Как собрать 3D-принтер RepRap своими руками

Технология 3D-печати продвинулась далеко вперед, благодаря программистам-энтузиастам, чья работа связана с робототехникой. Создать что-то свое стало значительно проще: на прилавках магазинов появляются вполне доступные модели принтеров, способные так или иначе воплотить трехмерную компьютерную модель в реальную.

Но сейчас речь пойдет не о воплощении цифрового объекта в физический, а о том как сконструировать 3D-принтер RepRap своими руками. Ради справедливости стоит отметить, что проект рассчитан не на широкую аудиторию, а на узкий круг людей: на тех, кто дружит с паяльником и канифолью, умеет держать в руке гаечный ключ, не растерял школьные знания математики, физики, геометрии и давно общается с компьютером на ты. Перечисленных навыков достаточно, чтобы приступить к сборке своего агрегата.

Почему принтеры RepRap так популярны на рынке 3D-печати

Для начала немного истории. Всё началось одиннадцать лет назад — в марте 2005 года был создан блог, посвященный первому РепРап 3Д-принтеру. Его основателем был английский ученый Адриан Боуер, работавший преподавателем в британском университете. Уже летом проект получил финансирование от британского совета по инженерным и естественнонаучным исследованиям.

В 2005 году с помощью RepRap 3D printer v 0.2 была напечатана первая трехмерная деталь, которая успешно заменила оригинальную.

На протяжении последующих нескольких лет оттачивался процесс печати, модернизировалось программное обеспечение, проводились эксперименты над материалами и их комбинациями, чтобы добиться большей прочности и скрепляемости. В итоге спустя десятилетие мы получили то оборудование, которое сейчас применяется повсеместно: в медицине, строительстве, космических исследованиях, промышленности и т.д.

Что выбрать: RepRap kit или готовый 3D-принтер

3D-принтеру найдется применение в каждом доме, поэтому маркетологи популяризируют технологию среди обычных потребителей, выпуская недорогие 3D-принтеры для бытовых нужд. Хорошее оборудование стоит дорого, но дешевые модели с приемлемым качеством печати можно найти за 25-30 тысяч рублей.

Печатать чужие детали скоро надоедает, а создать свою уникальную сложно, если у вас нет навыка работы с соответствующим ПО и техникой. Но вам не обязательно приобретать готовый принтер — можно немного усложнить себе задачу и собрать RepRap 3D-принтер своими руками, но после этого вы точно станете чуть ли не 3D-профи!

Что такое DIY kit RepRap Prusa

В продаже есть специальные комплекты для создания своего принтера. Существуют несколько моделей для ручной сборки, самой популярной конструкцией является Prusa. Она относительно легко собирается и настраивается, правильно печатать начинает практически сразу после первой калибровки. На сборку принтера RepRap Prusa i3 или i2 у новичка уходит примерно пара дней.

В интернет-магазинах вы можете купить комплекс с подобной кинематикой примерно за 12-18 тысяч рублей. Prusa – не конкретная модель, а всего лишь принцип работы движения механизма: стол двигается по одной оси X, hotend двигается по Y и Z. Ось Z отвечает за толщину слоя. У этой модели недостаток в движущемся столе, на котором закреплена печатаемая деталь. Скорость принтера около 60-80 мм/с. При разгоне почти наверняка будут происходить пропуски шагов, а поскольку в процессе печати деталь перемещается, то на высокой скорости при резком движении она может просто оторваться от стола.

Сложнее всего собирать своими руками Дельта принтер. Хороший принтер с кинематикой дельта стоит дороже обычных. Его уникальность заключается в способе передвижении сопла, контролируемого одновременно тремя осями. Стол остается неподвижным, поэтому отрыв детали от стола во время печати исключается (кроме случаев деламинации). Точная настройка и безлюфтовый механизм обеспечивают качественную печать даже на высоких скоростях — до 200-300 мм/с при условии, что пруток пластика будет успевать расплавляться в хотенде. Конечно, сначала для этого нужно собрать и прошить оборудование, а затем из-за особенностей его кинематики и геометрии потребуется выполнить крайне точную калибровку дельта 3D-принтера и его стола.

Также следует учитывать, что во все сборные комплекты входит плата с уже настроенной конфигурацией для предложенной модели. Это одновременно и достоинство готовых комплектов, и их недостаток: поменять предустановленную прошивку в мозгах принтера зачастую невозможно.

Еще более сложным решением является самостоятельная сборка RepRap Prusa i3 DIY kit и аналогичных комплектов и последующее программирование оборудования. Покупка комплектующих по отдельности обычно выходит дешевле, чем приобретение готового комплекта. Главное — тщательно продумать конструкцию и составить подробный список деталей, куда обязательно должны войти шаговые двигатели, ремни, ролики, валы, подшипники, RepRap экструдер, hotend, плата управления, нагревательный стол и материал для каркаса. Вам придется применить знания математики и геометрии, полученные в школе, отточить умение пользоваться линейкой, рулеткой и уровнем. Точность принтера будет зависеть от ваших вычислений и сил, которые вы вложите в его сборку.

А когда закончите работу с железом, начнется более сложный процесс — настройка RepRap принтера, которую мы обязательно рассмотрим позже. Для этого потребуется выбрать прошивку, закачать ее в управляющую плату и настраивать каждый параметр самостоятельно, ориентируясь на габариты устройства, длину осей и мощность шаговых двигателей. Полная настройка может затянуться на несколько недель, при этом уйдет много пластика. Если такие трудности вас не пугают, мы рады приветствовать вас в мире мейкеров и 3D-энтузиастов!