1. Делаем 3D принтер своей мечты. Собираем раму

Сборка 3D принтера дельта-кинематики.

Проект чисто «хоббийный». Автор не ставит целью что-то доказать читателем. Автору просто нравится ковыряться с железками.  Проект не имеет цели получения коммерческой выгоды. Потраченные автором на хобби деньги — это личные инвестиции в радость, отдых и развитие. 

Автору нравится кинематика «дельта». Причина:

1) Красивая кинематика. Движение завораживают. Особенно по хорошее пиво. 

2) Высокая скорость. Теоретически. 

3) Всего 9 профилей 2-х размеров. Если брать с заводским резом — проблема геометрии уходит в принципе.  

4) Сложность настройки. Процесс наладки должен быть максимально интересным. И доставлять радость в конечном итоге. Хотя некоторые товарищи умудряются процесс настройки простого 3D принтера c картезианской механикой превращать в непреодолимый квест. 

Выкладываю частями с интервалом в несколько дней. Сильно не пинайте. Автор — инженер, а не писатель. 

Начинаем собирать. 

Первым делом нужно определиться с размерами. Их всего 2. Высота и размер стороны треугольника. Именно к этим размерам привязаны все остальные размеры. Если вы строите принтер под конкретную задачу и размеры изделий уже определены — размеры привязываем именно к тому, что нужно. С небольшим запасом конечно. Что-бы голова не билась о элементы принтера. 

А если особых задач нет — посмотрите существующие дельта принтеры и возьмите размеры оттуда. Не обязательно точно копировать.  Я например взял профили 300мм (треугольник) и 700мм (высота). В принципе вы свободны в выборе размера. Но лучше брать по образцу широко распространённого принтера. Это сильно упросит работы за счет использования готовых элементов. 

Для первого этапа нужны:

Профили. 

Типоразмер как правило определяется крепежными угловыми треугольниками. Внимательно смотрим. У меня 2060 низ, 2040 верх и 2040 вертикальные колонны. Разный цвет — профили закупались у разных продавцов в разное время из расчета «минимальный прайс». 

Уголки.

Очень важная часть конструкции. Именно они будут определять жесткость конструкции. Это крайне  важно для Дельта-принтера (и это справедливо для любого 3D принтера).

Выбирайте что вам подходит, без оглядки на меня. Но как правило не следует использовать профиль 2020 для вертикальных колонн. Особенно для конструкций высотой более 50 см. Считается ( но не факт), что данный профиль не сможет обеспечить жесткость конструкции.  

 Направляющие рейки. 

Теоретически тут могут быть разные варианты. 

Это могут быть ролики по V-профилю, валы или направляющие рейки.

От роликов отказался. Относительно быстро изнашиваются или дают люфт при малейшей ошибке в затягивании. Плюс ролики относительно эластичные и дают дополнительные резонансовые явления в системе. Ну и при долгом простое на роликах появляются вмятины.

На валах тоже не понравилось. Они склонны прогибаться под нагрузкой, особенно при длинах более 50 см. ( имеется в виду общедоступные валы разумного диаметра).

Так что остановился на рейке MGN12H. Такая рейка обеспечивает отличную жёсткость при отсутствии люфтов. Правда качество зачастую бывает полный рандом. Так что ищем хорошего продавца.

Крепеж

Приобретаем с запасом. На «силовые» крепления берем закладные гайки. Соответственно, если в закладных резьба М5 то и винты берем М5. Учтите, часть винтов будет расположена таким образом, что затянуть отверткой будет проблематично. А потому берите крепеж под торкс или шестигранник. Придется тянуть Г-образным уголком. 

Вспомогательные элементы для сборки.

Совсем не лишнем будет приобрести фиксатор резьбы. Синий. С возможностью повторной разборки. 

Ограничители на рейку. Распечатать или взять готовый. Предохраняет выпадение каретки при сборке. Собирать потом по полу шарики — занятие крайне неприятное. 

Крайне приветствуются нормальные измерительные инструменты. И в принципе не важна точность измерений. Важна повторяемость замеров.  

Смазка. Если подшипники сухие — смазываем.

Разнообразный инструмент. Отвертки, пассатижи, болгарка, ножовка, напильники, резьбонарезной набор и т.д. 

Сборка. 

1. Первым делом покрасил алюминиевый профиль в черный цвет. Так как заморачиваться с анодированием не хотелось — просто прошелся аэрозольным баллончиком. 

2. Следующий шаг разминочный. Ставим верхние ролики для ремня. Проверяем подшипники. При необходимости (если вдруг прислали дефектные подшипники)  - заменяем. При отсутствии смазки — смазываем. Болтики ставим на фиксатор резьбы. 

3. Теперь самое ответственный шаг: необходимо собрать верхний и нижний треугольник. 

Технически все просто. Ставим гайки и надвигаем профиль.

При этом следим за тем, чтобы закладные гайки установить правильной стороной. И угольники не перепутайте. 

С последним профилем треугольника установка профиля надеванием на гайки  не получится. Заранее запихиваем закладные гайки и двигаем их до совпадения с отверстиями. Потом вставляем винт и закручиваем. 

Учтите, что использовать отвертку для закручивания практически невозможно. А потому закручиваем шестигранником-уголком. 

Промежуточный итог. Контроль выравнивания сторон.

Данную работу необходимо выполнить максимально точно. В идеале — с точностью 0.1 мм. Ну или максимально точно, что позволяют используемые материалы. В принципе, если вы используете металлические «фабричные» уголки с правильной геометрией и профиль нарезан точно, проблем на этом этапе возникнуть не должно. Если вы заказывали профиль на заводе ( например «соберизавод» или аналогичное предприятие) там режут с точностью 0.2 мм. А если режут из одного профиля одинаковые размеры — обычно повторяемость с точностью 0.1 мм или точнее. 

Размеры верхнего и нижнего треугольника должны строго совпадать. 

Контрольная проверка: кладем треугольники вместе и втыкаем вертикальные профили. Вошли нормально? Поворачиваем на 120 градусов и повторяем процедуру. Потом повторить еще через 120 градусов. Если стороны всех треугольников равны — вертикальные профили в любом положении должны точно попадать в отверстия. 

Собственно при заводском резе профиля и  качественных уголках проблем не возникает. А вот если резали сами болгаркой и на напечатанных пластиковых уголках — тут возможно придется помучится. 

Собираем на фиксатор резьбы и с использованием закладных гаек. Затягиваем хорошо ( без фанатизма! ). Конструкция должна получится очень жесткой. 

4. Устанавливаем направляющие

Ставим винты, крепим на профиль. В принципе можно винты ставить через несколько отверстий. Но мы-же хотим сделать максимально упорото! Потому по 22 винта с Т-гайкой на каждую рейку. Наличие аккумуляторной отвертки приветствуется.

Примечание 1: на этом этапе лучше сразу установить концевые выключатели. Что-бы потом не дергать верхний треугольник. 

Примечание2: На нижний край рейки лучше установить ограничитель хода. Для предотвращения схода каретки с рельсы при калибровке, аварии и сбоях софта. Или распечатать любой подходящий.

5. Опционально ставим ножки. Смотрим диаметр отверстия в торце профиля и нарезаем соответствующую резьбу. Потом ищем мебельные ножки на соответствующую резьбу. 

В общем из набора железа

Нужно получить

Возможности сэкономить:

1) Использовать уголок под более дешевый узкий профиль — али или али

2) Напечатать уголки на 3D принтере. Моделей много, например тут

3) Использовать для вертикальных конструкций и верхнего треугольника профиль 2020

Затраты по времени — в районе 2-3 часов. При условии, что все заранее куплено. Я собирал очень неторопливо неделю. С походами в магазин «крепеж». 

Я по всей видимости немного ( или много) перестарался с жесткостью конструкции. Там возможно рассчитано под принтер:

 Конструкция получилась очень жесткая. С другой стороны это очень хороший задел на будущее на тот случай, если понадобится расширить габариты принтера. Плюс я попробую выжать по максимуму скорость печати. А в таких режимах жесткость рамы крайне важна. 

В общем — на окончании первого этапа имеем монструозную конструкцию. Вес — 6.2 кг. Жёсткость: «танк остановит».