طابعة ثلاثية الأبعاد ذات غطاء اصطناعي: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

ملخص

في عالم الرياضة ، يتم إغفال الرياضيين ذوي الإعاقة لاحتياجات أدائهم. يحتاج الكثير منهم إلى معدات متخصصة لضمان الراحة وذروة الأداء أثناء ممارسة الرياضات التي يحبونها. يضم فريق كرة السلة البارالمبي المحلي ، The Austin River City Rec'cers ، العديد من أعضاء الفريق الذين يعانون من صعوبات جسدية ، مثل إصابات الحبل الشوكي ، وبتر الأطراف ، وأمراض العضلات ، والسكتات الدماغية. نظرًا لقلة المعدات المصممة لمساعدة مثل هذا الرياضي ، قرر فريقنا التركيز على مبتور معين في الفريق الذي فقد يده. قام اللاعب بتغطية طرفه الباقي على قيد الحياة بشريط لاصق للحماية ، ومع ذلك فإن هذا الحل غير قابل لإعادة الاستخدام ، ومهدر للهدر ، وأقل فاعلية من الحلول الأخرى التي استخدمت زملائي مبتوري الأطراف في عالم الرياضة.

العصف الذهني

انجذب فريقنا إلى هذه المشكلة لأن لدينا اتصالات شخصية بمسجل مدينة نهر أوستن وكنا متحمسين لمساعدة منظمة ندعمها بالكامل. أحد أعضاء فريقنا لديه والد يلعب مع الفريق ، وقد كان لها تأثير كبير في عملها التطوعي في المنظمة غير الربحية ، حيث أقامت موقعها على الإنترنت وأدارت العديد من مباريات البطولة. أصبح اللاعبون عائلتها ومن خلال مشاركتها شهدت مشكلة كبيرة كانت مصممة على حلها بالموارد التي تم توفيرها خلال Cornerstone. بعد تقديم الفكرة إلى عضو فريقها الآخر والحصول على مدخلات من الموجهين المصنّعين لدينا ، أكملنا ورشة عمل 6-3-5 مع نظرائنا للحصول على أفكار حول كيفية تحسين منتجنا والموارد المختلفة التي يمكننا استخدامها والتي لم نكن نعتقد من بعد. ثم تابعنا إكمال حزمة البحث والتصميم لتقييم فعالية مشروعنا المقترح في الفئات التالية: الأتمتة ، والكهربائية ، والميكانيكية ، والهيكلية ، والعاطفة. بالنظر إلى هذه الموارد والتأمل في العلاقة التي كانت لدينا مع المنظمة ، قررنا المضي قدمًا في فكرتنا الأصلية للرياضيين.

حلنا

قمنا بصياغة فكرة بناء طابعة ثلاثية الأبعاد من شأنها طباعة الأغطية للرياضيين من خيوط TPU ، والتي تكون أكثر مرونة ومتانة من خيوط PLA الشائعة الاستخدام. كان هدفنا هو برمجة وبناء منتج حيث تقوم الطابعة تلقائيًا بطباعة غلاف واقي يمكن تخصيصه بأحجام مختلفة ليناسب الرياضي تمامًا. نهدف إلى برمجة معالج دقيق (Printerbot) يتحكم في أنظمة المحركات المختلفة ويتم تنظيمه بواسطة مستشعرات نهاية التوقف كإجراء وقائي أثناء الطباعة. نظرًا لمحدودية إنفاقنا والقدرة على استخدام أجزاء من الطابعات الحالية ، ظل مشروعنا أقل من الميزانية التي تتراوح بين 200 و 300 دولار أمريكي ولبى متطلبات عملائنا من خلال توفير حل فعال وملائم يمكن توزيعه بسهولة في جميع أنحاء العالم البارالمبي.

اللوازم

مشابك / مسامير

M8 البندق- 100

غسالة M8- 100 (الطلب 2)

الترباس M3x20- 50 (الطلب 2)

M3 الجوز- 50

M3x10 Bolt- 6 (الرابط عبارة عن عبوة من 50)

برغي M3x8 (المعروف أيضًا باسم مجموعة) -2

# 10 × 1 براغي صفائح معدنية مسطحة الرأس من فيليبس- 4 (حزمة من 100)

رمان

608 محامل تزلج - 3 إلى 4

LM8UU محامل خطية- 10 إلى 11 (الترتيب 2)

قضبان مترابطة

370 مم 8 مم- 6

300 مم 8 مم - 4

450 مم 8 مم -3

210 مم 8 مم -2

50 مم 8 مم -1

شراء 5 أمتار وقطع وفقا لذلك

قضبان ناعمة

350 مم 8 مم -2 (الطلب 2)

405 مم 8 مم - 2 (الطلب 2 وقطع 1 مم)

420 مم 8 مم -2 (قطع 80 مم)

أحزمة

حزام مسنن 840 مم GT2- 1

900mm GT2 حزام مسنن- 1

16 بكرات لتناسب أحزمة GT2- 2

إليك رابط لمجموعة أدوات الحزام على أمازون (قص وفقًا لذلك)

ملفات الطابعة ثلاثية الأبعاد

قمة الإطار مع القدم- 4

قمة الإطار بدون قدم- 2

اقتران- 4 (طباعة مرتين)

عربة X- 1

X نهاية المهمل- 1

محرك نهاية X- 1

جبل محرك Z- 2

مشبك الحزام- 4

حامل الجوز المشبك الحزام- 2

شريط المشبك- 8

رود المشبك - 2

قوس المحرك Y- 1

جلبة Y- 4

حامل Endstop -3

آخر:

أنابيب فينيل 1.5 سم ، 6.35 مم OD 4.32 مم (إجمالي 3 سم) - 2

225x225x6mm الخشب الرقائقي -1 (لسرير التدفئة)

سرير تسخين MK1 / MK2- 1 (200x200mm مستحسن)

محركات السائر NEMA17- 5

4 بوصه مضغوط - 50

المعالج الدقيق والكود

سيقوم فريقنا بتحديث هذا المستند أثناء قيامنا بتطوير رمز معالجنا الدقيق

* أوصى مندوب الراب بقائمة التوريد أعلاه ولكن سيتم التحقق منها تمامًا لهذا التكرار بمجرد الانتهاء من الطابعة *

الخطوة 1: بناء الإطار

تتمثل الخطوة الأولى لبناء الطابعة ثلاثية الأبعاد في تجميع إطارها الذي يتكون من مثلثي قضيب أملس متصلين بقضبان إضافية تعمل عموديًا. كانت مجموعتنا محظوظة بما يكفي للعثور على إطار تم إنشاؤه بالفعل في الحرم الجامعي لدينا ، والذي قمنا بتعديله بعد ذلك ليكون نسخة طبق الأصل من Prusa Mendel Iteration 2 عن طريق تغيير المشابك التي كانت تربط الشريط معًا بشكل عمودي على المحور y والقضبان الملساء تستخدم للمحور السيني. بالنسبة لأولئك الذين يقومون ببناء الإطار بأنفسهم ، يرجى الوصول إلى موقع Rep Rap * الذي يحتوي على قسم محدد يقدم إرشادات مفصلة حول كيفية إنشاء هيكل الإطار بحيث يكون مثاليًا والمواد الضرورية للبناء (المدرجة في حساباتنا الإجمالية). يوجد أعلاه بعض الصور التي تعرض قطعًا مطبوعة معينة من الإطار والبناء ، بالإضافة إلى إطارنا قبل تعديله ليلائم إصدار Rep Raps.

* شعرت مجموعتنا أن هذا المورد قدم معلومات أفضل عن بناء الإطار ثم استطعنا ذلك لأننا لم نبني هذا الجانب من الطابعة بأنفسنا. نأسف بشدة لأننا لم نتمكن من إضافة وجهة نظرنا الشخصية في هذه الخطوة ، ومع ذلك نشعر أننا سنحد من البنائين ونؤذيهم بمعلومات غير دقيقة محتملة قدمناها. يمكن الوثوق بهذا الموقع بشدة وكان مرجعًا رائعًا في جميع مساعينا للبناء.

الخطوة الثانية: بناء المحور السيني

المواد:

المطبوعة X نهاية العاطل

محرك نهاية X مطبوع

2420 مم قضبان ملساء

3 مسامير M3x10

1608 تحمل

2 غسالات M8x30 درابزين / واقي من الطين

1 50mm M8 قضيب الخيوط

2 M8 صواميل

3 غسالات M8

3 محامل خطية LM8UU

تعليمات

- قم بحفر الفتحة المركزية لأجزاء محرك x-end-idler و x-end حتى 8 مم واثقب الفتحات الأربعة حيث سيتم إدخال القضبان الملساء (قم بالملف إذا لزم الأمر للتأكد من أنها يمكن أن تتناسب بشكل مريح مع الفتحة)

- ضع محرك x-end على اليسار والعازل x-end على اليمين مع "المقاطع السداسية" التي تواجه بعضها البعض. حرك القضبان الملساء في وحدة التباطؤ.

- انظر الآن إلى الجزء السفلي من عربة x الخاصة بك ومعرفة الجانب الذي يحتوي على فتحات لاثنين من المحامل الخطية وأي جانب به فتحة واحدة فقط. مع مراعاة ذلك ، حدد الجانب الذي سيكون في المقدمة وأي جانب سيكون الجانب الخلفي ، وحرك المقدار الصحيح من المحامل الخطية على كل قضيب (1 لواحد ، 2 للآخر) وفقًا لتفضيلاتك.

- قم بتوصيل محرك x-end بإعداد القضيب الخاص بك وتأكد من رجوع القضبان إلى الوراء حسب الضرورة (خيار الحفر بالكامل بحيث يكون الضبط والتوصيل أسهل ، فقط تحتاج إلى صواميل إضافية لتأمينها)

تُظهر الصور أعلاه القطعتين المطبوعتين لهذا التجميع والتقدم الحالي لفريقنا على المحور السيني. على الرغم من أن مجموعتنا لم تصل بعد إلى هذه النقطة ، إلا أن المحور السيني لم يتم تجميعه بالكامل حتى يتم وضع القضيب الملولب بقطر 50 مم على وحدة التباطؤ ذات الطرف السيني ويتم توصيل المحمل بحزام الطارد. استخدم مصدر rap المرتبط في الأسفل للحصول على مزيد من المعلومات ، ونخطط لمواصلة تحديث عملية البناء بمجرد أن نتمكن من الوصول إلى الموارد.

الخطوة 3: بناء سرير التدفئة

المواد:

225x225x6mm الخشب الرقائقي -1 (لسرير التدفئة)

سرير تسخين MK1 / MK2- 1 (200x200mm مستحسن)

# 10 × 1 براغي صفيحة معدنية مسطحة الرأس فيليبس- 4

البطانات المطبوعة Y- 4

تعليمات:

- ضع البطانات Y (المواجهة لأعلى) على قطعة الخشب الرقائقي وتأكد من أن المجموعتين على كل جانب بقياس 140 مم من بعضهما البعض (قم بالقياس من المنتصف الدقيق) وأن مسافتهما من الجانبين الأيسر والأيمن متساوية

- سيتم تشغيل / مواجهة جميع البطانات وقنوات القضيب الخاصة بها بنفس الطريقة بحيث يمكن تشغيل اللوحة بسلاسة على طول قضبان المحور y

- قم بربط الخشب الرقائقي واستخدم البراغي * بعناية لربط البطانات على شكل y ، ووضعها بالقرب من الجانبين الأمامي والخلفي قدر الإمكان دون تكسير الخشب حيث لن تتداخل مع سرير التسخين.

- في حالة بروز البراغي لأعلى من الخشب الرقائقي ، يمكنك استخدام منشار يدوي بشفرة دوارة لقطع المعدن الزائد لأنه قد يكون خطيرًا ويحد من وظائف الطابعة

- معلومات مهمة متكررة عن البطانات: يجب أن تكون جميعها متجهة بنفس الطريقة ، ولا تهم المسافة بين الجانبين الأمامي والخلفي للخشب الرقائقي فقط الجوانب اليمنى واليسرى والمسافة بين البطانات (تعمل أيضًا من اليسار إلى حق)

- قم بقياس سرير التدفئة الخاص بك إلى الثلثين على حافتين متقابلتين من السرير (إما يسارًا ويمينًا أو أماميًا وخلفيًا) وحفر فتحتين 8 مم في الخطوط (إذا كنت تستخدم 200 × 200 مم ، فسيتم حفر حوالي 7 سم من كل جانب وعلى مقربة من الحافة قدر الإمكان) - كما هو موضح في إحدى الصور أعلاه

- اطرح فرق أطوال سرير التسخين على الخشب الرقائقي ، وقسمه على اثنين ، وقم بالقياس من كل جانب من الخشب الرقائقي بهذا الرقم بحيث يكون سرير التدفئة الخاص بك في منتصف الخشب تمامًا. (يمكن أيضًا رؤية وضع العلامات باستخدام هذه الطرق في إحدى الصور أعلاه

- قم بربط السرير والخشب معًا أثناء تثبيته أيضًا على السطح المباع ، ثم قم بربط البراغي باستخدام 4 براغي فلاتهيد فيليبس المعدنية

* لا يعرف فريقنا الحجم المحدد ونوع البرغي الذي تم استخدامه لتأمين البطانات على الخشب الرقائقي ، ولكن بمجرد عودتنا إلى مساحة الشركة المصنعة والوصول إلى الطابعة ، سنكتشف النوع من المسمار وتحديث الصفحة. شكرا جزيلا لتفهمك

الخطوة الرابعة: بناء المحور الصادي

المواد:

سرير تدفئة مُجمَّع (من الخطوة الأخيرة)

إطار مُجمَّع

مشابك الحزام المطبوعة -2

840mm × 5mm T5 حزام توقيت الملعب

NEMA17 السائر المحركات -1

16 بكرات لتناسب أحزمة GT2- 1

4 بوصات سوستة - 4

تعليمات:

- اجمع سرير التسخين المُجمَّع ، ومشبك الحزام ، ومسمارين يتناسبان مع فتحات مشابك الحزام *. اقلب سرير التسخين واستخدم المسطرة ، وقم بقياس ووضع مشبك الحزام في المنتصف على الجانب الأمامي / حافة الخشب الرقائقي (ضعه بالقرب من الحافة قدر الإمكان). الآن حرك حافة واحدة من الحزام مقاس 840 مم في فتحة الحزام مع توجيه الأسنان لأعلى. اربط الحزام بالمسامير.

- بعد التأكد من أن القضيبين الأملس يبعدان 140 مم عن بعضهما البعض (كما هو موضح في الصورة أعلاه) ، اقلب سرير التسخين إلى جانبه الأيمن وقم بتثبيت البطانات Y للسرير المسخن على القضبان.

- في حالة وجود أي مشكلة في التثبيت بسبب اختلاف المسافات في القضبان ، يمكنك ضبط موضعها عن طريق فك الصواميل وتحويل مشابك القضبان الموجودة على القضبان الملولبة التي تتصل بها قضبان المحور y.

- بمجرد أن ينزلق سرير التسخين بسلاسة على طول القضبان ، اقلب الطابعة إلى جانبها. ثم في كل جلبة ، قم بتشغيل ربطة عنق مضغوطة عبر ممر صغير على كل جلبة مطبوعة وحول القضيب المتصل به ، ثم اسحبه حتى يحكم

- الآن بعد أن تم تأمين سريرك ، يمكننا قلب الطابعة إلى وضعها الطبيعي وتأمين محرك السائر ذي المحور الصادي مؤقتًا (هذا هو أبعد ما وصل إليه فريقنا في هذه الخطوة المحددة). حرك محرك السائر في شريحة المحرك y وقم بإحكام ربط بكرة حزام الأسنان ذات 16 سنًا حسب الحاجة.

- الآن بمجرد التأكد من اصطفاف محامل الحزام للمحور y بشكل مثالي ، قم بلف الحزام المتصل بسرير التسخين حول كل من المحمل الأول والبكرة المتصلة بالمحرك. ثم اسحبه بإحكام أسفل سرير التسخين ولفه حول المحمل الثاني ، مع التأكد من أن الجانب المسنن للحزام على كلا المحمل يلامس المحمل وأن الأسنان تتلاءم تمامًا مع بكرة المحرك.

- للراحة ، حرك السرير حتى نهاية المحرك لنظام الحزام. الآن كما فعلت من قبل ، قم بقياس ووضع مشبك الحزام في المنتصف على الجانب الخلفي من الخشب الرقائقي بحيث يكون قريبًا من الحافة قدر الإمكان. اسحب حافة الحزام بإحكام وثبته في مكانه (اقطع أي فائض إذا لزم الأمر). الآن يجب أن ينزلق السرير بقوة قليلة مع تثبيته جيدًا أيضًا.

* لا يعرف فريقنا الحجم المحدد ونوع البرغي الذي تم استخدامه لتأمين مشابك الحزام بالخشب الرقائقي ، ولكن بمجرد عودتنا إلى مساحة المصنّع والوصول إلى الطابعة ، سنكتشف نوع المسمار وتحديث الصفحة. شكرا جزيلا لتفهمك

الخطوة 5: المضي قدمًا …

تم قطع عملية البناء لدينا بسبب الوباء الأخير ، ولكن بمجرد أن نتمكن من الوصول إلى مشروعنا والمواد ، فإننا نخطط لاستكمال الطابعة وإعطائها لمسجل مدينة نهر أوستن. ومع ذلك ، لا يزال لدينا الكثير لإكماله قبل تحقيق هدفنا ، لذا فيما يلي قائمة بما لا يزال يتعين القيام به.

- اربط قطع الإطار الرأسية بحوامل المحرك ولكل طرف من القضيب يعمل بشكل عمودي على المحور y (استخدم مشابك القضبان)

- الانتهاء من تجميع المحور X: نخطط لتأمين محمل حزام الطارد ، ثم يجب أن نعلق محرك السائر والطارد المقدم إلينا من قبل أحد مرشدي الصانعين لدينا (اختياري: تضمين مروحة الطارد للفتيل)

- تحديد طريقة لتأمين الفتيل بطريقة آمنة (الخيارات: التصميم وعجلة الطباعة التي يمكن أن تتناسب مع الشد أو تخرج من الإطار)

-محور Z كامل: نحتاج إلى إرفاق قضبان ملولبة 210 مم بمحركين من المحور z مع أدوات التوصيل وأنابيب الفينيل

- قم بإرفاق حوامل توقف النهاية / توقفات النهاية بكل محور (1 لكل محور)

- تأمين المعالج الدقيق printerbot مع روابط مضغوطة على وجه واحد من الإطار

-البرمجة: قم بتوصيل جميع المحطات الطرفية ومحركات السائر وسرير السخان بمعالج printerbot الدقيق. ابحث عن الكود الحالي لـ prusa iteration 2 (استخدم rep كمصدر) وقم بتعديله إذا لزم الأمر

نأسف للإزعاج الذي تسبب فيه مشروعنا غير المكتمل ، ومع ذلك نأمل في مواصلة العمل عليه خلال أشهر الصيف ونعد بتحديث هذا الموقع أثناء قيامنا بتحسين / إكمال الطابعة الخاصة بنا.

الخطوة 6: المصادر

اتبع فريقنا عملية البناء وقائمة المواد المقدمة من موقع Rep Rap. إنها تحتوي على إرشادات مفصلة حول كل جانب من جوانب هذا التكرار لطابعة Prusa ومن السهل للغاية متابعة موقعهم. ومع ذلك ، يوجد أدناه روابط للصفحة الرئيسية للموقع ولكن أيضًا الصفحات الرئيسية للحصول على معلومات حول التجميع والإمدادات وما إلى ذلك.

ملفات الطابعة ثلاثية الأبعاد (استخدمنا الملفات الموجودة ضمن علامة التبويب metric-prusa)

ممثل الراب "فاتورة المواد"

الجمعية طابعة Rep Rap

يود فريقنا أيضًا تضمين رابط إلى موقع Austin River City Rec'cers (المنظمة التي كنا نهدف إلى المساعدة في منتجنا) لمعرفة المزيد حول هدف الفريق واللاعبين. يمكنك أيضًا التبرع هنا لمساعدة الفريق في نفقاتهم السنوية حيث أن أي مساهمة مطلوبة بشدة ومقدَّرة.