты работы/выводы

Результатом проекта является действующий прототип 3D-принтера.

Конструкция принтера в целом требует доработки: детали корпуса необходимо изготавливать более простым методом. Применённые компоненты оказались достаточно надёжными. При проектировании печатаемых деталей необходимо учитывать усадку пластика. Конструкцию стола необходимо переработать, для того чтобы обеспечить большую жёсткость. Для будущих модификаций принтеров необходимо провести эксплуатационные испытания построенной модели 3D-принтера. Себестоимость изготовления принтера можно снизить путём заказа комплектующих по оптовым ценам в случае мелкосерийного производства.

Перспективы использования результатов работы

Для дальнейшего использования собранного принтера необходимо получить данные в ходе пробной эксплуатации. Эти данные позволят учесть преимущества и недостатки конструкции при проектировании следующей модели 3D-принтера. Дальнейшее развитие проекта позволит создать надёжный, точный и дешёвый в производстве и эксплуатации 3D-принтер.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет, кафедра «Производство и ремонт автомобилей и дорожных машин».

Мнение автора

«Проект выполнялся на кафедре МАДИ, и это был полезный опыт. Работа будет продолжена в следующем году»