Nová tiskárna

18.7.2017
Nadešel čas postavit druhou generaci naší domácí 3D tiskárny. Ta půodní, dnes již historický Prusa i2 z roku 2012, stále věrně slouží, ale technika dost pokročila a rádi bychom tedy i my vylepšili naše možnosti.

 Ostatně, během posledních pár let se k nějakému vylepšení postupně schylovalo, a čas od času jsem nakoupil nové komponenty - tu lineární ložiska tu nové řemeny a řemenice, původně s tím, že pomocí nových komponent vylepším stávající tiskárnu. Zároveň mi bylo líto starou tiskárnu rozebírat, takže jsem se nakonec rozhodl, že postavím novou sakumprásk od začátku. Jde o to aby to byl stroj s tochu lepšími komponenty a tedy přesností a snad i rychlostí tisku. Zatímco stará tiskárna má Wade extruder na 3mm vlákno, nová bude používat 1.75 mm vlákno, protože třímilimetrový standard je doslova na vymření.  Myšlenka je ta, že na staré tiskárně dovypotřebujeme zásobu 3mm plastu a potom ji asi také upgradujeme na 1.75mm extruder. Ale mezi tím by již nová tiskárna měla být v provozu.

    Od minula se svět 3D tisku HODNĚ  změnil. Zatímco před pěti lety skoro nikdo o 3D tisku neslyšel, a i na internetu musel člověk informace pracně dohledávat, dnes je jimi doslova zavalen. Vše co je ke stavbě potřeba se dá snadno koupit na e-bay (ostatně včetně nepřeberného množství kompletních kitů pro stavbu tiskárny).

Mnoho velmi dobře podaných informací o 3D tisku lze najít na stránkách

https://toms3d.org/

a v souvisejícím youtube kanálu. Tom tam má seriál o stavbě levného klonu Prusa i3 mk2 s dřevěným domorobo rámem, včetně zdrojů a cen použitých komponent (vesměs z AliExpres).  

V tuto chvíli je plán pro novou tiskárnu zhruba následující:

- Bude to v podstatě Průša i3 rework, s profesionálně vyřezaným kovovým rámem. Rám jsme koupil na e-bay od jakési litevské firmy: 3dforced. Ten materiál, který používají je jakýsi sendvič ve kterém jsou dva duralové plechy a mezi nimi plast. Tak doufám, že jsem nenaletěl...
- Na e-bay jsem též koupil jsem Ramps elektroniku, to je taková klasika, pro začátek určitě dostačující.
- A dále tamtéž kompletní extruder: Geeetech MK8 extruder Updated Print Heat, řemeny a řemenice GT2 a lineární ložiska LM8UU.  Až budu měnit extruder u staré tiskárny tak si ho vytisknu, k ní by se moderní celokovový extruder asi moc nehodil.

-Pro posun Z-osy pro začátek použiji standartní nerezové závitové M5 tyče, možná časem vyměním za speciální trapezoidální závitové tyče, které se používají na moderních tiskárnách a jsou za nějaké ty stokoruny k dispozici. 
- Hladké 8mm tyče jsem opět objednal u Akrosu (akros.cz) ostatní hutní materiál opět u http://sroubysoukup.cz/. 
-Krokové motory jsem opět objednal u mikronix.cz. Vycházejí v podstatě stejně draho jako na e-bay a je to česká fima. Mimochodem už v současnosti nabízejí kompletní sady motorů pro 3D tisk se slevou. Vůbec komponenty jsou vesměs výrazně levnější než při minulé stavbě.
-Tištěné díly si ovšem vytisknu sám.

Něco již dorazilo, na jiné věci ještě čekám. Zatím se pustím do tištění plastových dílů a až budu mít základní hardware pohromadě, můžeme se s Kryštofem pustit do stavby hrubé konstrukce.

27.7.2017
Dnes dorazil rám a musím říct, že mě trochu zklamal. Materiál je velmi tenký, a obávám se, že tuhost není zdaleka dostatečná. Celková tloušťka sendwiche je pouhé 4mm, což by bylo asi v pořádku, kdyby se jednalo o solidní dural, ale pro senvichovouu strukturu dural-plast-dural to je prostě málo. Podložka pod tiskovou plochu asi bude fungovat, ale rám samotný spíš ne. Uvažuji, že ho rovnou nalepím epoxidem na tlustší překližku, vyříznu kolem přímočarou pilou a následně dobrousím. výhodou stále zůstává přesná poloha předvrtaých děr pro uchycení Z-posunu, která zůstane zachována. 

Extruder a hot end:
Jak již bylo řečeno mám koupený kompletní Geeetech MK8 celokovový extruder a hot-end.  Jedná se o konstrukci typu "direct drive", kdy je hnací rýhované kolečko přímo na ose krokového motoru. V tom se liší od extruderu, který mi věrně slouží na současné tiskárně (Wade extruder), kde je krokový motor převodován do pomala pomocí dvou ozubených kol. Výhodou přímého uspořádání je jednoduchost a kompaktnost a absence vůlí a nepřesností v převodech. Potenciální nevýhody jsou dvě - jednak nižší točivý moment a jednak potenciálně menší rozlišení posunu plastu. Druhý bod zřejmě bude zcela zanedbatelný, při použití 16-ti mikrostepů krokového motoru se snadno dostaneme na více než 100 kroků/mm což je naprosto dostatečné rozlišení.  Potřebný točivý moment bude záležet na seřízení extrudéru a bude se muset otestovat.
Nový extruder má aktivní chlazení horní (studené) části pomocí 12V větráčku. Nicméně na rozdíl od populárního V3D V6 hot endu nemá zvlášť dobře vyřešené tepelné oddělení spodní  horké a vrchní studené části (heat-brake). Vnitřek vodicí trubičky má však teflonovou vložku a ta by podle všeho měla do značné míry fungovat jako tepelná izolace samotného vlákna, takže plast by se měl tavit až ve spodní kovové části těsně nad tryskou. Řešení s použitím teflonu však funguje pouze do cca 250°C, protože při vyšších teplotách se začíná teflon rozkládat. Pro plasty s vyšší tavicí teplotou (například Nylon či polykarbonát) to není dostatečné (pro nylon by to možná mohlo fungovat, uvádí se pracovní teplota hot-endu 240-260°C). Pro tyto účely jsem objednal čínskou napodobeninu celokovového hot-endu V3D V6, který bych rád vyzkoušel pro tyto materiály. Nejspíš pro novou tiskárnu nejdřív použiji hotový MK8 extruder pro otestování (s PLA či ABS plasty) a poté provedu upgrade na celokovový V3D hot end (bude potřebovat i jiný extruder) a MK8 bych výhledově přesunul na starého Průšu 2, až bude přecházet na 1.75mm plast.  

14. 8. 2017
Po několikerém rozhodování jsem se nakonec rozhodl pro stavbu Prusa i3 rework, verzi 1.5. Hlavní důvod je ten, že tento model je postaven na rámu pro Prusa i3 mk1, který mám koupený, takže daleko méně riskuji, že nám něco nebde pasovat. Trochu oříšek byl najít odkazy na .stl soubory pro tištěné části, protože jejich stránka na Thingiverse je zablokovaná. Nakonec jsem je našel na stránce:

https://www.reprap-france.com/support

mají tam též detailní návod na sestavení a oživení tiskárny, což je užitečné.  V tuto chvíli jsme v procesu tištění plastových dílů.  

jsme členy 3D hubs

V minulém týdnu jsme se oficiálně stali registrovaným uzlem portálu 3D hubs a budete-li mít zájem rádi pro vás něco na zakázku vytiskneme.  


Internetový portál 3D hubs zprostředkovává kontakt mezi majiteli a provozovateli 3D tiskáren a případnými zájemci o 3D tisk na zakázku.  V současné době sdružuje více než 13000 registrovaných tiskáren po celém světě.  Pokud má někdo zájem si nechat něco vytisknout, snadno najde zda se v jeho okolí nenachází lokální 3D tiskárna, kde by to bylo možné.

   Abychom se mohli připojit, museli jsme kromě jednoduché registrace demonstrovat, že skutečně dokážeme vytisknout předmět obstojné kvality.  To se provádí prostřednictvím simulované zakázky, na tisk malé figurky robota Marwina, který je maskotem portálu. Tento je potřeba následně vyfotografovat a fotografie odeslat k posouzení.

Figurka Marwina je poměrně malá, což je zřejmě záměr, protože se tak na ni nespotřebuje zbytečně moc materiálu a zároveň je v detailu dobře patrná kvalita tisku.  A i když se nejedná o úplně zákeřně obtížný tisk, vcelku dobře demostruje schopnosti tiskárny. Najdete na něm různé záhyby a převisy a malé ouško nahoře, které má při nedobře nastavené tiskárně tendenci se kroutit či rozpatlávat.

Navzdory tomu, že naše tiskárna je optimalizovaná na větší tisky spíše technického než uměleckého charakteru a její rozlišení je spíš nižší (připomeňme, že tiskneme tryskou o průměru 0.5mm s tloušťkou vrstvy 0.3mm), myslím, že jsme zvládli Marwina vcelku s vlajícími prapory.

Pokud byste si tedy od nás chtěli objednat něco k tisku, neváhejte a obraťte se na nás prostřednictvím našeho nového uzlu:

https://www.3dhubs.com/prague/hubs/ondrej-votava

 Ceny v ceníku 3D hubs berte s rezervou. Jelikož nejsme tak docela komerční tiskárna, rádi vytiskneme menší kousky za cenu materiálu plus symbolický honorář. Nebojte se zeptat. A mimochodem, pokud byste potřebovali pomoci s návrhem vašeho předmětu k tisku rádi pomůžeme a poradíme.

Když podložka nelepí

Na různých fórech o 3D tisku se toto téma vyskytuje poměrně často, a zdá se tedy, že je to jednou z Achylových pat našich domácích plastových továrniček na blbiny. Občas se prostě stane, že se tisknutý předmět v půlce uvolní a začne nám volně putovat po podložce. Nebo se nám začnou odlepovat a nadzvenávat růžky a celý předmět se vám nepěkně zkroutí. Je to protivné, zvláště když chcete tisknout větší, časově i plastově náročnější výrobky.  Dlouho jsem s tímto problémem bojoval a nedáno našel řešení, které velmi výrazně pomohlo.

Když jsem začínal před pár lety s tiskem na nevyhřívané podložce, čítal jsem často, že vyhřívaná podložka je jasným řešením - výrobky se přestanou kroutit a budou na podložce skvěle držet. Jenže jak se zdá, skutečnost je trošku složitější. Dnes má vyhřívanou podložku drtivá většina domácích 3D tiskáren (včetně té naší) a přesto se volání o pomoc u problémů s přilnavostí k podložce ozývá po internetu znovu a znovu.  A je zajímavé, že rady, které se z internetu ozývají zpět, nejsou dodnes tak jednoznačné, jak by si člověk myslel.

Následující řádky vycházejí z mojí vlastní zkušenosti a týkají se výhradně tisku pomocí plastu PLA, jelikož ABS jsem zatím nikdy nepoužíval. V některých bodech se zhruba všichni shodnou a i z mojí zkušenosti na nich opravdu záleží:

Každopádně záleží na dobrém nastavení výšky trysky nad podložkou při tisknutí první vrstvy. Podložka musí být perfektně rovnoběžná s pohybem tiskové hlavy. Výšku nastavuji tak, aby při pozici tiskové hlavy v nejnižší poloze byla tryska na tloušťku kancelářského papíru nad podložkou. To znamená, že když vložím proužek kancelářského papíru mezi podložku a hlavu a spustím tiskovou hlavu do nejnižší polony, musí prožek mírně drhnout, ale jít posunovat. Při tisku první vrstvy by měl plast vytvářet vlákno v průřezu sploštělé, nikoli kulaté (jak se vytlačuje do úzké štěrbiny mezi trysku a podložku. V žádném případě by nemělo být na podložku pokládáno z výšky (tryska by tedy neměla být výš než je její průměr). Kontrola a nastavení výšky trysky nad podložkou by se měla stát pravidelnou rutinou před tiskem, při troše praxe nezabere příliš času. 

Množství plastu hraje také důležitou roli pro adhezi k povrchu. Jednotlivá vlákna plastu by k sobě měla akorát přiléhat a spojit se tak v jednolitou plochu. Zároveň by se nemělo vytlačovat plastu víc, protože pak je povrch nerovný tryska ryje do již vytištěného plastu a v následujících vrstvách pak může tryska drhnout o nerovnosti v již zatuhlém plastu.  Je třeba si uvědomit, že množství vytlačovaného plastu je třeba optimalizovat pro každou novou várku plastu, kterou používáte. Stačí celkem malý rozdíl v průměru vlákna aby se znatelně změnilo množství vytlačeného plastu na jednotku jeho délky. Osobně mám pro každou roli plastu zvláštní profil nastavení v Sliceru, kde zohledňuji průměr a teplotu tavení toho kterého konkrétního plastu.  I různé barvy od téhož dodavatele se mohou v těchto parametrech znatelně lišit.

Teplota první vrstvy by měla být o trochu vyšší než u následujích vrstev, osobně používám cca 5°C rozdíl mezi první vrstvnou a těmi následujícími, což lze specifikovat ve Sliceru. Opět platí, že každý plast je trošku jiný a tiskovou teplotu je třeba pro něj optimalizovat. Teploty pro různé PLA plasty se mohou lišit i o více než 10°C.

Moje zkušenost je ta, že vyhřívání podložky NENÍ jednoznačné řešení pro odlepující-se tisky.  Dokonce bych řekl, že za určitých podmínek výrobky na studené podložce drží lépe než na vyhřívané.  Je fakt, že moje současná podložka má poněkud menší vyhřívací výkon, než bych si přál a jen obtížně ji zahřívám na obecně doporučovaných cca 70°C (pro PLA plast). Většinou pracuji při 55°C - 60°C a při těchto teplotách mi tisky opravdu držely špatně.  Vyhřívání však jednoznačně snižuje kroucení tisknutých předmětů a je dobré ho používat.

Modifikace povrchu pomocí PVA lepidla
Osobně mám smíšené zkušenosti s tiskem na čisté sklo. Libovolné leštění a odmašťování v mém případě nikdy nevedlo ke spolehlivé adhezi PLA plastu. A zajímavé je, že některé barvy PLA drží lépe než jiné, ale velký rozdíl to není. Při tisku na studenou podložku jsem dlouhou dobu používal roztok kalafuny v lihu pro zlepšení lepivosti povrchu, ale ani s ním to nebylo spolehlivé.  Na internetu je možné najít různé rady jak modifikovat povrch skla pro lepší adhezi. Mezi nimi dominují dvě metody: první je nasříkat podložku lakem na vlasy (levná varianta prý funguje nejlépe), druhá je natřít povrch PVA (Poly Vinil Alkohol) lepidlem, což je bílé vodou ředitelné lepidlo na dřevo a papír, dříve známé jako Herkules, dnes od mnoha různých výrobců. Před nedávnem jsem vyzkoušel tuto druhou metodu s výbornými výsledky, tak ji mohu doporučit ostatním (bez záruky). Sklo jsem rovnoměrně potřel vrstvičkou PVA lepidla mírně naředěného vodou. Když se naředí moc má tendenci na skle tvořit kapičky místo souvislé vrstvy, v tom případě zapněte vyhřívání podložky a trpělivně roztírejte lepidlo (stačí prstem, není to žádný hrozný jed) dokud nezhostne natolik, že vytvoří rovnoměrnou vrstvičku. Nechte dobře zaschnout a můžete tisknout. Při tisku na 55°C podložku drží tisky zatím zcela spolehlivě a to i celkem velké, které jsou obecně problematičtější.  Drží dokonce tak dobře, že po skončení tisku je toršku problém je odloupnout. Počkám až vychladne výrobek i podložka a potom s použitím mírné síly a různého kývání a kroutění tisk odloupnu. Zatím se vždy zadařilo pez poškození čehokoli vytištěný předmět uvolnit.  Velkou výhodou PVA nátěru je, že NENÍ POTŘEBA HO PO KAŽDÉM TISKU OBNOVOVAT.  Na mém prvním nátěru jsem již vytisknul cca 5 různých tisků a stále drží jako nový.



Lak na vlasy jsem nezkoušel, představa stříkání laku ze spreje v blízkosti ložisek a krokových motorů ve mě po pravdě řečeno vyvolává obavy.  Aplikace PVA je velmi jednoduchá a náklady v podstatě nulové (spotřeba pár kapek na podložku).



   s přáním mnoha zdařilých tisků Ondřej a Kryštof

účel tohoto blogu

Během léta 2012 jsme spolu se synem Kryštofem postavili 3D tiskárnu na základě informací otevřeného projektu RepRap. Jedná se o projekt, ve kterém účastníci sdílejí nápady a zkušenosti a díky tomu jde vývoj  kupředu.  Vždy když jsme během stavby narazili na nějakou překážku stačilo chvíli bádat po internetu a nalezl jsem buď přímou odpověď, nebo alespoň vodítko, které nakonec vedlo k vyřešení problému.  Bez této pomoci otevřené komunity bychom si tiskárnu nikdy nebyli schopni sami postavit.

Tak a teď mám pocit, že je řada na mě, abych taky alespoň malou troškou přispěl této komunitě.  Tento blog jsem založil, abych na něm publikoval své poznámky, které jsem si průběžně během stavby tiskárny psal. Bylo to původně čistě pro vnitřní potřebu, abych snadno dohledal co, jak a proč bylo uděláno. Napadlo mě, že něco málo z toho by mohlo být užitečné i pro další zájemce o stavbu RepRapu. Velkou většinu toho, co je zde uvedeno je již sice k nalezení jinde na internetu, spousta těch informací je však pouze anglicky a tak to pro někoho přece jen pořád může být trochu bariera. Takže z toho důvodu uvádím své poznámky v češtině, ve které je toho přece jen k nalezení podstatně méně. Pokud z toho něco bude k užitku, budu rád.