3д модели из фанеры своими руками чертежи.

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!

Как создаются пазлы из фанеры? Сегодня многие из вас видели на просторах интернета много скульптур созданных при помощи пересекающихся ребер. По нашему скромному мнению, наиболее в этом деле преуспела японская фирма d-torso. Как создаются такие шедевры мы расскажем в этой статье.

Существует несколько способов. Первый и самый простой – это создание чертежей с помощью специального ПО. Из известных нам программ это Autodesk 123d make: загружаете 3D модель, задаете параметры сечений и на выходе получаете раскладку в векторном формате. Минусы Autodesk 123d make – это сечение только в двух выбранных плоскостях (это есть нормально, так как по другому алгоритм не сможет работать) и проблема с загрузкой многих 3D моделей. Программа еще сырая и последнее обновление было от 2014 года. Есть еще плагин к программе SketchUp, о котором мы расскажем дальше и называется он Slice modeler. Общий минус таких программ это ручная доработка моделей и выкидывание огромного количества ненужных деталей. По времени может занять так же, как и третий способ, о котором дальше.

Второй способ – это создание векторных рисунков в графическом редакторе с просчетом сечений в разных плоскостях. Для такого способа необходимо иметь хотя бы минимальные навыки художника и хорошее пространственное мышление. Контура можно обрисовывать в том же CorelDraw. Тут же и сечь плоскостями. Кто хорошо учил инженерную графику в вузе сразу словит. Минусов такого способа не видим, имея опыт, такие модели можно делать довольно быстро. Плюс к этому присутствует творческая составляющая. Незначительный минус – это невозможность увидеть 3D модель в изометрии уже в собранном виде без предварительной порезки.

Третий способ – это создание пазла с исходной 3D модели “вручную”. Этот способ сочетает в себе преимущества двух предыдущих. Вы можете сами решать в каком месте делить плоскостями модель, на сколько далеко будет заходить контур элемента в модель. Сразу видно общая картина при создании плоскостей. Минусы этого способа – это обязательное наличие 3D модели, как и для первого варианта. Мы расскажем именно об этом способе на примере изготовления головы слона.

Основной процесс изготовления – это работа с программой SketchUp. Тем более есть и бесплатная версия этого продукта (хотя подобным способом можно моделировать почти в любой программе для создания трехмерной графики). Находите 3D модель, которую хотите сделать в виде пазла и загружаете в SketchUp.

… копируем с определенным шагом в нужную сторону.

Следующий этап – это пересечение модели плоскостями. Необходимо такие операции проводить с параллельными плоскостями или с плоскостями, которые взаимно не пересекаются. Обязательно перед этим создать опорную точку для того, что бы в будущем правильно группировать элементы с разных плоскостей.

Выделяем плоскости и с помощью команды Intersect Faces пересекаем модель в нужном месте.

После выполнения команды, которая может занять довольно долго в зависимости от ПК, можно увидеть контур в месте пересечения плоскости с моделью.

После этого удаляете модель вместе с плоскостями сечения и у вас должны остаться контуры будущих элементов пазла. Обязательно перед этим скопируйте модель вместе с опорной точкой для последующего сечения другими плоскостями.

У нас появился набор замкнутых контуров, которые формируют будущие элементы пазла. Для того, что бы сформировались сечения каждый из контуров замыкаем линией.

Некоторые контура после удаления модели и секущих плоскостей могут терять отрезки. В таком случае нужно вручную их замыкать. Все это конечно же зависит от исходной модели.

Осталось поудалять мелкий “мусор” и конечная картина будет выглядеть …

Следующий этап аналогичный предыдущему. Только сечем модель по другой оси. Если первая ось условно была X, то сейчас берем Y.

Последующие операции повторяются.

Не забываем о точке привязки. На нижнем фото видно наложение сечений из разных плоскостей при использовании точки привязки.

Обрежем нашу будущую модель и удалим лишние элементы.

Как видим нижние сечения хобота висят в воздухе. Сделаем сечение между двумя предыдущими и “свяжем” элементы хобота в цельную конструкцию.

Осталось добавить сечения по оси Z. Весь процесс вам знаком.

В последствии выяснилось, что по оси Z достаточно будет двух сечений и средние были выкинуты. Добавили бивни и в масштабе в Corel нарисовали уши. С Corel вектора импортировали в SketchUp и состыковали с нашими элементами.

Далее с помощью команды Push/Pull придаем объемности сечениям. Тянем на толщину будущего материала. Если вырезать планируете из 4мм фанеры, то и соответственно на это значение и тянете. Советуем сразу всю модель делать в реальном масштабе для представления общей картины в будущем.

Итоговая 3Д модель

Создание пазов для состыковки элементов пазла делается вручную и это довольно долгий и монотонный по сравнению с предыдущим процесс. Кто знаком со SketchUp, тот сделает это без проблем. Покажем эту операцию на примере двух деталей хобота. Важный момент: в процессе создания элементов, еще на стадии создания сечений, обязательно группируйте каждый элемент отдельно.

Выбираем один из элементов и заходим в режим редактирования. Рисуем контур пересечения наших элементов.

Для удобства с помощью команды Hide скрываем пока “ненужный” элемент и замыкаем контур паза.

С помощью команды Push/Pull выдавливаем паз в элементе.

Аналогичную операцию проводим с другим элементом пазла.

Создание пазов можно делать и быстрее с помощью той же команды Intersect Faces, но все-равно придется дорабатывать в ручную. Далее проводим аналогичные операции с остальными деталями пазла. И в конечном итоге раскладываем все элементы на одну плоскость для последующего экспорта в CorelDraw.

Сразу уточним, что экспорт 2D графики из SketchUp еще плохо реализован и некоторые файлы можно экспортировать только с помощью установленных плагинов. Наиболее подходящий формат файла для экспорта это dxf. Можно пробовать и dwg и eps. В общем любой формат для достижения цели подойдет. При экспорте сечений обязательно убедитесь, что они лежат в одной плоскости и у вас выбран соответствующий режим камеры (обзора). Камера(обзор) должна смотреть строго перпендикулярно к элементам. В противном случае будут экспортироваться лишние кривые.

Собственно на этом этапе и завершается создание модели для векторной порезки 3D пазла. Далее непосредственно изготовление пазла на любом раскроечном станке ЧПУ или вручную по лекалам. Еще мы обещали рассказать о плагине к SketchUp “Slice modeler”. Этот плагин позволяет проделывать вышеописанную работу автоматически, но как и в любом процессе автоматизации есть свои недостатки. Slice modeler прекрасно работает с простыми объемными фигурами, а также с несложными 3D моделями. Со всеми моделями, которые мы импортировали в SketchUp он работал кривовато.

При запуске плагина выкидывает окно, в котором выбираем шаг сечения, направление по оси, толщину конечного элемента, цвет и слой. Для примера мы выберем ось Х. Плагин дает информацию о количестве сечений и производит собственно сам процесс.

После некоторого времени выдает готовые сечения модели и запрашивает информацию о другой оси. Для примера выбрана ось Z.

Результат работы плагина с данной моделью не очень хороший, так как много сечений нужно править и доводить до ума. При нормальной работе Slice modeler в конце процесса раскидывает элементы пазла в одной плоскости, при чем делает еще и нумерацию каждой детали. Этот плагин сечет в двух плоскостях, сечения в третей плоскости надо доделывать в ручную или же делать хитрым способом – попарно производить процесс в двух плоскостях, а потом их накладывать (например XY и XZ). Итог таков: Slice modeler можно использовать с простыми 3D моделями или с моделями, сделанными на высоком уровне (пример ). По времени этот процесс может занять даже больше, чем “раскрой” вручную.

Теперь переходим непосредственно к процессу изготовления наших деталей. Мы будем кроить элементы пазла на вот этом красавце.

Лазерный гравер A3+SPLIT в настольном исполнении. Это уже второе поколение A3+SPLIT. Размер рабочего поля 300х450, реальная скорость гравировки 550 мм/с. Резка 4мм фанеры на скорости 12-15 мм/с. После мучения с К-40 гравером работа на этом станке одно удовольствие. Сделан у нас в Украине, комплектующие у ребят всегда в наличии и поддержка на высоком уровне. К стати есть комплектация с “пиновым” столом. Кто работал с фанерой в больших количествах, тот знает все “прелести” отмывания ребер ножевого стола от копоти.

Собственно процесс работы сводится к установке фанеры на рабочий стол и запуска программы для резки контуров, которая тесно интегрируется с CorelDraw.

Всего на всю модель ушло пять листов размерами 300 х 500 мм. Это даже с учетом основания щита, который дорисовали уже в CorelDraw. Обязательно проверяем толщину фанеры перед резкой и подгоняем реальные чертежи с учетом толщины реза лазера в 0,1 мм.

Размеры готовой модели составили 50х50х40 см.

И, наконец, готовый результат.

Всего по времени данная работа заняла один полноценный рабочий день. Конечно для начинающих это время может немного быть большим, но с опытом придет и автоматизация процесса. Хотим подчеркнуть, что данный способ изготовления подобных изделий не есть единственным и если есть желание и время, то дерзайте.

Ни одно животное не пострадало во время изготовления 3D пазла.

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…