ARS Printers
инструмент для 3д печати
ARS — принтер является альтернативой существующим решениям печати по технологии FDM. Для того чтобы наше устройство конкурировало на стремительно эволюционирующем рынке как можно дольше, мы заложили в него шесть уникальных технических предложений:
• Место для сушки 5 катушек пластика в верхней части принтера.
• Двухканальный экструдер который можно настроить на очень точную или очень скоростную экструзию. Несколько датчиков контроля оповещают о закончившемся филаменте и исключают аварии.
• Большая рабочая камера с компактными внешними размерами.
• Фотокаталитический циркуляционный фильтр. Его особенность: не накапливает, а разрушает органические и токсичные соединения которые выделяются при плавлении пластика.
• Крышка сконструирована таким образом что открывается вверх и не занимает пространство перед принтером.
• Передача заданий печати происходит через локальную папку, а управление принтером — через приложение на Android.
Первый этап заключался в компоновке основных элементов механики таким образом, чтобы соблюсти характеристики, составляющие конкурентное преимущество. Отсек электроники, куб с приводами в трех координатных осях, размер экструдера, зону хранения пластика, габариты и расположение фотокаталитического фильтра. Все это подбиралось исходя из удобства пользования, обслуживания и визуального контроля в камере печати. На выходе получилась модель с размерами и другими требованиями чтобы продолжить работу следующем этапе.
Мы провели анализ действий совершаемых при взаимодействии как с механической концепцией нашего принтера, так и с принтерами других конструкций.
Выяснили например, что удобство замены филамента — значимый параметр.
Внутри под печатным столом всегда скапливаются частицы филамента и пыль. Значит мы сделаем это место удобным для регулярной уборки чтобы рабочий инструмент был всегда в чистоте.
Корпус имеет полигоны и рубленные формы. Вытянутая вверх пропорция подчеркивает его самостоятельность и устойчивость. Все это вместе с черным матовым цветом дает актуальность вне времени и намекает на современный подход к проектированию.
Приложение под Android
Вместо встроенного экрана для настройки мы сконцентрировали усилия на создании приложения под Android. Оно позволяет выбрать файл для печати, запустить печать, поставить на паузу, настроить параметры экструдера и механики. Главное окно показывает необходимую телеметрию, прогресс печати. Есть даже кнопка выключения подсветки рабочей камеры.
Приложение позволяет управлять несколькими принтерами, переключаясь между ними, даже если они находятся в разных локациях.
Всего в принтере три электронных платы: материнская и две в экструдере.
В первую очередь была собрана электронная часть из типовых модулей из индустрии 3Д принтеров. Механика зашевелилась, экструдер ожил — мы проверили теоретическую часть. На основе этого были выявлены недостатки имеющейся элементной базы, добавлены необходимые функции и требования к «железной» части от программистов. Этот большой список стал отправной точкой для разработки электронной начинки.
Схемотехника, топология и микроконтроллерный код выполняется бок о бок.
В результате получаем компактную оптимизированную систему которая дает нам надежную связь между всеми электронными компонентами. Платы изготавливаются на заводе, их технологически легко собрать и настроить.
Экструдер
Чтобы 3д принтер занимал меньше места на столе, а пространство внутри использовалось на максимальные размеры, двухканальный экструдер сконструирован очень компактным. Это позволяет доставлять сопла на минимальное расстояние до стенок корпуса. При этом он имеет быструю настройку степени давления на филамент, датчики которые показывают что филамент закончился и отдельный датчик фиксирующий застревание в каналах.
Детали из листового металла свариваются в единый корпус. Для удобства использования 3д принтера мы убрали ребро жесткости между экструдером и пользователем, тем самым сильно ослабив каркас. Пришлось хорошо потрудиться чтобы компенсировать это и получить высокую пространственную жесткость. Мы изготовили 3 прототипа, в каждый из которых вносили правки так как компьютерное моделирование не позволяет в полной мере симулировать все режимы работы.
Рычажный механизм открытия крышки заслуживает внимания. Он поднимает тяжелую переднюю дверь и верхнюю крышку точно по заданной траектории и с минимальной раскачкой. Пользователь одним пальцем поднимает конструкцию, которая фиксируется в верхнем положении и не мешает производить работу.
Весь цикл от идеи до выпуска изделий (ars printers) выполнен нашей командой за 16 месяцев.
Всего выпущено 13 устройств. Один из 3д принтеров работает в нашем офисе и тестируется с 2019 года.
Периодически мы дорабатываем прошивку и загружаем ее на сервер для облачного обновления других экземпляров.
hello@rcprk.com