Drukarka 3D do czapek protetycznych: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Przegląd

W świecie sportu sportowcy niepełnosprawni są pomijani ze względu na ich potrzeby w zakresie wydajności. Wiele osób wymaga specjalistycznego sprzętu, aby zapewnić komfort i najwyższą wydajność podczas uprawiania sportów, które kochają. Lokalna paraolimpijska drużyna koszykówki, Austin River City Rec'cers, ma wielu członków zespołu, którzy cierpią z powodu fizycznych trudności, takich jak urazy rdzenia kręgowego, amputacje, choroby mięśni i udary. Ze względu na brak sprzętu stworzonego do pomocy takiemu sportowcowi, nasz zespół postanowił skoncentrować się na konkretnym amputowanym zespole, który stracił rękę. Gracz zakrył swoją ocalałą kończynę taśmą klejącą dla ochrony, jednak to rozwiązanie jest jednorazowe, marnotrawne i mniej skuteczne niż inne rozwiązania stosowane przez moich kolegów po amputacji w sportowym świecie.

Burza mózgów

Nasz zespół został przyciągnięty do tego problemu, ponieważ mamy osobiste powiązania z Austin River City Rec'cers i z pasją pomagaliśmy organizacji, którą w pełni wspieramy. Jedna z członków naszego zespołu ma rodzica, który gra dla zespołu, a ona sama była niezwykle wpływowa, pracując jako wolontariusze dla organizacji non-profit, tworząc ich stronę internetową i prowadząc wiele gier turniejowych. Gracze stali się jej rodziną i dzięki jej zaangażowaniu była świadkiem wielkiego problemu, który postanowiła rozwiązać dzięki środkom dostarczonym podczas Cornerstone. Po przedstawieniu pomysłu drugiemu członkowi zespołu i uzyskaniu informacji od naszych twórców-mentorów, zrealizowaliśmy z naszymi rówieśnikami 6-3-5 warsztatów w celu uzyskania pomysłów na ulepszenie naszego produktu i różnych zasobów, z których moglibyśmy skorzystać, o których nie myśleliśmy jeszcze. Następnie ukończyliśmy pakiet badań i projektowania, aby ocenić skuteczność proponowanego projektu w następujących kategoriach: automatyka, elektryka, mechanika, konstrukcja i pasja. Patrząc wstecz na te zasoby i zastanawiając się nad związkiem, jaki mieliśmy z organizacją, postanowiliśmy kontynuować nasz oryginalny pomysł dla sportowców.

Nasze rozwiązanie

Sformułowaliśmy pomysł zbudowania drukarki 3D, która drukowałaby czapki dla sportowców z filamentu TPU, który jest bardziej elastyczny i wytrzymały niż powszechnie stosowany filament PLA. Naszym celem było zaprogramowanie i skonstruowanie produktu, w którym drukarka automatycznie drukowałaby rękaw ochronny, który można dostosować w różnych rozmiarach, aby idealnie pasował do sportowca. Naszym celem było zaprogramowanie mikroprocesora (Printerbota), który sterowałby różnymi układami silników i byłby regulowany przez czujniki krańcowe jako środek ostrożności podczas drukowania. Ze względu na nasze ograniczone wydatki i możliwość wykorzystania części z istniejących drukarek, nasz projekt utrzymał się poniżej budżetu 200-300 USD i spełnił wymagania naszego klienta, dostarczając efektywne i wygodne rozwiązanie, które można łatwo rozprowadzać w świecie paraolimpijskim.

Kieszonkowe dzieci

Łączniki / Śruby

Nakrętka M8- 100

Podkładka M8 - 100 (zamówienie 2)

Śruba M3x20 - 50 (zamówienie 2)

Nakrętka M3 - 50

Śruba M3x10 - 6 (link to opakowanie 50 szt.)

Śruba M3x8 (aka komplet) - 2

Śruby z łbem płaskim Phillips 10 x 1 do blachy - 4 (opakowanie 100 sztuk)

Namiar

608 Łożyska do rolek - 3 do 4

Łożyska liniowe LM8UU - 10 do 11 (zamówienie 2)

Pręty gwintowane

370mm 8mm-6

300mm 8mm-4

450mm 8mm- 3

210mm 8mm-2

50mm 8mm-1

Kup 5 metrów i odpowiednio przytnij

Gładkie Pręty

350mm 8mm-2 (zamówienie 2)

405mm 8mm-2 (zamów 2 i wytnij 1mm)

420mm 8mm-2 (odcięcie 80mm)

Pasy

Pasek zębaty 840mm GT2 - 1

Pas zębaty 900mm GT2 - 1

16-zębowe koła pasowe do pasków GT2 - 2

Oto link do zestawu pasków na amazon (odpowiednio przycięty)

Pliki drukarki 3D

Wierzchołek ramy ze stopą - 4

Wierzchołek ramy bez stopy - 2

Sprzęganie - 4 (drukuj dwukrotnie)

Wózek X- 1

X koniec koła napinającego- 1

Silnik końcowy X- 1

Mocowanie silnika Z- 2

Zacisk do paska - 4

Uchwyt nakrętki zacisku paska - 2

Zacisk prętowy - 8

Zacisk pręta- 2

Wspornik silnika Y- 1

Tuleja Y- 4

Uchwyt ogranicznika-3

Inne:

Rurka winylowa 1,5 cm, średnica zewnętrzna 6,35 mm, średnica wewnętrzna 4,32 mm (łącznie 3 cm) - 2

Sklejka 225x225x6mm - 1 (do podgrzewania łóżka)

Łóżko grzewcze MK1/MK2-1 (zalecane 200x200mm)

Silniki krokowe NEMA17 - 5

4 calowe opaski na zamek - 50

Mikroprocesor i kod

Nasz zespół będzie aktualizował ten dokument w miarę opracowywania kodu dla naszego mikroprocesora

*powyższa lista dostaw została zalecona przez rep rap, ale zostanie całkowicie zweryfikowana dla tej iteracji, gdy skończymy naszą drukarkę*

Krok 1: Budowanie ramy

Pierwszym krokiem do zbudowania drukarki 3D jest złożenie jej ramy, która składa się z dwóch gładkich trójkątów prętowych, które są połączone dodatkowymi prętami biegnącymi pionowo. Nasza grupa miała szczęście znaleźć już zbudowaną ramę na naszym kampusie, którą następnie zmodyfikowaliśmy, aby była dokładną repliką Prusa Mendel Iteration 2, zmieniając zaciski, które trzymały razem drążek prostopadle do osi y i gładkie pręty używany dla osi X. Osoby, które same budują ramę, powinny wejść na stronę Rep Rap*, która ma specjalną sekcję zawierającą szczegółowe instrukcje, jak skonstruować ramę tak, aby była idealna, oraz niezbędne materiały do budowy (uwzględnione w naszych obliczeniach całkowitych). Powyżej kilka zdjęć przedstawiających niektóre wydrukowane fragmenty ramy i konstrukcji, a także naszą ramkę przed modyfikacją, aby pasowała do wersji Rep Raps.

*Nasza grupa czuła, że ten zasób dawał lepsze informacje na temat konstrukcji ramy niż my, ponieważ sami nie zbudowaliśmy tego aspektu drukarki. Bardzo nam przykro, że nie mogliśmy dodać naszej osobistej perspektywy na tym etapie, ale czujemy, że ograniczalibyśmy budowniczych i krzywdzilibyśmy ich potencjalnie niedokładnymi informacjami dostarczonymi przez nas. Ta strona może być głęboko godna zaufania i była świetnym punktem odniesienia podczas naszych wysiłków budowlanych.

Krok 2: Budowanie osi X

Materiały:

Nadrukowany koniec X Idler

Wydrukowany silnik końcowy X

2 gładkie pręty 420 mm

3 śruby M3x10

1 608 łożysk

2 podkładki błotnika/błotnika M8x30

1 pręt gwintowany 50mm M8

2 nakrętki M8

3 podkładki M8

3 łożyska liniowe LM8UU

Instrukcje

- Wywierć środkowy otwór części x-end-idler i x-end-motor do 8 mm i wywierć 4 otwory, w które zostaną włożone gładkie pręty (w razie potrzeby pilnuj, aby upewnić się, że pasują ciasno do otworu)

- Umieścić silnik x-end po lewej stronie, a koło napinające x-end po prawej stronie, tak aby ich „sześciokątne sekcje” były skierowane do siebie. Wsuń gładkie pręty do koła pasowego.

-Teraz spójrz na spód wózka x i zobacz, która strona ma szczeliny na dwa łożyska liniowe, a która ma tylko jedną szczelinę. Mając to na uwadze, ustal, która strona będzie z przodu, a która z tyłu, i wsuń odpowiednią ilość łożysk liniowych na każdą wędkę (1 dla jednej, 2 dla drugiej) zgodnie z własnymi preferencjami.

-Podłącz silnik x-end do zestawu prętów i upewnij się, że pręty są cofnięte tak daleko, jak to konieczne (opcja pełnego przewiercenia, aby regulacja i mocowanie były łatwiejsze, do zabezpieczenia potrzebne są tylko dodatkowe nakrętki)

Powyższe zdjęcia przedstawiają dwa wydrukowane elementy tego montażu oraz aktualny postęp naszego zespołu na osi X. Chociaż nasza grupa nie osiągnęła jeszcze tego punktu, oś x nie jest całkowicie zmontowana, dopóki pręt gwintowany 50 mm nie zostanie umieszczony na kole luźnym osi x, a łożysko zostanie przymocowane do paska ekstrudera. Skorzystaj ze źródła rep rap, do którego link znajduje się na dole, aby uzyskać dalsze informacje, a planujemy kontynuować aktualizację procesu budowania, gdy uzyskamy dostęp do zasobów.

Krok 3: Budowa łóżka grzewczego

Materiały:

Sklejka 225x225x6mm - 1 (do podgrzewania łóżka)

Łóżko grzewcze MK1/MK2-1 (zalecane 200x200mm)

Śruby z łbem płaskim Phillips #10 x 1 - 4

Drukowane tuleje Y-4

Instrukcje:

- Umieść tuleje Y (skierowane do góry) na kawałku sklejki i upewnij się, że dwa zestawy z każdej strony mierzą od siebie 140 mm (odmierz dokładnie od środka) i że ich odległości od lewej i prawej strony są równe

-Wszystkie tuleje i ich kanały prętów będą działały / skierowane w ten sam sposób, aby płyta mogła płynnie poruszać się wzdłuż prętów osi y

-Przyciśnij sklejkę i ostrożnie użyj śrub*, aby przymocować tuleje Y, umieszczając je jak najbliżej przedniej i tylnej strony, tak aby drewno nie pękało, ponieważ nie będą przeszkadzać w ogrzewaniu stołu.

-Jeśli śruby wystają ze sklejki do góry, możesz użyć piły ręcznej z obrotowym ostrzem, aby odciąć nadmiar metalu, ponieważ może to być niebezpieczne i ograniczyć funkcje drukarki

- Powtarzające się ważne informacje dotyczące tulei: wszystkie muszą być zwrócone w tę samą stronę, a ich odległość od przedniej i tylnej strony sklejki nie ma znaczenia, tylko lewa i prawa strona oraz odległość między tulejami (również biegnąc w lewo do Prawidłowy)

-Zmierz swoje łóżko grzewcze na trzy części na dwóch przeciwległych krawędziach łóżka (z lewej i prawej strony lub z przodu i z tyłu) i wywierć dwa 8mm otwory na liniach (jeśli użyjesz zalecanych 200x200mm, wywiercisz około 7 cm z każdej strony i tak blisko krawędź jak najbardziej) - jak pokazano na jednym z powyższych zdjęć

-Odejmij różnicę długości łóżka grzewczego od sklejki, podziel przez dwa i zmierz tą liczbą z każdej strony sklejki, aby łóżko grzewcze było idealnie pośrodku drewna. (oznaczenie tą metodą również widać na jednym z powyższych zdjęć

-Zaciśnij łóżko i drewno razem, jednocześnie mocując je do sprzedawanej powierzchni i przykręć za pomocą 4 płaskich wkrętów do blachy Phillips

*Nasz zespół nie zna konkretnego rozmiaru i rodzaju śruby, która została użyta do zamocowania tulei Y do sklejki, ale jak tylko wrócimy do miejsca producenta i będziemy mieli dostęp do drukarki, ustalimy typ śruby i zaktualizuj stronę. Dziękuję bardzo za zrozumienie

Krok 4: Budowanie osi Y

Materiały:

Zmontowany stół grzewczy (od ostatniego kroku)

Zmontowana rama

Zaciski do paska z nadrukiem-2

Pasek rozrządu o skoku 840 mm × 5 mm T5

Silniki krokowe NEMA17-1

16-zębowe koła pasowe do pasków GT2 – 1

4 calowe opaski zaciskowe - 4

Instrukcje:

-Zbierz zmontowane łóżko grzewcze, zacisk do paska i 2 śruby, które pasują do otworów zacisków paska*. Odwróć łóżko grzewcze i za pomocą linijki zmierz i umieść zacisk pasa pośrodku na przedniej stronie/krawędzi sklejki (ułóż go jak najbliżej krawędzi). Teraz wsuń jedną krawędź paska 840 mm w szczelinę paska z zębami skierowanymi do góry. Zabezpiecz pasek śrubami.

- Po upewnieniu się, że dwa gładkie pręty są oddalone od siebie o 140 mm (jak pokazano na powyższym obrazku), odwróć stół grzewczy na prawą stronę i zatrzaśnij tuleje Y podgrzewanego stołu na prętach.

-Jeśli jest jakiś problem z mocowaniem ze względu na różne odległości w prętach, możesz dostosować ich rozmieszczenie, poluzowując nakrętki i przesuwając zaciski pręta na prętach gwintowanych, do których przymocowane są pręty osi Y.

- Gdy stół grzewczy będzie mógł płynnie przesuwać się po prętach, odwróć drukarkę na bok. Następnie na każdej tulei przeciągnij opaską na suwak przez małe przejście na każdej drukowanej tulei i wokół pręta, do którego jest przymocowany, a następnie zaciągnij, aż mocno

- Teraz, gdy Twoje łóżko jest zabezpieczone, możemy przestawić drukarkę do normalnej pozycji i tymczasowo zabezpieczyć silnik krokowy osi y (jest to najdalszy etap, jaki nasz zespół osiągnął w tym konkretnym kroku). Wsuń silnik krokowy do wspornika silnika i przymocuj 16-zębowe koło pasowe, dokręcając je w razie potrzeby.

- Teraz, gdy upewnisz się, że łożyska pasa w osi Y są idealnie wyrównane, owiń pasek przymocowany do stołu grzewczego wokół zarówno pierwszego łożyska, jak i koła pasowego przymocowanego do silnika. Następnie przeciągnij go mocno pod stół grzewczy i owinąć wokół drugiego łożyska, upewniając się, że na obu łożyskach zębata strona paska dotyka łożyska i że zęby pasują idealnie do koła pasowego silnika.

- Dla wygody przesuń łóżko do końca układu pasów z silnikiem. Teraz, tak jak poprzednio, zmierz i umieść zacisk paska pośrodku na tylnej stronie sklejki, tak blisko krawędzi, jak to możliwe. Pociągnij mocno krawędź paska i zabezpiecz go na miejscu (w razie potrzeby odetnij nadmiar). Teraz łóżko powinno przesuwać się z niewielką siłą, a jednocześnie dobrze zamocowane.

*Nasz zespół nie zna konkretnego rozmiaru i rodzaju śruby, która została użyta do zamocowania zacisków pasa do sklejki, ale gdy tylko wrócimy do miejsca producenta i będziemy mieli dostęp do drukarki, ustalimy rodzaj przykręć i zaktualizuj stronę. Dziękuję bardzo za zrozumienie

Krok 5: Idąc dalej…

Nasz proces budowy został skrócony z powodu ostatniej pandemii, ale gdy tylko uzyskamy dostęp do naszego projektu i materiałów, planujemy ukończenie drukarki i przekazanie jej do Austin River City Rec'cers. Biorąc to pod uwagę, wciąż mamy wiele do zrobienia, zanim osiągniemy nasz cel, więc poniżej znajduje się lista tego, co wciąż jest do zrobienia.

-Przymocuj pionowe elementy ramy do uchwytów silnika i do każdego końca pręta biegnącego prostopadle do osi y (użyj zacisków prętowych)

-Zakończ Montaż osi X: planujemy zabezpieczyć łożysko do paska ekstrudera, następnie musimy dołączyć silnik krokowy i ekstruder dostarczone nam przez jednego z naszych mentorów producenta (opcjonalnie: dołączyć wentylator ekstrudera do filamentu)

-Zastanów się, jak zabezpieczyć filament w bezpieczny sposób (opcje: projekt i kółko drukujące, które może pasować do ramy lub wystawać z niej)

-Kompletna oś Z: musimy przymocować pręty gwintowane 210 mm do dwóch silników osi Z za pomocą złączy i rurek winylowych

- Przymocuj uchwyty ograniczników końcowych / ograniczników końcowych do każdej osi (po 1 szt.)

- Bezpieczny mikroprocesor printerbot z zapięciem na suwak z jednej strony ramy

-Programowanie: podłącz wszystkie ograniczniki krańcowe, silniki krokowe i grzałkę do mikroprocesora printerbot. Znajdź istniejący kod dla prusa iteracja 2 (użyj rep rap jako źródła) i zmodyfikuj w razie potrzeby

Przepraszamy za niedogodności związane z naszym niedokończonym projektem, ale mamy nadzieję kontynuować prace nad nim w miesiącach letnich i obiecujemy aktualizować tę stronę w miarę ulepszania/ukończania naszej drukarki.

Krok 6: Źródła

Nasz zespół śledził proces budowy i listę materiałów udostępnioną na stronie Rep Rap. Zawierają szczegółowe instrukcje dotyczące każdego aspektu tej iteracji drukarki Prusa, a ich strona jest niezwykle łatwa do naśladowania. Mając to na uwadze, poniżej znajdują się linki do strony głównej witryny, ale także do kluczowych stron z informacjami na temat montażu, materiałów eksploatacyjnych itp.

Pliki drukarki 3D (wykorzystaliśmy pliki w zakładce metryka-prusa)

Rep rap „Zestawienie materiałów”

Zespół drukarki Rep Rap

Nasz zespół chciałby również zamieścić link do witryny Austin River City Rec'cers (organizacji, której celem była pomoc przy naszym produkcie), aby dowiedzieć się więcej o celach zespołu i zawodnikach. Możesz również przekazać darowiznę, aby pomóc zespołowi w rocznych wydatkach, ponieważ każdy wkład jest zarówno bardzo potrzebny, jak i doceniany.