Наверняка многие из вас слышали о трёхмерной печати, и при этом большинство полагает, что это что-то из области высоких технологий, а потому очень сложное, дорогое и недоступное простым смертным. На самом деле всё гораздо проще, интереснее и доступнее. Каждый, кто пройдёт обучение на этом курсе, сможет собрать свой собственный бытовой 3D-принтер, открывая практически безграничные горизонты моделирования, прототипирования и создания эксклюзивных вещей.
В курсе будет продемонстрирован весь технологический процесс печати трёхмерных объектов. Вы узнаете, что такое 3D-модели и как их создают в редакторах трёхмерной графики, наглядно увидите, какими способами формируют объёмные фигуры 3D-принтеры, узнаете, из каких функциональных элементов состоят 3D-принтеры, поймёте, как работает управляющая электроника. Будет показано устройство, а также способы сборки и настройки персонального 3D-принтера, печатающего ABS пластиком.
Сертификат могут получить слушатели, набравшие больше 80% от максимально возможного количества баллов. При этом итоговый результат, представленный как 100 %, складывается из следующих составляющих: тесты к модулям 1, 2, 3, 4 и 7 дают 15 %, тесты к модулям 5 и 6 дают 20 %.
De la lección
Устройство и принцип работы трёхмерного принтера, печатающего методом послойного наплавления
Чтобы грамотно использовать, а тем более собрать свой принтер, надо сначала узнать, как он работает.
Старший преподаватель (Senior Lecturer) Кафедра квантовой электроники и фотоники радиофизического факультета (Department of Quantum Electronics and Photonics, Faculty of Radiophysics)
[БЕЗ_ЗВУКА]
[МУЗЫКА] Здравствуйте!
Я рад приветствовать вас вновь.
Мы уже много говорили о технологиях и механических составляющих,
но мозгом принтера является управляющая электроника.
О ней мы сейчас и поговорим.
Заодно я подробнее расскажу, чем же управляет эта самая электроника.
Наш принтер должен перемещать экструдер над поверхностью столика, выдавливая там,
где это необходимо, нагретую до строго определённой температуры пластмассу,
то есть принтеру надо совершать массу одновременных согласованных движений
согласно определённой программе.
За любые перемещения в пространстве в нашем принтере отвечают шаговые двигатели.
Они называются шаговыми, потому что умеют поворачиваться строго по шагам,
то есть на определённое количество градусов или часть градуса.
Для этого используется ротор — вращающаяся часть — из магнитного материала с зубцами.
Вокруг на неподвижной части расположены обмотки возбуждения.
Можно сказать, что это электромагниты — тоже с зубцами, обращёнными к ротору.
Определённые обмотки притягивают ротор в некоторых фиксированных положениях.
Эти положения подобраны таким образом, чтобы задействовать обмотки по очереди.
Ротор поворачивается при этом шаг за шагом,
ориентируясь в магнитном поле каждой следующей катушки.
Таким образом, электроника должна выставлять на обмотках электродвигателей
нужные напряжения и следить за датчиками температуры и датчиками выхода за рамки
допустимых координат.
Этим и занимается микроконтроллер.
Он достаточно умный для проведения подобных манипуляций, но,
к сожалению, недостаточно мощный.
Каждый шаговый двигатель может потреблять до целых двух ампер тока, поэтому, на
самом деле, микроконтроллер подаёт сигналы драйверу шагового двигателя, то есть
согласующей микросхеме, которая уже в свою очередь подаёт питание на сами двигатели.
Датчики же можно присоединить к микроконтроллеру непосредственно.
Всеми этими действиями должна управлять программа,
она находится внутри микроконтроллера.
Перепрограммировать микроконтроллер под печать каждого нового объекта
было бы неудобно.
Поэтому объект задаётся сценарием на специальном языке для станков с числовым
программным управлением, так называемом G-кодом.
Этот сценарий и используется программой микроконтроллера.
Но как тогда сообщить принтеру нужный сценарий для печати нужного объекта?
Есть два варианта.
Первый — это передать команды G-Code с компьютера через интерфейс USB,
второй — записать сценарий на сменный носитель,
SD-карточку, и вставить её в принтер.
Первый вариант достаточно экономичный с точки зрения конструирования,
ведь интерфейс USB уже есть у стандартного микроконтроллера, и вы можете максимально
гибко управлять своим принтером вплоть до отправки ему определённых команд G-Code.
Но вам нужно всегда держать рядом с принтером компьютер и задействовать
его на всё время печати объекта.
В этом плане второй вариант несколько дороже и сложнее в реализации,
ведь вам надо присоединить к принтеру гнездо для подключения карты памяти,
табло для отображения содержимого карты
и статуса принтера и кнопки для управления устройством.
Но результат того стоит: вам не надо занимать под печать целый компьютер,
весь процесс становится автономным, модель у вас хранится в самом принтере,
хотя и на сменном носителе.
Обратите внимание,
что возможность управлять принтером с компьютера остаётся в любом случае,
но если вы хотите печатать модели с карты памяти, учтите, что вам понадобится
соответствующее устройство чтения записи для подключения карты к вашему компьютеру.
Конкретная конфигурация электроники принтера учитывается микропрограммой его
контроллера, то есть для разных конфигураций вам понадобятся разные
варианты микропрограммы, которые надо будет поместить в микроконтроллер,
а вот сценарий G-Code будет определяться механическими характеристиками вашего
принтера, такими как диаметр сопла экструдера, максимально допустимая
скорость его перемещения, температура плавления пластика,
который вы выбрали в качестве расходного материала, его диаметром и так далее.
Такое разделение особенно удобно в условиях эксплуатации реальных принтеров.
Итак, теперь вы знаете, как управляющая электроника, собственно,
управляет принтером, и что такое G-Code.
В качестве задания для самостоятельной работы подумайте,
почему в шаговом двигателе катушки у нас расположены в четырёх группах,
на которые отдельно можно подавать питание,
а ротор поворачивается на величину порядка одного градуса?
Ну а я на этом прощаюсь с вами до следующей лекции,
на которой мы подробно с вами рассмотрим метод послойного наплавления.
Explora nuestro catálogo
Inscríbete de manera gratuita y obtén recomendaciones personalizadas, actualizaciones y ofertas.
Николай Георгиевич Булахов (Nikolay G. Bulakhov)Старший преподаватель (Senior Lecturer)
