Sestavil jsem vlastní 3D tiskárnu založenou na open hardware RepRap tiskárně Rebelix X2 s vlastními přizpůsobeními. Tiskárna se skládá z plastových dílů vytištěných na obdobné tiskárně (využil jsem k tomu tiskárnu na ČVUT), standardních hliníkových profilů, nerezových tyčí a kupy šroubků a matiček.
Jak to funguje? Hlavní částí celého ústrojí je vozík s tryskou, který se může pohybovat pomocí motorů horizontálně doleva a doprava, to celé je namontováno na rameni, které se opět pomocí motorů může pohybovat nahorů a dolů. Pod vozíkem se nachází vyhřívaná deska, která se může pohybovat dopředu a dozadu. Všechny tyto pohyblivé části tedy zajišťují to, že se tryska může pohybovat ve všech 3 osách.
Nahoře je držák s cívkou plastové struny. Struna je zavedena přes podávací ozubené kolo do trysky. Toto motorem ovládané ozubené kolo podle potřeby tlačí strunu do trysky. Na konci trysky je tepelné tělísko, které špičku trysky dokáže nahřát na cca 250°C. Tím plast změkne, vyteče spodním otvorem trysky o průměru cca 0.3mm ven a tím se nanese na cílový objekt.
Nanášení plastu probíhá ve vrstvách. Nejdřív se vykreslí průžez první vrstvy přímo na vyhřívanou desku, pak se tryska posune o kousek výš a na předchozí vrstvu se nanese další průřez. Takto se to opakuje, dokud není celý objekt hotový.
Celý proces je řízený Arduinem, s rozšiřující deskou zvanou RAMPS. Arduino je prakticky procesor s nahraným softwarem, RAMPS je destička, která umožňuje připojit k arduinu motory, display, tepelná tělíska, vyhřívanou desku, teplotní čidla a další potřebný hardware.
Co se týče softwaru, zvolil jsem open soruce projekt Repetier-firmware, protože nabízí konfiguraci firmwaru pomocí přehledné webové aplikace. Člověk si tak pohodlně v přehledném menu nakliká jaké hardwarové vybavení má právě jeho tiskárna a jako výsledek si stáhne již nakonfigurovaný software (v podobě kódu), který se už jen zkompiluje na nahraje do arduina.
Účelem firmwaru v tiskárně je číst z SD karty soubor s tzv. GCode instrukcemi a ty postupně vykonávat. Instrukce by v lidské řeči vypadali přibližně takto:
- Jeď tryskou na souřadnici 0,0,0
- nahřej trysku na 250°C a čekej dokud se nenahřeje
- Popojeď tryskou o 60mm doprava a 70mm dozadu rychlostí 20mm/s
- Popojeď tryskou o 5mm doprava, o 3mm dozadu rychlostí 20mm/s a cestou vytlač 2mm plastu
Firmware toho sice zvládá spoustu (čte z karty, hlídá teploty a vyhřívání, zobrazuje informace na displayi...) ale vše se točí jen kolem vykonávání sady instrukcí ze souboru. Instrukce pro tiskárnu musí připravit jiný software, tzv slicer. Tam teprve přichází ta velká kouzla. Slicer vezme 3D objekt vytvořený v počítači (běžně se používá formát stl) a převede jej na onen GCode. Já používám opět opensource program jménem Slic3r.
Všechny mnou použité díly s cenou a s odkazem na prodejce jsem sepsal do Google docs tabulky (viz odkazy níže). Některé díly jsem si upravil k obrazu svému, jsou to spíš drobná přizpůsbení k dílům které jsem sehnal. Občas je díl prostě trochu jiný než se kterým počítá původní návrh.
