Обновление линейки 3D принтеров Prusa i3 Steel и Bizon. Версия V2

За последние пару лет на рынке появилось большое количество бюджетных 3D принтеров. Китайцы штампуют их тысячами, пытаясь любыми способами удешевить продукт, но часто забывая про качество самого принтера. Каждый месяц мы ремонтируем вагонами эти “чудо” устройства. Несмотря на всю нашу любовь что-нибудь заколхозить усовершенствовать, наши братья из поднебесной переплёвывают нас, заставляя каждый раз удивляться их “ноу-хау”. Вся эта погоня за “фишками” и уменьшением себестоимости принтера ведет к бесконечному числу недоработанных аппаратов низкого качества… Но, статья далеко не про это…

Мы хотим Вам напомнить о классике, проверенной временем... о стальном 3D принтере Prusa i3 Steel. За все время работы, мы пришли к выводу: если клиенту нужна рабочая лошадка, которая будет больше печатать, чем ремонтироваться, то принтера лучше не найти в соотношении цены-качество.

Интересный факт:

Если принять, что один 3D принтер Prusa i3 Steel = 1 лошадиной силе, и сложить все отгруженные и собранные нами принтеры, то данной мощности хватит, чтобы обогнать Bugatti Veyron

Имея достаточное количество отзывов наших клиентов, мы решили обновить модельный ряд 3D принтеров Prusa i3 Steel. В данной статье мы постараемся подробно рассказать и показать, что конкретно было изменено. В конечном итоге, изменения коснулись практически всех частей принтера: была улучшена рама, механика, электроника, экструдер… но не будем спешить, а пройдемся по каждому пункту подробнее.

---

Стальная рама

Как уже всем известно, рама у данных моделей (Prusa i3, Bizon) выполнена из стали толщиной 3 мм и покрашена порошковой краской. Никакой фанеры, никакого акрила! Забудьте про это!

Пожалуйста не покупайте принтеры из акрила, мы уже устали переделывать ваши принтеры, под стальные рамы… Хотя… Нет! Покупайте из акрила и ждем Вас среди наших клиентов на ремонт! :) Скидка по промокоду “отремонтируй меня”

В новой версии принтеров, металл остается, но меняется сама конструкция рамы. Чем она лучше? А вот чем:

1. Корпус стал жестче
2. Принтер быстрей и удобней собирается
3. Процесс обслуживания стал еще удобнее (сделали беспроблемный доступ к основным узлам принтера)
4. Область печати по высоте увеличилась до 270мм! 
5. Эстетичный внешний вид 

Это общие слова, которые не показывают сути, поэтому ниже приводим подробную информацию.

Ниже будут картинки в духе: "было так" и "вторая картинка-теперь так", картинки будут другие, это для понимания

Основное ребро жесткости

В старой версии корпуса данного ребра не было, вместо него были дополнительные детали, которые соединяли переднею пластину с боковинами. “А что на счет задней пластины?”- спросите Вы. В новой модели корпуса, ребро идет по периметру, добавляя жесткость ко всему основанию. И что не мало важно - данные ребра легче собирать, что безусловно является плюсом!

Итого +1 к жесткости и + 1 к удобству сборки

Деталь-держатель двигателя Z

К этой детали крепится шаговый двигатель оси Z и вал. В старой версии данный модуль собирался из 3х частей, что не очень удобно. Мы решили сократить количество деталей без потери функционала и жесткости. Теперь данный модуль собирается в разы быстрей!

Итого +1 к удобству сборки

Деталь-держатель двигателя Y

В старой версии принтера, данный модуль собирался из двух пластин, между которыми необходимо было делать проставки в виде стоек (или напечатанной детали), после чего нужно было закрепить на нем двигатель и зубчатый шкив… если честно… времени это занимало немало и нервов порой также… Но мы исправились и переделали модуль, теперь он собирается гораздо быстрей и без всяких проставок, а зубчатый шкив регулируется без снятия двигателя целиком. И еще один плюс к этому: добавлено ребро жесткости.

Итого: +1 к жесткости, +1 к удобству сборки, +1 к удобству использования

Фиксатор валов Z

Валы по оси Z вставляются сверху до упора в пластину, и что бы они не “болтались” их необходимо жестко зафиксировать. Раньше для этих целей у нас использовался винтик, он прижимал вал… это тоже оказалось не очень удобно и не практично, поэтому мы заменили данный механизм на пластинку, которая сверху намертво фиксирует вал.

Итого: +1 к удобству сборки

Держатель катушки

Держатель катушки был достаточно простой, но удобный. Единственное на что обращали внимание клиенты в старой версии - это то, что слегка “шатался” держатель, потому что крепился он в одной точке. Мы исправили это.

Итого: + 1 к удобству использования

Верхняя пластина

В старой версии было две одинаковых пластины, в которых фиксировались валы.

 В новой мы решили сделать одну длинную, которая добавляет жесткости верхней части рамы.

Итого: +1 к жесткости

Крепление концевика X, Y и Z

Добавили возможность беспроблемной установки оптических концевых выключателей по всем трем осям X, Y и Z. Для чего? Теперь настройка зазора между столом и соплом стала точнее и удобнее. А по осям X и Y улучшили надежность "парковки" в целом. Еще один немаловажный плюс парковка по всем осям стала бесшумной. 

ОСЬ X

ОСЬ Y

ОСЬ Z

Итого: + 1 к функционал +1 к надежности

Крепление двигателя X

В старой раме двигатель оси X крепился через стойки, что не очень удобно и так же, как и с креплением оси Y, фиксирование и регулировка зубчатого шкива вызывали ряд неудобств. Мы изменили данный модуль: теперь двигатель вплотную прижимается к пластине и без особого труда намертво фиксируется.

Итого: +1 к удобству сборки

Натяжитель ремня оси X

Для оси Y натяжитель ремня мы давно уже сделали, и он успешно функционирует. Но нас часто спрашивали про ось X: “А как же там натягивать ремень?” В то время, как для оси Y натяжитель критически важен, потому что сама каретка и стол довольно тяжелые, на оси X натяжка ремня не обязательна, в виду его слабого растяжения…проще было со временем его "перенатянуть" или вовсе заменить. В новой версии мы все-таки решили добавить этот функционал. Теперь натяжку ремня можно осуществить перестановкой шагового двигателя чуть правее, для этого были добавлены овальные прорези для фиксации движка в разных положениях.

Итого: +1 к функционалу

Крепление гаек оси Z

Были переработаны каретки оси X (левая и правая), а именно деталь, на которой фиксировалась гайка винта. Теперь пластина крепиться всей плоскостью и через большее количество точек, что обеспечивает “лучшую” перпендикулярность, нежели в старой версии.

Итого: + 1 точности

Фиксация валов оси X

Очень важное изменение произошло в способе крепления валов оси X. В старой версии, они зажимались с помощью винтов, которые вкручивались в резьбовые заклепки. Данный способ имеет право на жизнь, но были случаи, когда резьбовые заклепки выходили из строя и приходилось их менять. Собственными силами без соответствующего инструмента заклепать их не представлялось возможным, поэтому мы изменили каретки таким образом, чтобы валы фиксировались прижимными пластинами.

Итого: +1 к жесткости и + 1 к удобству сборки

Выводы по раме

Благодаря всем изменениям в конструкции корпуса, принтер стал еще надежней, удобней в эксплуатации, а за счет жёсткости каркаса качество печати стало еще лучше!

---

Линейные подшипники

3D принтеры модельного ряда Prusa почти все собирались и собираются на обычных линейных подшипниках типа lm8uu/lm10uu и крепились на обычных стяжках, из-за этого у многих возникали вопросы по поводу надежности всей этой системы. В новой версии принтера, мы решили исправить это.

Подшипники по всем трем осям мы заменили на модули с линейным подшипником. Теперь все подшипники крепятся с помощью винтов,полностью исключая стяжки.

Что это дало?

• Жёсткость всей системы в целом;

• Надежность (стяжки при транспортировке могли лопнуть);

• Привлекательный внешний вид.

В следствии чего мы добились улучшения качества печати и смогли увеличить скоростные характеристики принтера.

Итого: +1 к жесткости, + 1 к удобству сборки

---

Экструдер

Долгое время в нашей линейке 3д принтеров использовался напечатанный из PETG пластика корпус для экструдера, в который устанавливался E3D хотенд. Решение достаточно простое и хорошее, мы без проблем печатали всеми видами пластиками начиная от PLA и ABS, и заканчивая всевозможными гибкими материалами. К нам периодически приходили пожелания усовершенствовать данный узел, и мы приняли решение, что пора менять старый экструдер на новый.

Теперь вся наша линейка 3D принтеров Prusa i3 Steel и Bizon будет укомплектована экструдерами bondtech с их системой Dual Drive. Наверняка вы уже слышали про них, если нет, давайте разберемся почему о bondtech так много говорят и в чем их преимущество.

Основные плюсы:

• Система Dual Drive состоит из двух зубчатых шестеренок, которые одновременно толкают пластик – это благоприятно сказывается на качестве печати и скоростных характеристик принтера.

• Наличие редуктора с передаточным соотношением 3:1 увеличивает тяговое усилие экструдера.

• Направляющий канал от протягивающего механизма до хотенда предотвращает изгиб или запутывания прутка.  Это повышает надежность печати гибкими или «скользкими» филаментами вроде полиуретановых эластомеров или нейлона

• Корпус выполнен из литьевого пластика - больше никаких печатанных деталей! Ничего не поломается и не износиться.

• Сцепление шестерней с пластиком регулируется винтом, пропущенным через подпружиненный рычажок, который служит для развода механизма и быстрой замены прутка.

К минусам можно отнести его дороговизну и “невидимость” подачи пластика, все происходит под закрытым корпусом, но это все мелочи по сравнению с преимуществами, которыми он обладает.

Если подвести итог по экструдеру, то однозначно можно сказать, что переход на extruder bondtech является ощутимым скачком в усовершенствования 3D принтера. Печать стала намного проще, брака стала меньше, а обслуживание быстрее.

Крепление экструдера

В старой версии рамы экструдер крепился с помощью двух винтов к задней части шагового двигателя. Предварительно нужно было выкрутить винты из двигателя.

Данное решение вызывало вопросы у наших клиентов, неудобство монтажа и крепление только в двух точках – “минусы” данного крепления.

В новой версии принтера мы решили доработать этот момент и внесли несколько правок:

1. Экструдер теперь крепиться к металлической пластине с помощью 4 винтов, которые располагаются на фланце спереди.

2. Облегчили каретку экструдера для того, чтобы уменьшить отрицательное влияние массы каретки на печать.

---

Электроника

Плата управления

Долгое время в своих принтерах мы использовали связку Arduino mega 2560 + ramps 1.4, так называемый “бутерброд”. Это отличная электроника, проверенная временем, но которая также обладает рядом недостатков. 

 

Было принято решение перейти на интегрированную плату MKS GEN L V1.0. Какие преимущества данной платы перед связкой ардуино и рампс?

• Вместо двух плат мы имеем одну аккуратную плату управления (правда немного больше по размерам, но это не страшно);

• Все разъемы равномерно разнесены по всей плате, что в свою очередь упрощает процесс подключения;

• Более качественная сборка;

• Дисплей можно без проблем подключить напрямую к плате, не используя дополнительный шилд.

В данном случае смена управляющей платы не несет за собой улучшение качества печати 3D принтера, но значительно облегчает процессы обслуживания и эксплуатации принтера.

Дисплей

В старой версии принтера мы использовали стандартный LCD дисплей RepRapDiscount Smart Controller. 

В версии V2.0 мы решили использовать другой дисплей - MKS Mini 12864. В чем же преимущество?

• Теперь слот для SD карты располагается не сбоку, а спереди, что в свою очередь повышает удобство работы с принтером;
• Поддержка русского языка;
• Надежность и стабильность работы в целом.

---

Подшипники для ремня

По осям X и Y используется зубчатый ремень, который приводится в движение шаговым двигателем с зубчатым шкивом. С противоположной стороны ремень фиксируется радиальным подшипником. В старой версии использовались обычные подшипники серии ZZ, и при не точной сборке, ремень мог съезжать в сторону.

Мы исправили это, заменив подшипники на зубчатый ролик с фланцами, теперь ремень идеально перемещается в своей плоскости и никуда не соскальзывает. 

---

Концевик оси Z

Концевой выключатель по оси Z является одним из значимых узлов 3D принтера, так как от него напрямую зависит точность выставления зазора между соплом экструдера и столом. В старой версии принтера мы использовали механический концевой выключатель… скажем так... повторяемость у него не самая хорошая…

В новой версии мы это исправили и поставили оптический концевой выключатель!

Что это дало? Теперь нет необходимости перекалибровывать принтер, мы его настраиваем один раз и больше его не трогаем! Все просто! Оптический концевой выключатель имеет отличную повторяемость и точность.

---

Кожух для электроники

В предыдущей версии электроника крепилась к задней части рамы 3д принтера. Вся электроника и провода были “на виду”, это конечно же не страшно и на качество печати никак не влияет…

Но мы решили добавить дополнительные детали, которые по максимум прячут электронику от глаз пользователя, тем самым делая внешний вид более эстетичным. Ко всему прочему, усовершенствовали обдув плат, чтобы избежать, перегрев драйверов и транзисторов.

---

Увеличенная рабочая область

Мы решили увеличить рабочую область по высоте (ось Z). Теперь 3D-принтер Prusa i3 Steel имеет рабочую область 200x200x270 мм, в отличии от предыдущей версии высота увеличена на 50 мм. (200x200x220 мм).

---

Возможность апгрейдить принтер

Часть 3D-печатникам не хватает дополнительных "плюшек" в 3D принтере. Кто-то хочет светодиодную подсветку, кому-то нужна автокалибровка стола.. Какой же выход? Мы заранее предусмотрели все необходимые крепежные отверстия под разные датчики и модули 3D-принтера. Вам не придется "колхозить" и выдумывать как и где закрепить,например, датчик окончания нити. 

Здесь мы приведем список того, что можно без особых усилий установить на принтер, а более подробно остановимся в следующих статьях

• Датчик автокалибровки стола

Благодаря датчику автокалибровки, Вам не придется больше калибровать зазор между соплом и столом, а все неровности печатной поверхности будут автоматически компенсироваться программой.

• Закрытая камера

Наличие закрытой камеры позволяет без проблем печатать материалами, которые обладают высокой усадкой, например ABS

• Датчик окончания нити

Простой, но функциональный механизм автоматически ставит 3D принтер на паузу, когда закончится пластик

• Трапецеидальные винты

Установка трапецеидальных винтов, вместо шпилек, позволит добавить еще больше жесткости принтеру  и сделать ход оси Z более плавным.

• Подсветка

На корпусе предусмотрены все необходимые монтажные отверстия, что бы вы без проблем смогли установить RGB светодиодную подсветку на 3D принтер.

• “Тихие”драйвера с микрошагом 1/256

Благодаря возможности замены драйверов на плате, вы всего за несколько минут сможете заменить стандартные драйверы A4988 на TMC 2208, что обеспечит более тихую и плавную работу 3D принтера.

• Чистящий фильтр

Фильтр позволяет убирать всю пыль, которая оседает на пластике, тем самым исключая засоры в сопле печатающей головки.

---

Выводы

Подведем итоги, мы внесли многие изменения в разные узлы 3D принтера:

• усовершенствовали раму;

• заменили экструдер;

• поменяли концевые выключатели на более точные;

• заменили подшипники для ремня;

• поменяли электронику и  провели ряд других незначительных изменения.

Что все это дало?

Плюсы:

• 3D принтер стал собираться быстрей;

• Увеличилась жесткость принтера;

• Увеличилась отказоустойчивость;

• Обслуживать принтер стало гораздо удобней, а как следствие и быстрей;

• Улучшилось качество печати;

• Увеличились скоростные характеристики принтера (за счет улучшения конструкции рамы и экструдера);

• Внешний вид стал более эстетичным;

• Область печати по оси Z стала 270мм!