Выпиливание 3д пазлы конструкторы модели чертежи схемы.

Здравствуйте.
Решил собрать себе 3Д принтер с кинематикой CoreXY, за несколько дней был набросан проект и порезана на ЧПУшке фанера. Вчера собрал в кучу оси X и Y, скоро куплю ремни и шаговики. Долго думал на чем остановится, corexy или h-bot, много читал по форумах и решил таки на corexy. При сборке вылезла одна проблема. Подшипники, которые LM8UU и LM10UU изначально уже катаются по направляющим с огромным шумом, даже без обвязки фанерой чувствуется сопротивление качению и какая-то неравномерность в перемещении. Такое ощущение, что шарики квадратные. Кто-то сталкивался с таким явлением? Кстати, посадка подшипника на вал довольно плотная, без люфтов, сами подшипники стоимостью 1.6$ (LM8), Китай еще тот.
Планируется стандартный набор электроники, стол с подогревом, шаговики 1.7А, А4988 драйвера,питание скорее всего ATX. Собственно есть вопрос по дисплею. Вычитал, что дисплей 12864 существенно может тормозить обработку кода при работе принтера с SD карты. Насколько ситуация улучшается с установкой дисплея 2004?
Если есть у кого рекомендации и замечания, с удовольствием ознакомлюсь.
На видео шум от передвижения кареток, капец, я в ужасе!

Пазлы, наверное, самая продаваемая головоломка в мире. Несмотря на то, что она была изобретена еще в 18 веке, она до сих пор очень популярна. Популярности способствовало в том числе удешевление производства. Если первые пазлы были громоздкими и стоили как целая зарплата, то сегодняшние картонные картинки доступны даже медсестрам из районной больницы.

Но как еще (кроме удешевления) можно улучшить популярный товар, чтобы привлечь еще покупателей?

Можно пазлы усложнить. Сделать их объемными (3D пазлами).

Я покупала детям подобные 3d пазлы — не обязательно они были из дерева. Были также из мягкого и легкого пористого материала (который позволял сцеплять фигурки не только по вертикали, но и по горизонтали). И я в те времена думала: а как еще можно усложнить пазлы, чтобы они стали еще интереснее?

Честно говоря, в то время не додумалась. Но сегодня поняла — они должны двигаться!

И такие пазлы были созданы украинским дизайнером Денисом Охрименко.

Они выполнены из фанеры и не просто двигаются, а двигаются как настоящие (посмотрите видео):

Их можно собирать как объемные 3d пазлы и играть с ними, как с живыми игрушками.

Функциональность игрушек-пазлов достигается точным инженерным расчетом и вырезанием при помощи лазерного резака:

Сначала Денис создавал их в одиночку на коленке, пользуясь заимствованным станком. Затем нашел инвестора, запустил краудфандинговую кампанию на Kickstarter.com — получил деньги на развитие и новых заказчиков.

Сегодня в его компании Ugears (ugearsmodels.com) работают 50 человек, а в его цеху крутятся шестеренки 16 станков:

(фото со страницы компании facebook.com/ukrainiangears/)

Если в первые месяцы производства 3d пазлов продавались 4-5 наборов в день, то сегодня — уже 8000 наборов в месяц.

Покупают механические 3D пазлы не только жители Украины, но и жители почти всей Европы, Китая, Японии, США и России (на российской территории вы их можете купить в интернет-магазине madrobots.ru/p/ugears/):

И такого успеха талантливый инженер добился за два года (читайте его более подробную историю на странице ain.ua/2016/02/11/631927).

Ассортимент моделей у компании уже довольно внушительный. Кроме двигающихся поезда, трактора и комбайна есть такие работающие модели как сейф:

Механический театр:

Очень правильно, что для каждой модели в интернет-магазине Ugears подготовлено специальное видео, демонстрирующее, как оно двигается или функционирует. Например, как действует забавная коробочка для мелочей:

Это скорее даже не пазлы, а действующие модели оригинального конструктора. Идея создать такие модели пришла их изобретателю, когда он наблюдал за часами-скелетонами, в которых механизм показан во всей красе:

Видимо, в этих моделях он разглядел магию двигающихся механизмов и почувствовал новую нишу в сфере создания конструкторов особого рода — работающих моделей-скелетонов.

Не зря его модели так же нарочито выставляют наружу свои механизмы, приводящие их в движение — в этом есть притягательная сила, заставляющая играть в них снова и снова.

Вообще, в таких игрушках я вижу соединение нескольких видов игрушек. Это: пазлы, механические игрушки и скелетоны.

Если подумать, то можно предугадать очередной тренд популярных игрушек, который может быть либо усложнением уже существующего товара, либо соединением двух-трех видов игрушек в одном.

Я из сегодняшней истории взяла для себя несколько полезных идей:

1. Инженеры могут создавать не только самолеты и мосты, но и игрушки.

2. Игрушки могут быть интересны не только детям, но и взрослым.

3. Интересные игрушки и головоломки можно делать из самого простого материала — фанеры.

4. Свой первый станок можно не купить, а одолжить.

5. Игрушки можно продавать из России (Украины) не только в свою страну, но и зарубеж.

6. Чтобы раскрутиться, нужно участвовать в соответствующих выставках, открыть интернет-магазин и провести рекламную кампанию в Facebook (рекламная кампания в Facebook повысила продажи 3d пазлов в 2 раза).

7. Чтобы получить клиентов за рубежом, желательно создать краудфандинговую кампанию на Kickstarter.

8. Делать игрушки можно не только в Китае, но и на своей родине.

9. Чем сложнее ваше изобретение-игрушка, тем труднее будет его скопировать (набор Rainbow Loom, к слову, копируют все, кому не лень).

• Tutorial

Мне давно хотелось иметь 3d принтер. Года полтора - точно, может, даже больше. Я даже слегка научился моделировать в DesignSpark Mechanical и изредка рисовал в нем всякие полезные и не очень штуки, например, переделал кнопки на своем руле Logitech G27, чтобы было удобнее нажимать в перчатках: G27 Button Plates . Полет фантазии в изготовлении всякого разного ограничивало только отсутствие своего принтера, ведь печать где-то еще - это долго, неудобно и не слишком дешево. Останавливало только одно - на свой принтер нужны были деньги, а их почему то всегда хронически не хватает. После долгих раздумий я решил собрать принтер сам, причем, учитывая озвученное выше обстоятельство, по максимуму использовать всякий валяющийся на работе хлам.

Так как до этого 3д принтеры я видел только издалека и имел о них весьма приблизительное представление, начал подготовку с изучения форумов, пока лучший что я нашел из русскоязычных на эту тему - раздел про 3d печать на roboforum.ru (http://roboforum.ru/forum107/). Местные аксакалы рекомендуют собирать в качестве первого принтера Mendel90 из дибонда (листы алюминиевого композита), я к этому времени уже начал собирать Prusa i3 из 12 мм фанеры. Забегая вперед, скажу что это не лучший выбор, надо было либо заказывать готовую алюминиевую раму, либо делать все-таки Mendel90, он гораздо более жесткий, что позволит повысить скорость печати и уменьшит шум и вибрации.

Первым шагом я попытался представить, что именно я буду собирать. DS Mechanical вполне подошел, чтобы по быстрому накидать первый эскиз:

Примерный список покупок первоначально выглядел так:

• 3D Printer Controller RAMPS 1.4 + Mega 2560 R3 + 5pcs A4988 For Arduino RepRap + 3 endstops goo.gl/trkdsM $ 40.00
• 12V 24V 3D Printer Heatbed MK2B RepRap PCB Hot Plate Heat Bed For Prusa & Mendel goo.gl/4nS4ry $ 12.00
• (2)8mm Bearing CNC Aluminum Rail Linear Motion Shaft Support Series Slide SK-8 goo.gl/Dzwxtr $ 4.00
• 12v Extruder for 3D Printer goo.gl/rOonr5 $ 60.00
• SC8UU SCS8UU 8mm Linear Motion Ball Bearing Slide Bushing Linear Shaft - 4 pcs goo.gl/T36aYa $ 13.00
• 8x400mm Outer Diameter Shaft Optical Axis Cylinder Linear Rail Series - 1 goo.gl/XlLMtN $ 5.00
• 2 Meters Of GT2 Belt goo.gl/M2q7VH $ 7.00
• GT2 20 tooth Timing Pulley - 2 pcs goo.gl/M2q7VH $ 4.00
• 20T 5mm Bore 6mm GT2 Timing belt Idler Pulley 1 pcs goo.gl/gtNVeE $ 10.00
• 4pcs NEMA 17 1.8° 2.6 kg.cm flat shaft Stepper Motor goo.gl/8KBxcg $ 60.00
• Mounting Bracket for 42mm NEMA17 stepper motor 3 pcs goo.gl/G2eg7A $ 18.00
• 2pcs Coupler 5 x 8 mm for 3D Printer Z Axis NEMA17 Stepper Motor RepRap goo.gl/PJkouI $ 4.00
• 10pcs Spring for 3D Printer Extruder Heated Bed For Ultimaker Makerbot $ 2.00
• 2 Pcs 8mm Zinc Alloy Pillow Block Bore Inner Diameter Metal Ball Bearing goo.gl/tUYyZp $ 6.50

Напечатанные детали не предполагалось использовать совсем, степперы повесить на металлические уголки, вертикальную подачу - на строительных шпильках М8, раму и стол - из 12 мм фанеры, направляющие - 8 мм с подшипниками скольжения SC8UU, зажимать их в кронштейны SK-8 (все ищется на ибее по названиям). Составил предварительный список деталей и начал смотреть на ибее, что можно купить на аукционах подешевле. Пока выбирал где купить подешевле - расчертил лист фанеры:

Выпиливал руками, никакой лазерной резки, только электролобзик, только хардкор!

Пока обрабатывал деревяшки, расковырял на работе старый сканер, пару матричных принтеров, карточный эмбоссер, удалось разжиться одним длинным 8 мм валом, двумя короткими 10 мм, крутой алюминиевой рельсой, по которой ездила на колесиках стальная пластинка с дырками. Оттуда же выломал крепления печатающей головки матричника, в них были бронзовые подшипники скольжения. В результате уже на этапе сборки рамы в проект были внесены небольшие изменения и рама уже отличалась от первой картинки:

Один из валов 8 мм пришлось таки заказывать, так же не оправдалась надежда найти в принтерах подходящие степперы, в матричниках таки попадаются NEMA 17, но с недостаточным моментом и намертво насаженной шестерней, снять которую у меня не вышло. Так как я отказался от 8 мм направляющих по оси х в пользу рельсы от эмбоссера у меня резко сократилось количество необходимых подшипников SC8UU, в конечном варианте хватило трёх. Кстати, говно подшипники, когда одевал на вал - из одного полетели на пол шарики, скользят они тоже плохо, с завода смазки в них нет совсем. Заказал на замену удлинённые LM8LUU, посмотрю, как они себя будут вести. А вообще народ каретки и на подшипниках качения собирает, говорят, что намного лучше получается.

Рама из фанеры получилась не слишком жесткая, поэтому для увеличения точности печати я решил использовать боуденовский экструдер. Чем легче головка - тем меньше раму будет раскачивать при ускорениях, тем выше точность печати. Удалось найти маленький и легкий хот энд, с очень удачным креплением внизу за медную пластину, а не хомутом вверху, как у большинства:

После первых тестов механики поставил на раму сзади еще дополнительную растяжку из лишнего куска шпильки М8, что повысило жесткость рамы. А вообще лучше сразу собирать усиленный вариант рамы, типа вот такого:

Отдельно хочу упомянуть про фанерный горячий стол - никогда так не делайте! Я замучился его ставить ровно, 12 мм фанера легко гнется при затягивании крепления нагревательного элемента, с третьей попытки удалось добиться колебаний рельефа на печатной поверхности в пределах 1 мм по всей площади, но это было нелегко. Лучше возьмите готовый алюминиевый, на ибее в районе 30 долларов, зато сколько нервов сэкономите - не передать словами.

Второй интересный момент - очень пригодились детальки от детского железного конструктора, пока принтер сам еще не может печатать - многое можно собрать из него. Вот, например, ролик ремня по оси Y:

Еще одна возможность сэкономить - блок питания. Экономия, правда, так себе, блок питания для светодиодных лент на 12 вольт 30 ампер на ибее стоит совсем не космические $30. Я же решил опять пойти своим путем и использовал блок питания от сервера HP Proliant мощностью 500W, который на линии 12 вольт отдает те же самые 30 ампер, но при этом довольно ощутимо шумит. Мощности вполне хватает, но лучше я его поменяю на что-нибудь потише.

Электронику решил использовать самую дешевую - RAMPS 1.4 + Mega R3, правда, драйверы взял помощнее - DRV8825. В комплекте к ним шли радиаторы, толку от них как то маловато, грелись так, что руку держать было больно, повесил напротив вентилятор 60 мм диаметром на 0.2 А, теперь почти не греются даже без радиаторов. Кстати, очень удивлен тем, что многие советуют использовать микростеппинг 1/16, у меня даже на 1/8 были пропуски шагов, на 1/4 - все отлично. Экструдер с прямым приводом работает вообще без микростеппинга, шумновато, но зато проблем с подачей нет. Аккуратнее вставляйте драйверы в RAMPS!!! Вставите кверху ногами или со смещением - ардуина красиво подымит и отправится в помойку, у меня выгорели оба чипа:(((

В итоге после пары месяцев допиливания ножовкой, лобзиком, надфилями, пайки и скручивания принтер выглядел вот так:

Печатаю рафт…

С механикой сразу проблем не возникло, коробочка толщиной 1 слой 0.2 мм напечалась сразу ровно и с правильными размерами, разве что осели верхние слои из-за отсутствия охлаждения. Правда, ролик из конструктора я почти сразу заменил на нормальный подшипник с самолично напечатанным креплением:

Удалось ли мне сэкономить? Да, наверное, процентов 30 от стоимости китайского набора Prusa i3 с пересылкой. Все работает, слоем 0.2 печатаю с хорошим качеством, есть небольшой вобблинг по оси Z, думаю, получится его убрать изменением крепления шпилек, возможно, переходом на шпильки потоньше. По крайней мере, сейчас на принтере можно печатать детали для него же самого, что открывает возможность его дальнейшего улучшения с минимальными затратами. Вот, например, напечатанный на нем же принудительный обдув:

Что бы я сделал по другому, если бы знал заранее, с чем придется столкнутся в процессе сборки? Взял бы готовую алюминиевую раму, она того стоит.

В дальнейших планах добиться печати без вобблинга по Z, а потом, возможно, попробую собрать принтер с кинематикой CoreXY в кубической раме из алюминиевого профиля…