20.1.2017 / 3D-tulostus

Tässä kerron lyhyesti millaisia vaiheita deltaprintterin suunnittelussa ja rakentamisessa on. Rakensin itselleni 2016 keväällä Kossel-tyyppisen (http://reprap.org/wiki/Kossel) 3d-printterin hyödyntämällä jo olemassa olevaa Hobbykingin Mini Fabrikator -tulostinta.

Koolla on väliä

Ensimmäisenä piti tietenkin päättää tulostimen koko ja tämän valintaan käytinkin jonkinverta aikaa. Aika moni markkinoilta valmiiksi saatava tulostin on kasattu 1515-kokoisella alumiiniprofiililla, joka onkin tarpeeksi jäykkää ”Mini Kossel”-kokoiselle tulostimelle. Mini Kosselin tulostusala on yleensä n. 160-200mm halkaisijaltaan oleva ympyrä ja tulostuskorkeus n. 220-250 mm.

Kosselin tulostusalueen muoto on siis lieriö. Tästä päästään siihen, että neliskulmaisten kappaleitten särmän pituus jää aina melko pieneksi. (Esim. 200 mm halkaisijalla varustetulla tulostusalalla voidaan tulostaa 140 x 140 mm neliö) Rakennuskustannukset eivät Kosselissa merkittävästi muutu rakennettaessa isompaa tulostinta, kunhan tietyt asiat on huomioitu jo suunnitteluvaiheessa, joten päätinkin rakentaa hieman isomman tulostimen.

Kuten ylempänä huomasit, tulostusalan ja korkeuden mitat eivät ole tarkkoja. Tulostusalaan ja korkeuteen voidaan vaikuttaa Kosselissa muuttamalla varsien pituutta, jotka siis kiinnittävät lineaariliikkeen kelkat tulostuspäähän. Samalla rungolla voidaan siis rakentaa hieman erilaisella tulostusalalla olevia tulostimia, tähän on kuitenkin olemassa muutamia sääntöjä, joista lisää myöhemmissä osissa.

Päädyin itse tulostimeen, jonka alumiiniprofiilin pystyosuuksista tulisi 750 mm ja vaakaosuuksista 360 mm pitkiä. Tällä saadaan tulostusalaksi n. 260-300mm ja korkeudeksi samaa luokkaa, riippuen taaskin varsien mitoista. Päädyin näihin mittoihin, koska maailmalla oli jo rakennettu tämänkokoisella rungolla olevia Kosseleita (Kossel XL), joten mahdollisissa ongelmatapauksissa minulla olisi ollut referenssitietoja käytettävissä.

Osaluettelon laadintaa

Kun tulostimen koko on päätetty voidaan alkaa miettimään osaluetteloa. Ensimmäinen haaste on maailmalla pienemmissä käytetyt 1515-alumiiniprofiilit, jotka ovat liian löysiä jo tämän kokoiseen tulostimeen. Päädyinkin rakentamaan tulostimen 2060 ja 2020-alumiiniprofiilista, jonka oli raportoitu olevan riittävän jäykkää vielä tämän kokoiseen tulostimeen. 2020-profiilista tehdään pystysuuntaiset osuudet ja yhdelle sivulla vaakasuuntaiset. Loput kaksi vaakasivua tehdään kahdesta 2060-profiilista, lähinnä ulkonäkösyistä.

Alumiiniprofiililla tarkoitan tässä kirjoituksessa Kuva 1. kaltaista T-uraprofiilia. Tätä profiilia käytetään hyvin yleisesti teollisuuden koneenrakennuksessa ja se on kohtuu edullista, mutta usein kuluttajille vaikeasti hankittavaa. Tutkin jonkinverta eri toimittajia ja lopulta päädyin saksalaiseen Motedikseen. (http://www.motedis.com/shop/index.php) Heidän profiilinsa hinnat olivat halpoja, eikä kustannus määrämittaiseksi leikkaamisesta ollut suuri. Postikulut heillä on isohkot, joten kannattaa tehdä joko kimppatilaus, tai ottaa useampaan projektiin samalla kertaa tarpeet.  Itse tilasin profiilit määrämittaan sahattuina, joka helpotti omaa elämääni rakennusvaiheessa.

 

 

Profiilien tarkemmat tyypit ovat 20×20 B-type slot 6 ja 20×60 B-type slot 6. Kuten huomaat, päädyin 6-millin hahlolla oleviin profiileihin, vaikka Motediksella olisi ollut myös 5 millin profiileja. Tämä johtuu yksinkertaisesti siitä, että hahlon leveys vaikuttaa lineaariliikkeessä käytettävien rullien valintaan. Halusin ehdottomasti delrin-rullat, koska metallisista lähtisi liian kova ääni ja profiili kuluisi liian nopeasti. Markkinoilta löytyy paljon laadukkaita delrin-rullia 6 millin profiileille, joten valinta oli sinällään helppo. Päädyin tilaamaan nämä rullat hinnan takia Aliexpressistä, mutta hakemalla ”Delrin V-wheels” löydät näitä myös Euroopasta.

Rungon printattavat kappaleet

Nyt meillä on tiedossa runkoon käytettävät profiilit sekä lineaariliikkeen rullat. Nämä kummatkin tiedot tarvitsemme 3D-printattavien osien valitsemiseen. Valitettavasti en löytänyt internetin kirjastoista valmiita runkopaloja Motediksen 2020-profiilille ja valitsemilleni  lineaariliikkeen rullille.  Päädyinkin lataamaan Misumi 20×20-profiilille tarkoitetut runkopalojen tiedostot ja vastaavat lineaariliikkeen kelkat.

Motediksen sivuilta on saatavissa STEP-tiedostot heidän profiileilleen, joten ei muutakuin Autodesk 360 Fusion tulille ja muokkaamaan.  Tässä vaiheessa on hyvä huomata, että aiemman tulostimeni tulostusala oli vain 90x80x80, mutta onnekseni sain isoimmatkin runkopalikat juuri mahdutettua tulostumaan. Myös lineaariliikkeen kelkka oli lataamassani tiedostossa tarkoitettu erikokoiselle profiilille, sekä erilaisille rullille, joten jouduin sitäkin jonkinverta muokkaamaan. Tämän lisäksi suunnittelin rajakytkimille ja lämpöpedille kiinnikkeet, nämä kaikki tiedostot löydät täältä:

 http://www.thingiverse.com/thing:2050332

Lopettelen tämän osan tähän, jos heräsi kysymyksiä vastaan niihin mielelläni, kommenttikenttä on vapaana! Seuraavassa osassa katsotaan hieman elektroniikkapuolen suunnittelua.