Прототип 3D-принтера с механическим изменением инструментов: простота и доступность

Идея смены инструментов в 3D-принтерах становится все более актуальной, поскольку позволяет значительно расширить функционал печатных устройств. Вместо традиционной замены филамента новые системы предлагают возможность быстро менять экструдеры или другие инструменты. Это может открыть новые возможности для многофункциональной 3D-печати, например одновременное использование различных материалов или насадок для различных задач.

Однако большинство существующих решений для автоматического изменения инструментов являются дорогостоящими и сложными в настройке. Именно поэтому инженеры из Engineers Grow предложили доступный и простой прототип, работающий с помощью стандартных моторов 3D-принтера и нескольких сообразительных механических решений.

Основой нового подхода явилось создание модифицированного экструдера, способного автоматически загружать и разгружать филамент. Важно отметить, что в данной системе используется только один экструдер. Это имеет свои преимущества: уменьшаются затраты на аппаратное обеспечение, ведь не нужны дорогостоящие контрольные платы со многими выходами, а также отпадает необходимость в покупке нескольких экструдеров.

Первый вариант экструдера оказался не слишком эффективным, однако благодаря 3D-печати, позволяющей быстро менять дизайн, инженеры имели возможность усовершенствовать решение уже на этапе тестирования.

Следующим важным шагом стало добавление пружинного направляющего для автоматической загрузки и разгрузки филамента в новый экструдер. Однако и здесь возникли сложности: механизм не сработал, как планировалось. Это требовало пересмотра и переработки экструдера, еще раз демонстрирующего гибкость процесса проектирования в рамках аддитивного производства.

В системе используются магниты для удержания горячего конца – это решение является простым и экономичным. Однако такой крепеж не всегда достаточно надежен, особенно в случаях, когда требуется высокая точность позиционирования. Чтобы повысить стабильность, инженеры добавили систему выравнивания с помощью пены.

Принцип действия механизма состоит в том, что платформа с инструментом соединяется с головкой принтера, а затем отходит в сторону, разрывая магнитное соединение. Дополнительный кронштейн активирует рычаги, управляющие процессом смены филамента.

На этапе тестирования все элементы системы поначалу проверялись вручную. Когда это подтвердило работоспособность прототипа, инженеры перешли к созданию макрозаписей, чтобы автоматизировать процесс смены инструментов. Это позволило протестировать систему с двумя экструдерами и отработать основные механизмы.

Однако, во время работы выяснилось, что есть несколько проблем, которые еще нуждаются в решении. В частности, горячие концы не всегда фиксируются с требуемой жесткостью, что приводит к проблемам с точностью. Кроме того, процесс стыковки экструдеров не всегда проходил идеально повторяемо, что требовало дополнительных настроек.

Одним из главных преимуществ этого решения является его доступность. Сменщик инструментов, за пределами стоимости самого 3D-принтера, стоит около $100. Однако эта сумма может варьироваться в зависимости от количества экструдеров, которые вы планируете использовать. Хотя система все еще на стадии прототипа и не полностью функциональна, видео и документация от Engineers Grow содержат достаточно информации, чтобы самостоятельно провести эксперименты и разработать собственную версию механического сменщика инструментов.

Поскольку сменщик специфичен для определенных моделей принтеров, пока нет универсальных моделей или кода, доступных для загрузки. Инженеры также планируют предоставлять готовые решения только для участников платформы по подписке. Тем не менее, идея имеет огромный потенциал, и даже на данном этапе есть возможность для энтузиастов начать собственные эксперименты и усовершенствовать существующие механические решения.

Это не первый случай использования механических сменщиков инструментов в 3D-принтерах. К примеру, в CNC-машинах часто используются пассивные сменщики, позволяющие менять инструменты без сложных электромагнитных систем. Многие современные решения в области 3D-печати предполагают использование электромагнитов для фиксации инструментов. Интересно, что наш собственный Sonya Vasquez экспериментировал с подобным подходом в проекте Jubilee, что также демонстрирует потенциал таких технологий для домашнего использования и прототипирования.

Прототип 3D-принтера с механическим изменением инструментов от Engineers Grow представляет собой простое, экономичное и доступное решение, которое может значительно упростить работу с многозадачными 3D-печатными процессами. Несмотря на то, что система еще на стадии развития, у нее уже есть все шансы стать основой для дальнейших усовершенствований в сфере аддитивного производства.

Если вы заинтересованы в экспериментах с механическими сменщиками инструментов или хотите расширить функциональность вашего 3D-принтера, этот прототип – отличная отправная точка для собственных исследований и разработок.