Прототип 3D-принтера з механічною зміною інструментів: простота та доступність

Ідея зміни інструментів у 3D-принтерах стає все більш актуальною, оскільки дозволяє значно розширити функціонал друкарських пристроїв. Замість традиційної заміни філаменту, нові системи пропонують можливість швидко змінювати екструдери або інші інструменти. Це може відкрити нові можливості для багатофункціонального 3D-друку — наприклад, одночасне використання різних матеріалів або насадок для різних завдань.

Однак, більшість існуючих рішень для автоматичної зміни інструментів є дорогими та складними у налаштуванні. Саме тому інженери з Engineers Grow запропонували доступний і простий прототип, який працює за допомогою стандартних моторів 3D-принтера та кількох кмітливих механічних рішень.

Основою нового підходу стало створення модифікованого екструдера, здатного автоматично завантажувати та розвантажувати філамент. Важливо зазначити, що у цій системі використовується лише один екструдер. Це має свої переваги: зменшуються витрати на апаратне забезпечення, адже не потрібні дорогі контрольні плати з багатьма виходами, а також відпадає необхідність у купівлі кількох екструдерів.

Перший варіант екструдера виявився не надто ефективним, однак завдяки 3D-друку, що дає змогу швидко змінювати дизайн, інженери мали змогу вдосконалити рішення вже на етапі тестування.

Наступним важливим кроком стало додавання пружинного напрямника для автоматичного завантаження та розвантаження філаменту у новий екструдер. Однак і тут виникли складнощі: механізм не спрацював, як планувалося. Це вимагало перегляду та переробки екструдера, що ще раз демонструє гнучкість процесу проектування в рамках адитивного виробництва.

У системі використовуються магніти для утримання гарячого кінця — це рішення є простим і економічним. Однак таке кріплення не завжди достатньо надійне, особливо у випадках, коли потрібна висока точність позиціювання. Щоб підвищити стабільність, інженери додали систему вирівнювання за допомогою пінів.

Принцип дії механізму полягає в тому, що платформа з інструментом з'єднується з головкою принтера, а потім відходить убік, розриваючи магнітне з'єднання. Додатковий кронштейн активує важелі, що керують процесом зміни філаменту.

На етапі тестування всі елементи системи спочатку перевірялися вручну. Коли це підтвердило працездатність прототипу, інженери перейшли до створення макрозаписів, щоб автоматизувати процес зміни інструментів. Це дозволило протестувати систему з двома екструдерами та відпрацювати основні механізми.

Проте, під час роботи з’ясувалося, що є кілька проблем, які ще потребують вирішення. Зокрема, гарячі кінці не завжди фіксуються з необхідною жорсткістю, що призводить до проблем із точністю. Крім того, процес стикування екструдерів не завжди проходив ідеально повторювано, що вимагало додаткових налаштувань.

Однією з головних переваг цього рішення є його доступність. Змінник інструментів, за межами вартості самого 3D-принтера, коштує близько $100. Однак ця сума може змінюватися в залежності від кількості екструдерів, які ви плануєте використовувати. Хоча система все ще на стадії прототипу і не є повністю функціональною, відео та документація від Engineers Grow містять достатньо інформації, щоб самостійно провести експерименти та розробити власну версію механічного змінника інструментів.

Оскільки змінник специфічний для певних моделей принтерів, наразі немає універсальних моделей або коду, доступних для завантаження. Інженери також планують надавати готові рішення лише для учасників платформи за підпискою. Тим не менш, ідея має величезний потенціал, і навіть на даному етапі є можливість для ентузіастів розпочати власні експерименти та вдосконалити існуючі механічні рішення.

Це не перший випадок використання механічних змінників інструментів у 3D-принтерах. Наприклад, у CNC-машинах часто використовуються пасивні змінники, що дозволяють змінювати інструменти без складних електромагнітних систем. Багато сучасних рішень у сфері 3D-друку передбачають використання електромагнітів для фіксації інструментів. Цікаво, що наш власний Sonya Vasquez експериментувала з подібним підходом у проєкті Jubilee, що також демонструє потенціал таких технологій для домашнього використання та прототипування.

Прототип 3D-принтера з механічною зміною інструментів від Engineers Grow є простим, економічним та доступним рішенням, яке може значно спростити роботу з багатозадачними 3D-друкарськими процесами. Незважаючи на те, що система ще на стадії розвитку, вона вже має всі шанси стати основою для подальших удосконалень у сфері адитивного виробництва.

Якщо ви зацікавлені в експериментах з механічними змінниками інструментів або хочете розширити функціональність вашого 3D-принтера, цей прототип — чудова відправна точка для власних досліджень та розробок.