Подробный обзор 3D-принтера Bizon 2

Несколько лет назад мы выпустили 3D принтер Bizon с увеличенной областью печати 300x300 мм. Данный принтер создавался как бюджетная альтернатива дорогим 3д принтерам с большой областью печати. Бизон проектировался на базе всеми известного принтера Prusa i3 Steel. Полностью стальная рама, надежная электроника и простота использования позволила обрести такую большую  популярность. 

Одним из факторов, который мог остановить клиента в приобретении данной модели, являлся так называемый "дрыга-стол", если кто не знает, это когда платформа для печати  по оси Y во время печати непрерывно двигается... Другой вариант, это когда платформа во время печати неподвижна, а опускается только во время смены слоя. Данная схема 3д принтера имеет объективные преимущества, по сравнению с "дрыга-столом".

Мы решили выпустить новую линейку 3D принтеров с областью печати 300x300 мм под названием Bizon 2. Новый корпус, новая кинематика, новые направляющие, новая электроника и больше никакого подвижного стола. Это абсолютно новый принтер, который был спроектирован на основе нашего накопленного опыта и опыта других пользователей. Мы постараемся максимально подробно рассказать о всех узлах принтера, показать его сильные и слабые стороны. 

 

---

Технические характеристики Bizon 2 

Версия V1.2 (обновлено 01.08.2019)

Параметры печати Технология печати: FDM (Fused Deposition Modeling) Область печати: 300х300х400 мм Высота слоя: 20 - 600 мкм (0.02-0.6 мм) Скорость печати: рекомендуемая 40 - 120 мм/с Обдув модели: двухсторонний Подогреваемая платформа: максимальная температура 120° С Закрытая камера (опционально, за доп. плату) Автоматическая калибровка стола (опционально, за доп. плату) RGB подсветка управляемая через дисплей+световая индикация состояния принтера (опционально, за доп. плату)	Параметры экструдера Количество печатающих головок: 1 Диаметр сопла: 0.4 мм (возможность установки 0.2-0.8 мм) Диаметр пластиковой нити: 1.75±0.1 мм Максимальная температура печати: 350°C* Используемый материал печати: ABS, PLA, PETg, HIPS, PVA,NYLON, FLEX, RUBBER, WOOD, PP и др Система Dual Drive
Программное обеспечение ПО: Repetier-Host, Slic3r, Cura, simplify3D Совместимость с ОС: Windows, Mac OS, Linux	Интерфейсы Порт USB SD Card
Электроника Тихие и точные драйвера ШД с микрошагом 1/256 (TMC) Работа в сетях: 220 В±15% 50Гц Максимальная потребляемая мощность: 600 Вт	Механика Корпус выполнен из композита 4 мм усиленный металлическими уголками Рельсовые направляющие оси X и Y Цилиндрические направляющие оси Z Передача оси Z – ременная

---

Корпус

Алюминиевые композитные панели

Когда мы приняли решение о создании принтера Бизон 2, то думали, что надо сделать корпус из металла, как на первом бизоне... чтобы было надежно и жестко... Но после раздумий и обсуждений, пришли к выводу, что это будет чересчур... огромный вес и чрезмерная жесткость для персонального 3д принтера не нужна. Так что тогда использовать? Акрил сразу исключили из возможных вариантов... мы уже столько этих китайцев отремонтировали из акрила, что на него смотреть даже не хочется... Фанера? Тоже нет - этот материал не эстетичен, без обработки легковоспламеняемый и горючий, недостаточно жесткий. Было решено использовать алюминиевые композитные панели толщиной 4 мм. Если кто не знает что это такое, то это панели состоящие из двух предварительно окрашенных алюминиевых листов толщиной до 0,5 мм, между которыми располагается средний слой - полимерная композиция на основе полиолефинов.

 

Давайте выделим основные плюсы алюминиевого композита:

• Достаточно легкий по сравнению с металлом;
• Имеет необходимую жесткость для каркаса 3D принтера;
• Повышенная огнестойкость;
  
• Большая палитра цветов;
• Долговечность лакокрасочного покрытия;

К минусам можно отнести высокую стоимость панелей. 

Металлические уголки

Первые версии Bizon собирались с помощью "шип-пазов" и прижимались винтом,  в новой версии принтера мы отказались от данной затеи и решили использовать металлические уголки. Также для большей жесткости мы добавили дополнительные металлические детали, в частности под опоры для рельс.

Планка оси X и каретка стола Z

Планка оси X изготовлена из стали 5 мм с дополнительными вырезами для уменьшения веса. Каретка также изготовлена из металла, но уже толщиной 3 и 2 мм, она поставляется сразу в сборе и сваривается непосредственно на производстве, благодаря чему она получается очень жесткой и при печати не "гуляет" 

---

Кинематика 

За основу взята кинематика CORE XY, которая зарекомендовала себя, как одна из самых лучших для 3D-принтеров. Схематично данная система выглядит так

 

В отличии от H-bot здесь используется два ремня и другая схема крепления, что очень важно если область печати большая, так как в кинематике h-bot присутствует перекос балки оси X. Это очень важный момент, на который стоит обращать внимание при выборе 3D принтера. 

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! В классическом исполнении (как все привыкли видеть), ремни идут на разных уровнях, что не очень удобно с технической точки зрения. Мы исправили этот момент, и у нас ремни идут на одном уровне, но есть перехлест ремней под дисплеем.

Рельсовые направляющие

В качестве линейных направляющих мы используем рельсы MGN-12  с удлиненной кареткой. Здесь очень тщательно нужно подойти к выбору поставщика данных рельсовых направляющих, так как некачественные рельсы могут привести к ухудшению качества печати. Мы работаем только с проверенными поставщиками, которые зарекомендовали себя с лучшей стороны, поэтому данной проблемы в нашем принтере не наблюдается, но это очень важный момент и не могли не обратить на это внимание.

 

Ремень

Как мы уже сказали, в core XY используется два ремня и так как область печати у нашего бизона 2 достаточная большая (300x300 мм) то и ремни соответственно будут длинными, и что бы уменьшить эффект растяжения ремня, мы используем не стандартную ширину 6 мм, а увеличенную - 10 мм (тип ремня GT2), это позволяет улучшить качество печати и избежать нежелательных дефектов. 

---

Ось Z. Исключаем воблинг

Всеми нелюбимая проблема, которая встречается повсеместно - воблинг по оси Z. Дефекты, которые появляются во время печати связанны в основном с кривым винтом... Найти очень качественные и ровные винты очень сложно и на первый взгляд винт может быть визуально "идеальным", но на деле далеко нет... Какой же выход? 

Ременная передача

Мы решили использовать ремень по оси Z, но не просто пустить ремень по кругу, а используя систему полиспаст. Схематично данную систему можно посмотреть на фото:

 

Данное решение уже было использовано и в других 3D принтерах, мы внесли ряд дополнений, которые позволили улучшить систему в целом. 

• Вместо обычных ремней шириной 6 мм, мы взяли 10 мм, что бы уменьшить эффект растяжения ремней и тем самым не ухудшалось качество печати;
• Вместо обычно шагового двигателя nema 17, мы поставили шаговый двигатель с редуктором. Для чего? Во первых увеличили тяговое усилие, теперь никаких пропусков шагов по Z. Во вторых одна из проблем данной системы была в том, что при отключении питания стол под действием силы тяжести резко отпускался (падал) вниз и ударялся об основание... у нас за счет редуктора стол остается на месте. 

Ход на ремне с использованием системы полиспаст очень тихий и плавный, что благоприятно сказывается на качество печати. А так же использование полиспаста позволяет:

• "выиграть" в 2 раза по силе;
• удвоение точности в два раза по оси Z.

Металлическая каретка

Также надо не забыть, что напрямую на качество печати влияет жесткость платформы Z (куда крепиться нагревательный стол). Что бы стол получился достаточным жестким, мы его сделали из металла с ребрами жесткости и собирается он не с помощью винтов, а все детали свариваются непосредственно на производстве. Мы предусмотрели на нем технологические вырезы, что бы уменьшить вес каретки, тем самым получили очень жесткий и легкий стол. 

Для чего мы все это сделали?

• Исключили вибрации стола при печати;
• Достаточная жесткость позволяет столу не деформироваться при большом весе печатаной детали.  

Всё это позволяет улучшить качество печати и уменьшить количество брака.

Перфорированная алюминиевая пластина

Силиконовый нагревательный стол приклеивается к металлической пластине, для уменьшения веса мы используем алюминий, и для уменьшения эффекта "расширения и искривления" под действием температуры, по всей площади мы сделали специальные отверстия, и тем самым немного уменьшили еще вес всей платформы. 

Регулировка стола

Для точной регулировки стола предусмотрено 8 точек крепления по краям платформы и 1 точка крепления в центре стола. Для чего? Стол в бизон 2 достаточно большой (300x300 мм) и что бы исключить возможную кривизну пластины, мы предусмотрели дополнительные точки крепления.

  

Направляющие валы

В комбинации с металлической кареткой мы используем толстые направляющие валы диаметром 16 мм и удлиненные модули с линейным подшипником SC16LUU. Все это добавляет еще больше жесткости  каретке.

---

Электроника

Управляющая плата

В качестве управляющей платы мы используем всеми известную  MKS GEN L. Надежная, компактная и многофункциональная плата справляется со всеми своими задачами, которые от нее требуются. Данная плата поддерживает все основные драйвера: A4988, DRV8825, LV8729, TMC итп. При выходе из строя одного из драйверов, вы без проблем сможете заменить его на новый всего лишь за минуту!

• Драйвера на осях X и Y - TMC 2208
• Ось Z и экструдер - A4988

Обратите внимание! По согласованию с клиентом мы можем поставить электронику 32 бита и любые комплектующие.

Нагревательный стол

Чтобы без проблем печатать всеми видами пластика, необходим подогреваемый стол. Он должен удовлетворять следующим требованиям: 

• Быстро набирать рабочую температуру;
• Надежный (дорожки не должны перегорать со временем);
• Равномерность прогрева по всей площади;
• Хорошо держать температуру.

Всем этим требованиям соответствует силиконовый нагревательный стол + алюминиевая пластина. И чтобы стол грелся достаточно быстро и был надежным, он должен питаться от сети 220В через твердотельное реле. 

Концевые выключатели

Здесь все просто, мы отказались от механических концевых выключателей и перешли на оптические (ось X и Y) и индуктивный (ось Z).

Дисплей

LCD дисплей MKS Mini12864 небольших размеров с широким набором функций и удобным интерфейсом.

• Дисплей оснащен слотом для SD карточки, что позволяет запустить печать без подключения 3D принтера к компьютеру.
• Простой и самое главное - надежный. 
• Поддерживает русский язык. 

---

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 в новой версии 3D принтера Bizon 2 будет поставлен данный экструдер.

Теперь на всей нашей линейке 3D принтеров Prusa i3 Steel и Bizon будут идти экструдеры типа bondtech с их системой Dual Drive. Наверняка вы уже слышали про них, если нет, давайте разберемся почему о bondtech и других подобных экструдерах 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! 

• 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 типа bondtech является ощутимым скачком в усовершенствования 3D принтера. Печать стала намного проще, брака стала меньше, а обслуживание быстрее. 

---

Направленный двухсторонний обдув модели

Обдув модели — очень важная составляющая любого 3Д принтера, без качественного обдува не получиться добиться максимального качества печати.  Ниже мы приведем те главные моменты, на которые стоит обратить внимание:

• Мы используем вентиляторы с двух сторон. Что бы поток воздуха поступал равномерно по всей печатной области.
• Использование шарикоподшипниковых вентиляторов, благодаря чему сводиться минимум шумов и увеличивается срок службы.
• Направляющие обдува сделаны таким образом, что бы поток воздуха не попадал на сопло, а направлялся прямиком на модель.
• Корпус обдува полностью сделан из металла, что исключает возможность его поломки.
• Крепление обдува сделано таким образом, что бы снятие и его установка не занимало более 30 сек.

---

Отсек для электроники

Вам может показаться немного странным отдельным пунктом выделить отсек для электроники... Данное решение больше всего оценивают клиенты, которые уже сталкивались с обслуживанием и ремонтом 3D принтеров и сейчас мы постараемся это объяснить.

У большинства 3Д принтеров электроника спрятана снизу под кожухами, и доступ к ним затруднителен. И иногда, а порой часто (когда клиенты сами собирают 3D принтеры на наших корпусах) необходим непрерывный доступ к электронике, и поверьте, "вертеть" его туда-сюда  занятие не из самых приятных... Поэтому электроника размещена на задней стороне принтера под аккуратной и красивой дверцей на петлях. Доступ к электроники осуществляется всего за несколько секунд.

У вас конечно может возникнуть вопрос: зачем лезть в принтер, если вы его приобрели полностью рабочим? Тут конечно вы правы, данная "фишка" скорей всего Вам не понадобиться, но бывают такие моменты, когда вы например хотите добавить дополнительный функционал (например автокалибровку стола) или поменять драйвер... все это упрощает вашу жизнь. А если вы собираете с нуля 3д принтер на нашем корпусе бизон 2, то поверьте, что расположение электроники сзади сохранит огромную часть ваших нервов. 

---

Закрытая камера

Чтобы печатать некоторыми видами пластика, которые обладают повышенной усадкой, например ABS, необходима закрытая камера. Благодаря закрытой камере, внутри "устаканивается" оптимальная температура для того, чтобы пластик не деформировался и не отлипал от стола. 

Мы предусмотрели в нашем корпусе возможность без особых усилий установки закрытой камеры. Как это реализовано? На корпусе предусмотрены отверстия, с помощью которых вы сможете закрепить панели (например из оргстекла) на левой и правой стенке, а так же отверстия для дверных петель передней дверки. Сверху мы сделали дополнительный кожух из оргстекла, который легко снимается и устанавливается при необходимости.