ZONESTAR P802, czyli Prusa i3, albo budujemy drukarkę 3D z zestawu do samodzielnego montażu

Robiłem już kilka recenzji zestawów konstrukcyjnych, z których można zbudować różne przydatne rzeczy dla radioamatora.
Dziś jednak recenzuję większy zestaw. Spróbujemy zbudować wynalazek z niedawnych czasów — drukarkę 3D.
Nie powiem, żeby wszystko szło gładko. Cały czas spodziewałem się jakiegoś haczyka, ale ostatecznie coś z tego wyszło.
Poniżej, pod rozwinięciem, znajdziecie opis tego, co to właściwie jest, oraz próbę przygotowania instrukcji krok po kroku.

Na początek chcę od razu wszystko wyjaśnić. Nie jestem profesjonalistą w dziedzinie druku 3D, a tę drukarkę zobaczyłem na żywo po raz pierwszy. Wcześniej oczywiście oglądałem zdjęcia i filmy pokazujące pracę drukarek, ale co innego patrzeć, a co innego samemu z niej korzystać.
Dlatego cała recenzja będzie napisana z perspektywy początkującego.
Spróbuję opowiedzieć i pokazać wszystko, czego udało mi się dowiedzieć i co zrozumiałem. Być może dzięki temu będzie łatwiej tym, którzy również po raz pierwszy widzą taką drukarkę.

Są tu bardziej doświadczeni koledzy, którzy niejednego zjedli wydrukowali, więc mam do nich prośbę: jeśli zauważycie jakieś kompletne bzdury, nie krzyczcie, tylko lepiej podpowiedzcie, co trzeba zmienić albo dodać do recenzji.

Na początek krótkie wprowadzenie.
Przyjrzymy się drukarce 3D działającej w technologii FDM (Fused Deposition Modeling).
Technologia ta polega na tym, że drukarka nakłada (wytapia) cienkie warstwy plastiku jedna na drugiej. Istnieją też inne technologie, ale są zwykle bardziej skomplikowane i (lub) droższe, a poza tym mniej rozpowszechnione, więc żeby nie odchodzić od tematu, nie będę ich omawiać.

Drukarki różnią się także zasadą działania mechaniki.
W dużym uproszczeniu, mimo całej różnorodności konstrukcji, drukarki FDM można podzielić na dwie grupy.
1. Standardowy układ z trzema osiami
2. Układ „Delta”.

Nie bez powodu podzieliłem je na te grupy — już wyjaśniam.
Choć najpopularniejsze układy wyglądają różnie, formalnie są takie same.
Nawet płytka sterująca jest taka sama, bo zasada działania pozostaje niezmienna: głowica drukująca porusza się względem modelu.
To, co i jak będziemy poruszać — modelem względem głowicy czy głowicą względem modelu, podnosić stół czy opuszczać głowicę — nie ma żadnego znaczenia. To wyłącznie kwestia mechaniki.
Żeby nie naruszać praw autorskich, schematy drukarek zaczerpnąłem stąd. Ponadto początkującym może się przydać informacja stąd.
Recenzowana drukarka działa według schematu pokazanego pośrodku.


Jak wspomniałem wyżej, osobną kategorię stanowią drukarki Delta.
Mają swoje zalety i wady w porównaniu z poprzednimi układami.
Zalety: łatwiej drukować wysokie modele. Wady: trudniejsza konfiguracja i niewielki obszar roboczy, ograniczony przez trzy przecinające się półokręgi.


W recenzji opiszę wszystko — od pudełka aż po efekt drukowania.
W trakcie recenzji pokażę wszystkie elementy zestawu, a przy niektórych wyjaśnię, co to jest, do czego służy i jak działa.

Na początek opakowanie. Jest jednak duże, więc schowałem je pod spoilerem.

Wszystkie elementy zestawu są starannie ułożone w trzech tackach z pianki polietylenowej.


Przyjrzyjmy się pokrótce zawartości tacek.
Górna tacka
Znajduje się tu płyta sterująca i panel z wyświetlaczem, różne śrubokręty i kluczyki, a także pionowe mechanizmy oraz akrylowe elementy ramy.






Na „drugim” poziomie znajduje się stół i jeszcze cała masa akrylowych elementów ramy.
Stół jest szklany, więc umieszczenie go na środku opakowania jest jak najbardziej uzasadnione.


Na dolnym „poziomie” znajdują się metalowe prowadnice i śruby pociągowe, a także silniki, ekstruder, zasilacz i różne drobiazgi.


Ekstruder


Silniki są ciasno ułożone w swoich „kieszonkach”.


Ogólnie nie mam żadnych zastrzeżeń do opakowania — naprawdę trudno byłoby coś uszkodzić.

W zestawie z drukarką była płyta sterująca, która „rządzi” wszystkim: silnikami, podgrzewaniem stołu i ekstrudera, odbiera sygnały ze wszystkich wyłączników krańcowych itd.
To bardzo popularna płyta, widziałem ją w sprzedaży osobno, co podsuwa pomysł samodzielnego złożenia całego urządzenia. Najpewniej płyty różnią się oprogramowaniem układowym, ale nie sądzę, żeby miało to większe znaczenie.
W zestawie była też karta pamięci MicroSD; na opakowaniu podano model drukarki i wersję oprogramowania układowego.




Dalszy opis płytki i zamontowanych na niej elementów ukryję pod spoilerem.

A teraz możemy przejść do opisu montażu.
Podzieliłem cały proces na rozdziały, zgodnie z instrukcją, choć jak się okazało w praktyce, nie wszystko przebiega tak liniowo, jak początkowo myślałem.
Opis będzie wyglądał tak:
Opis z instrukcji, potrzebne elementy, czasem krótkie objaśnienie i opis elementów, gotowy podzespół.







Na tym etapie potrzebny będzie również wyświetlacz.
W zestawie dali takie cudo :)


Płytka jest bardzo prosta: znajduje się na niej sam wyświetlacz i pięć przycisków, no i jeszcze kilka rezystorów (pewnie podciągających). To wszystko.


Podczas oględzin zauważyłem pewien mankament. Przedni panel, który również został wydrukowany na drukarce, odchodzi od akrylowej ramki.
Po odklejeniu przedniego panelu stało się jasne, w czym problem: łby śrub łączących całą konstrukcję są za słabo zagłębione, przez co panel nie przylega.
Zagłębiłem łby, nakleiłem nową taśmę i wszystko wygląda już ładnie :)


Na tym etapie po prostu montujemy na ramie zasilacz, wyświetlacz i wyłącznik krańcowy.
Zasilacz mocuje się trzema śrubami, a czwarty otwór pozostaje niewykorzystany.


Otwory montażowe wyłącznika krańcowego mają postać podłużnych szczelin, które umożliwiają regulację.
Początkowo zamontowałem go w górnym położeniu, ale podczas regulacji musiałem przesunąć go niemal na sam dół.













Montaż jest już prawie zakończony, czas na pierwsze uruchomienie.
Nic nie zadymiło ani nie wybuchło, drukarka uruchomiła się bezgłośnie, ale po krótkiej chwili wentylator chłodzący ekstruder zaczął powoli nabierać obrotów.



No i teraz montaż drukarki jest zakończony. Tutaj widać, jak powinno to wyglądać.


A tak wyszło.






Tutaj widać różnicę między moim sposobem mocowania przewodu do stołu a zalecanym. Mój wydał mi się lepszy.


Jak pisałem wyżej, wydawało mi się, że w zestawie dali za dużo elementów mocujących. Nie myliłem się.

Po złożeniu drukarki zostało mi:
115 nakrętek M3 (szok, naprawdę nie spodziewałem się, że zostanie ich aż tyle)
2 metry osłony do wiązek przewodów
Około 25 różnych śrubek i jakieś 15 różnych wkrętów (przypomnę, z całej tej sterty potrzebne były dwie sztuki)
4 klucze imbusowe w różnych rozmiarach
Dwa wkrętaki (większy mocno ucierpiał do końca montażu) i pęseta
Przewód zasilający i przewody do grzałki (wymieniłem je na inne).
Trzy akrylowe elementy: dwa do mocowania paska do ekstrudera (nie przydały się) i jeden do mocowania paska do stołu (po prostu był zbędny).


O mało nie zapomniałem: w zestawie były też elementy do złożenia stojaka na filament.

Główne menu drukarki. Naciskając przyciski góra/dół, można sprawdzić jej aktualny stan. Na zdjęciu widać czas drukowania już po kilku krótkich testach.


Nas interesuje jednak kalibracja drukarki, a dokładniej stołu, a jeszcze dokładniej — odległości między stołem a ekstruderem.
W tym celu naciskamy środkowy przycisk, przechodzimy na sam dół, w prawo, a potem jeszcze raz.
Trafiamy do menu kalibracji. Pozwala ono wykonać sześć podstawowych operacji:
1. przesunąć wszystkie mechanizmy do pozycji zerowej
2. ustawić ekstruder w czterech narożnikach stołu
3. ustawić wysokość dyszy nad stołem. Domyślnie wynosi 0,2 mm; można ją zmienić, ale tylko do następnego przesunięcia.
Aby uruchomić wybrany tryb, trzeba nacisnąć przycisk „w prawo”, choć logiczniej byłoby użyć środkowego przycisku „enter”.


Najpierw wykonujemy następujące czynności:
1. Przy wyłączonej drukarce ustawiamy jednakową odległość między osią X (poziomymi prowadnicami, po których porusza się ekstruder) a dolną częścią ramy. Robimy to, ręcznie obracając silniki po obu stronach.
2. Dokręcamy nakrętki stołu nieco mocniej, niż trzeba (tak, żeby zwoje sprężyn wyraźnie się ścisnęły), ale pilnujemy, by stół nie oparł się o znajdujące się pod nim mocowanie.
3. Włączamy drukarkę, wchodzimy do menu ustawień i za pomocą opcji „do pozycji zerowej”, „do dowolnej określonej pozycji” oraz śruby regulacyjnej widocznej na zdjęciu ustawiamy dyszę tak, by jej dolna część znajdowała się tuż nad powierzchnią stołu.


Następnie, wybierając w menu pozycje ekstrudera 1, 2, 3 i 4, przesuwamy go kolejno do narożników stołu. Wkładamy przy tym kartkę papieru między dyszę a stół i obracamy nakrętki regulacyjne tak, by kartkę dało się przeciągnąć z lekkim oporem.




Regulacja nie szła zbyt wygodnie, dopóki nie podłożyłem pod drukarkę kawałka blatu o grubości 40 mm :) Podłoga jest u mnie położona na płycie OSB i ma niewielki luz, a konstrukcja drukarki wymaga sztywnego podłoża.
Potem poszło już zupełnie bez problemów.


Ponieważ jestem w tej dziedzinie zupełnym nowicjuszem, po przeczytaniu różnych opisów zacząłem ładować filament, wkładając go do otworu i naciskając przycisk „w dół” w menu podawania filamentu.
To był duży błąd — filament nawinął się na zębaty wałek i musiałem zdjąć radiator.
Potem zrozumiałem, że trzeba nacisnąć dźwigienkę u góry i po prostu wsunąć filament do środka.
Warto przy tym przyciąć końcówkę filamentu pod kątem 45 stopni, a odcinek o długości 6-7 cm wyprostować.
Następnie naciskamy mechanizm (drugim palcem przytrzymując od dołu ekstruder) i wsuwamy filament do oporu. Potem najpewniej trzeba nim trochę poruszać, żeby wszedł jeszcze głębiej. I tyle — można puścić mechanizm. Za trzecim lub czwartym razem robi się to już niemal automatycznie.


Drukarka potrafi drukować zarówno z karty pamięci, jak i z komputera. Dla większej niezawodności i wygody zaleca się drukowanie z karty pamięci, ale mnie wygodniej było drukować bezpośrednio z komputera. W zestawie był do tego kabel MiniUSB-USB


Poniżej na zdjęciach przykłady pierwszych elementów, które wydrukowałem na tej drukarce.
Na początku nawet nie wiedziałem, co trzeba ustawić w drukarce. Nawet dysza była ustawiona na 0.5 mm, a nie na 0.4 mm, jak jest w rzeczywistości.
Czyli wyglądało to mniej więcej tak — spróbowałem drukować z ABS, nic z tego nie wyszło (a przecież czytałem: zacznijcie lepiej od PLA!, ale kto by słuchał rad). Potem załadowałem PLA.
Uruchomiłem drukowanie, po 10 minutach miałem pierwszy element, a potem już poszło z górki.

Drukowałem w programie Repetier-Host, slicerem był Slic3r.



No i oczywiście film z pracy drukarki, a przy okazji zdjęcia wydrukowanych elementów.

Jakie wnioski można wyciągnąć na koniec?
Na początek kilka odpowiedzi na możliwe pytania:
1. Dlaczego recenzja jest taka długa?
Chciałem przygotować coś w rodzaju rosyjskiej instrukcji montażu z ilustracjami, a przy okazji pokazać cały proces.
2. Dlaczego recenzja jest taka długa, gdzie opis konfiguracji oprogramowania i drukowania?
Gdybym opisał to wszystko, recenzja byłaby jeszcze dłuższa, dlatego zaplanowałem drugą część, w której wszystko pokażę i opowiem. Poza tym sam zdobędę trochę doświadczenia i być może wprowadzę jakieś ulepszenia.

A więc plusy i minusy tego zestawu.
Plusy
Zestaw składa się niemal bez problemów, elementy do siebie pasują
Zestaw pozwala złożyć działającą drukarkę praktycznie bez użycia dodatkowych narzędzi. Potrzebowałem tylko opasek zaciskowych i klucza płaskiego
Konfiguracja jest stosunkowo prosta; do drukowania z PLA prawie niczego nie musiałem ustawiać
Szklany stół z już naklejoną taśmą
Solidne opakowanie

Minusy
Niedopracowana konstrukcja regulacji paska w osi X, problemy z jego mocowaniem
Rurka przy uchwycie na filament była o 5 mm za krótka
Kondensatory wejściowe w zasilaczu mają zbyt małą pojemność

Moja opinia. Ogólnie zestaw zrobił na mnie bardzo dobre wrażenie. Przede wszystkim dlatego, że elementy do siebie pasowały, a montaż przypominał raczej wciągającą zabawę, której poziom trudności stopniowo rośnie, niż łamigłówkę. Szczególnie ucieszyło mnie to, że drukowanie można rozpocząć niemal od razu po złożeniu, zamiast przez tydzień grzebać w ustawieniach. Trzeba tylko przestrzegać jednej zasady: zacząć od filamentu PLA — znacznie łatwiej się na nim uczyć i pracować.
Przyjemność ze składania zepsuły tylko dwie rzeczy: błąd w instrukcji dotyczący mocowania paska do stołu (myślę, że zostanie poprawiony) oraz niewygodne mocowanie i regulacja paska w osi X (mocowanie do ekstrudera).
Dużym plusem jest to, że nie trzeba niczego wgrywać ani długo konfigurować, szczególnie dla początkującego, który pierwszy raz widzi drukarkę na oczy. Długa konfiguracja na samym początku może po prostu zniechęcić do korzystania z niej.
Na karcie pamięci znalazły się trzy modele testowe, ale nie były mi potrzebne.
Pewne problemy sprawia zbyt niska temperatura stołu, ale to raczej nie wada tego konkretnego zestawu, tylko ogólna niedoskonałość konstrukcji. Właśnie dlatego nie zaliczyłem tego do minusów.

Krótko mówiąc: zestaw jest dobrze zapakowany, łatwo się składa, zawiera praktycznie wszystko, co potrzebne, i pozwala rozpocząć drukowanie niemal od razu po złożeniu.

Mam nadzieję, że recenzja okaże się przydatna — nie tylko w przypadku tego modelu, ale ogólnie (wiele drukarek ma podobną konstrukcję). Czekam też na komentarze, a szczególnie na wskazówki i pytania.
Część z nich uwzględnię w drugiej części recenzji, w której spróbuję opowiedzieć o tym, z czym zetknąłem się podczas precyzyjnej konfiguracji, a także sprawdzę działanie z różnymi filamentami.

Kupon obniżający cenę do $234.41 — GBKKDA

Tymczasowo cena obniżona do $216.41 — GBDAS3


Produkt udostępnił sklep na potrzeby recenzji.