2013年10月29日 星期二

Prusa i3 3D 印表機 DIY 筆記


特別聲明:i3 壓克力零件的切割,屬於"重製"別人設計好的作品,非"自行創新設計",並不符合 FabLab Taipei 鼓勵大家自己創作的原則。而且切割數量太多。即日起,若非自行創作設計的作品,FabLab Taipei 不再提供雷射切割的服務。敬請見諒。

免責聲明:不保證所有資訊、數量正確。
筆記陸續更新中,尚未完整,請多包涵!

開始之前,想麻煩各位先閱讀安全注意事項。
幾個安全規則先看一看,可以避免許多遺憾。
拜託各位撥冗閱讀!!
http://diy3dprint.blogspot.tw/p/blog-page_20.html






時下常見的3D列印材料,有ABS、PLA兩種。期中PLA因為列印時較無異味,所以比較受歡迎。本文介紹的機器,是適合PLA列印的。如果要印ABS,還要再多準備加熱床,以及更大功率的電源供應器。

材料表

  • Z 軸 不鏽鋼牙條, M5 x 305mm 2支
  • Y 軸 不鏽鋼牙條, 8mm x 209mm 3支
  • Y 軸 不鏽鋼牙條, 8mm x 275mm 1支
  • Y 軸 不鏽鋼牙條, 8mm x 430mm 2支
  • Z 光軸 8mm , 320mm 2支
  • X 光軸 8mm , 384mm 2支
  • Y 光軸 8mm , 405mm 2支



  • M8螺帽42個
  • M8墊片42個 (建議備50個)


    • 擠出軸 1支 (M8 60mm 有頭內六角半牙螺絲加工)

    • M5 20mm 皿頭內六角螺絲 2支(丸頭也OK)
    • M5 螺帽 8個


    • M4 50mm 有頭內六角螺絲 2支
    • M4 20mm 有頭內六角螺絲 2支
    • M4 螺帽 4個



    • M3 6mm 無頭內六角止付螺絲1支 (可以用M3 7~8mm 有頭內六角螺絲替代)
    • M3 10mm 有頭內六角螺絲 10支
    • M3 20mm 有頭內六角螺絲 4支
    • M3 30mm 有頭內六角螺絲 7支
    • M3 40mm 有頭內六角螺絲 2支

    • M3 15mm 有頭內六角螺絲 45支


  • M3 不鏽鋼螺帽 52個(非不鏽鋼的,大小不一樣。所以特別註明材質。)
  • M3 墊片 34片



  • M3不鏽鋼防鬆螺帽4個


    • M2 20mm 有頭十字螺絲 6支
    • M2 螺帽 6個
    • M2 墊片 6片
    (缺圖)
    • LM8UU 線性軸承 10個

    • 608ZZ軸承3個
    • 625ZZ軸承 4個
    • MF105ZZ有邊軸承 2個
    • 壓縮彈簧, 內徑5mm/線徑0.5mm/長20mm, 5個


    • PVC 風管 10cm 1條
    (缺圖)
    • 2GT 20T(齒) Pulley 同步齒輪 ,2個
    • 2GT 皮帶 pitch2mm,寬6mm ,2公尺1條


    • Stepper Motor, NEMA 17(步進馬達 安裝面42mm,身長42~47mm,單步1.8度,額定電流小於1.7A) 5個。擠出機用的馬達,馬達軸不要削D型槽,避免擠出機齒輪變型。
    • J-head 1組(連加熱器、溫度sensor)(需註明 "wade擠出機" 型態)
    • 玻璃片 214x214x5mm
    • 5V 5cm 風扇 1個

    • 微動開關 3個

    • RAMPS 1.4 控制板 1片
    • A4988步進馬達驅動模組 4片
    • Arduino Mega2560 1片
    • USB連接線
    • 12v 100W 電源供應器 1個 (NES-100-12)
    • 多心線 24 AWG 黑綠藍紅 各五公尺
    • 帶插頭電線1條
    • 束帶
    • 蛇管
    • 機構列印件:http://www.thingiverse.com/thing:39889/#files
    • Prusa_i3_3_x_Y_Busing 3個1組


    • Prusa_i3_4_x_Y_Corners 4個1組



    • Prusa_i3_Endstop 3個



    • Prusa_i3_X_Carriage 1個



    • Prusa_i3_X_End_Idler 1個


    • Prusa_i3_X_End_Motor 1個



    • Prusa_i3_Y_Belt_Clamp_-_0.9mm 1個



    • Prusa_i3_Y_Idler 1個


  • Prusa_i3_Y_Idler 改良版,可以調整皮帶鬆緊
  • http://www.thingiverse.com/thing:176572


    • Prusa_i3_Y_Motor_Mount 1個



    • Prusa_i3_Z_Shaft_Cup 2個





    舊版

    新版,有用螺絲鎖緊擠出頭的構造。



    • 1.75mm_Ilder 1個






    • AJGW-GearsHering_Small 1個



    • AJGW-Washers-x4 2組



    • AJGW-FastRelease.25 1組





    工具

    六角螺絲起子組
    M8螺帽用的板手(13mm) 兩支
    一字起子

    迷你雕刻機
    鑽石研磨組
    小鑽頭組
    3mm玉米銑刀

    尖嘴鉗
    斜口鉗
    撥線鉗
    剪刀
    杜邦頭壓接鉗 (HT-213)


    噴霧式黃油
    束帶

    打火機
    焊槍
    焊錫
    耐熱膠帶

    安裝步驟


    LM8UU安裝

    三個 Y Busing 內各塞入一個LM8UU,LM8UU內四排鋼珠,要成X型排列,不要"十"字形排列。排成X字形的原因是要讓兩排鋼珠受力,而不要只有一排鋼珠受力。LM8UU有防塵套,塞入光軸之後,不易對內部做潤滑,所以要是先噴入些黃油。

    X Carriage背後塞入三顆LM8UU。一樣LM8UU內部鋼珠要排成X字形,並且預先在內部上黃油。

    (缺圖)
    X End Idler 塞入兩顆LM8UU。一樣LM8UU內部鋼珠要排成X字形,並且預先在內部上黃油。

    (缺圖)
    X End Motor塞入兩顆LM8UU。一樣LM8UU內部鋼珠要排成X字形,並且預先在內部上黃油。

    壓克力支架

    所有的壓克力組合螺絲都是這樣安裝:十字孔的部分,塞入一顆M3螺帽;垂直方向蓋上另一片壓克力後,用M3 15mm的螺絲鎖入。
    螺絲千萬不要一次鎖到緊。
    整個框架要能夠很穩得站在桌上,不能有翹腳的。
    有翹腳,就必須放鬆鎖有螺絲,壓好壓克力板到不翹腳,再分數次慢慢上緊螺絲。

    整個結構體的照片
    後面兩塊大三角板,只有兩個螺絲孔得要安裝在右側,兩個螺絲孔的位置剛好可以安裝電源供應器(NES-100-12)。另外一片,螺絲孔比較多的要安裝在左側,螺絲孔可以鎖上RAMPS 1.4控制板系統。

    馬達座的樣子。注意上側板子,光軸孔的位置是靠外側,不要裝反了。

    最頂端的蓋板先不要裝,待Z光軸、Z螺杆就定位,再安裝。

    Z軸馬達

    Z軸馬達,左右兩邊個一個。上螺絲之前,記得要先把馬達線從後側開孔拉出,再用M3 15mm螺絲搭配M3墊片鎖上。

    台車上滑套、皮帶夾


    Y框X方向前側,上墮輪

    兩顆625zz夾在Y Idler裡,用M5 20mm螺絲、M5螺帽鎖住。Y Iidler有一側有M5螺帽專用的六角形凹槽,螺帽要放在那邊。如果625zz不容易塞入,那會需要用雕刻機搭配鑽石磨稍微磨寬一點。
    前側螺桿安裝的方式如圖。兩支M8 209mm 螺杆,左右兩邊安裝上Y Corner。記得M8螺帽都要搭配墊片使用。


    Y框X方向後側

    後側一樣有兩根螺杆,但是長短不一樣。上面的是275mm的;下面是209mm。Y motor mount要是先裝在中間,凸出的部分朝上(如圖)。

    Y框Y方向螺竿

    Y方向螺杆,記得在中間要多加上一對M8墊片螺帽,是之後Y框固定在壓克力口字型框架的下緣用。

    Y框組裝


    安裝Y馬達

    Y軸馬達用兩顆M3 15mm螺絲,配合墊片鎖在Y Motor Mount上。


    安裝Y皮帶輪

    鎖上皮帶輪。止付螺絲要對齊D槽。


    安裝Y皮帶
    X墮輪端上墮輪

    塑膠件打磨後,兩顆625zz夾在X End Idler裡,用M5 20mm螺絲、M5螺帽鎖住。


    X台車安裝M3螺帽

    X台車上LM8UU 上X光軸
    X墮輪端上光軸
    X台車端上光軸
    Z螺竿上軸承、螺帽

    Z螺杆的上端先安裝MF105ZZ有邊軸承,再鎖上第一顆螺帽,並調整螺帽的深度,讓螺杆能順利旋轉。之後再安裝第二顆螺帽,並讓兩顆螺帽互相擠壓,防止螺帽滑動。


    Z螺竿安裝到Z馬達上


    PVC風管剪約2.5cm長,一端套進5M螺杆,一端套進Z軸馬達軸。


    Z光軸安裝
    X軸總成安裝到Z光軸、螺竿上
    Z光軸螺竿上側壓克力安裝
    Z螺竿上側安裝軸承、固定用螺帽

    Z螺竿跟X軸的重量,要調整Z螺桿上端螺帽,讓重量依靠上端軸承來支撐。這樣可以減少水波紋的問題。

    安裝X馬達

    以 M3 20mm螺絲,配合墊片安裝X軸馬達。右下角得螺絲,因為模型有凸起,無法使用M3墊片,改以"電子零件絕緣墊片"取代。


    安裝X皮帶輪

    如圖,安裝皮帶輪。止付螺絲孔位,要垂值於馬達軸的D槽(如果有D槽),並且將止付螺絲鎖緊。

    安裝X皮帶
    Y框安裝入壓克力結構體

    後側較長得螺杆嵌入壓克力上預留的凹槽。位置調整好之後用螺帽、墊片固定住。

    壓克力主體也以預留的螺絲螺帽固定。


    安裝X台車內嵌螺帽
    安裝Z軸EndStop 觸發螺絲

    右下角的馬達固定螺絲之前,是Z軸EndStop觸發螺絲的位置。該孔位稍微打磨後,旋入M3 30mm的螺絲。


    擠出機構修整

    Extruder_Body 中間的塑料通到孔,用2.5mm的鑽頭重新擴孔。

    用鑽石打模組去除搭橋、支撐的部分。
    底下螺絲孔用3mm的鑽頭打通。



    安裝擠出軸

    擠出軸背面608zz軸承安裝之前,要先套入塑膠墊片。用以防止軸承內軸與擠出基座磨擦。
    塑膠墊片的安裝位置,是在靠近大齒輪的這一側,讓這一側的608zz軸承,外圈與基座
    接觸,但內圈完全不要接觸到擠出機座。非常多人裝錯邊。雖然裝錯邊不致於讓擠出機無法運作,不過仍然希望大家能做正確的組裝。


    兩個軸程都安裝後,可以將擠出軸一方向插入。之後觀察擠出齒與塑料通道孔位的位置。如果沒有辦法對齊,則以墊片調整擠出軸的位置,直至能夠對齊為止。


    安裝擠出機夾具之惰輪

    608zz會塞不下,需要打磨塑膠件的孔位,讓軸承能自由進出。
    打磨後塞入608軸承以及pillar。Pillar需要用鉗子壓入預留的凹槽(圖為未壓入前的照片)。

    Pillar 壓入後的樣子。



    安裝擠出機夾具
    擠出機小齒輪安裝內嵌螺帽

     M3 螺帽先用打火機加熱,然後趁熱塞入AJGW GearsHering Small裡。




    擠出機小齒輪安裝到擠出馬達上

    如果馬達軸心上有D型槽,那要注意止付螺絲的孔位,要對準D型槽的平面。

    擠出機小齒輪安裝止付螺絲

    鎖入止付螺絲。力量要適中,不要鎖太過頭,會把塑膠齒輪撐變型。


    擠出馬達安裝到擠出機上

    擠出馬達用三個M3 15mm螺絲,配合墊片鎖到擠出基座上。那三個螺絲孔是一字型的形狀,用意是讓安裝時,可以調整大小齒輪咬合的間隙。過緊或過鬆都不好。


    安裝擠出機大齒輪

    擠出機大齒輪中間要塞入一顆M8螺帽。旋入擠出軸後,鬆緊要調整到可以順利轉動,卻不會讓擠出軸能前後滑動。另一方面還要讓小擠出齒輪跟大齒輪的人字齒中心對齊。可以利用M8墊片塞在打擠出齒輪跟擠出基座之間做調整。
    待調整完後,在多鎖一顆M8螺帽,與大齒輪中心得螺帽互相擠壓,防止大齒輪脫落。


    安裝擠出機快拆螺絲

    FastRelease(快拆)打磨前Size不合,需要打模縮小。

    打磨至能夠順利鑲嵌。

    FastRelease(快拆)打磨後套成圖中的樣子,再拿M4 50mm螺絲,套入彈簧之後,再穿過快拆,鎖入擠出基座。

    擠出機構安裝好之後的上視圖


    J head 安裝到J head固定板上
    J head 固定板與擠出機接合
    擠出機安裝到X台車上
    安裝控制板

    RAMPS板子上,把Microsteps跳線安裝上短路器。

    依照正確的方向,把4988步進馬達驅動模組安裝到RAMPS板上。

    RAMPS板與Arduino Mega板接合。
    Arduino Mega 板,要先鎖到壓克力主結構上,再安裝RAMPS板。要不然螺絲會沒有空間座安裝。
    Arduino Mega板上,圓孔的12V電源輸入,不必接電。電力會從RAMPS透過針腳供應給MEGA板。


    安裝XYZ軸EndStop微動開關

    X軸 EndStop的位置

    Y軸 EndStop的位置

    Z軸 EndStop的位置

    XYZ軸EndStop走線

    http://reprap.org/mediawiki/images/6/6d/Rampswire14.svg
    電路安裝方式,Z軸馬達建議改成串連,END STOP "不要"照圖上接。其他的部分可以參考這張接線圖。

    如果使用RAMPS 1.4,板子上End Stop腳位的"-" (GND),接到微動開關的 Common (C) 腳位;板子上End Stop腳位的"S"接到微動開關的 Normally Open (NO) 腳位。
    end stop 十個人十一個人接錯,拜託文章看仔細。

    請特別注意,如果END STOP 未正確安裝,XYZ軸馬達將會無法正常動作。

    X馬達走線

    Y馬達走線

    Z馬達串連、走線
    安裝擠出機風扇
    擠出機加熱管走線
    擠出機溫度Sensor走線
    擠出機風扇走線
    安裝電源供應器
    電源供應器走線
    電源線
    USB連接電腦
    安裝控制板FW

    Marlin for i3 懶人包(2013/12/5更新,請之前下載的朋友重新下載)

    Configuration.h 有修改的部分如下:
    #define MOTHERBOARD 33
    #define TEMP_SENSOR_0 1
    #define TEMP_SENSOR_1 0
    #define INVERT_Y_DIR true    // for Mendel set to true, for Orca set to false
    #define INVERT_E0_DIR true   // for direct drive extruder v9 set to true, for geared extruder set to false
    #define HOMING_FEEDRATE {50*60, 50*60, 2*60, 0}  // set the homing speeds (mm/min)
    #define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT   {80,80,4000,750}  // default steps per unit for Ultimaker
    #define DEFAULT_MAX_FEEDRATE          {500, 500, 2, 25}    // (mm/sec)
    #define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER


    卸除控制板上的馬達線路
    測量、校正馬達控制晶片電流控制準位

    參考"設定4988步進馬達驅動板電流上限"一文


    安裝X馬達線
    測試X馬達
    安裝Y馬達線
    測試Y馬達
    安裝Z馬達線
    測試Z馬達
    測試擠出頭加熱
    測試擠出馬達
    安裝Y台車玻璃


    校正Y台車玻璃水平
    校正擠出頭高度
    安裝蛇管

    列印時,這麼多電線會拉扯移動,用蛇管套起來可以避免打夾卡住。


    測試列印


    安裝步驟,光標題就這麼多! @@

    常見問題

    發問之前,請耐心看完常見問題。
    更多常見問題,請參閱這邊。

    Q: 為什麼我測試XYZ軸馬達的時候,都只能往某個方向移動,另一個方向都不會動?
    A: 因為還沒有做歸零,所以控制板會以開機時的位置為零點,只能往正方向移動,不能讓位置小於零。請務必先完成EndStop的安裝以及測試,再做馬達的測試。

    Q: 馬達轉動方向顛倒,怎麼辦?
    A: 只要把馬達的四條電線,順序顛倒過來插,就可以讓馬達改變旋轉方向。

    Q: 為什麼我測試XYZ軸馬達的時候,都只能往某個方向移動,另一個方向都不會動?
    A: 因為還沒有做歸零,所以控制板會以開機時的位置為零點,只能往正方向移動,不能讓位置小於零。請務必先完成EndStop的安裝以及測試,再做馬達的測試。

    Q: 溫度怎麼都不會升高?
    A: 檢查看看加熱棒、加熱電阻的引線,跟延長線之間的壓接套,有沒有接觸不良的問題。

    Q: 每次都是慢慢加溫到接近175度時突然會跳到235度? 怎麼回事?
    A: 檢查看看熱敏電阻的引線,跟延長線之間的壓接套,有沒有接觸不良的問題。

    Q: 為什麼印到一半會出現線捲打結的狀況?
    A: 那應該是線頭沒抓好,縮回線捲裡面,再重新拉出來的過程中打結了~

    參考資料

    http://www.reprap.org/wiki/Prusa_i3_Build_Manual
    http://www.reprap.org/wiki/Prusa_i3
    http://reprap.org/wiki/RAMPS_1.4

    How to make a Hobbed bolt
    http://www.thingiverse.com/thing:151669


    照片協力

    特別感謝 陳建華、鄭鴻旗 提供部分照片。

    後續

    建議可以印這些配件

    LCD支架
    http://www.thingiverse.com/thing:186706


    塑料捲支架
    這回是我們台灣網友傅孝暘分享的塑料架,大家多多捧場阿~
    http://www.thingiverse.com/thing:271285


    塑料捲支架
    http://www.thingiverse.com/thing:178862


    網友成功自行購料、組裝

    (2014/4/13) 青鳥先生

    (2014/4/2) 紀先生


    (2014/01/24)余先生


    屏東梁先生

    (2013/12/17)台中黃先生