2014年1月31日 星期五

3D Printer RepRap Prusa i3 組裝紀錄



源起

    淡江航太系學長
    我這台的印表機的型號為 RepRap Prusa i3。為什麼挑這台?因為台灣相當多人組裝過!也就是說相關資訊最齊全。其實我也不知道為什麼i3會這麼多人組,不過其累積大量的零件採購資訊跟組裝經驗,使i3為初學者很好的入門選擇之一。
    其實像我自己組一台3d printer已經不是什麼困難事,其難易度大概跟自己組一台桌上型PC差不多,有看過一位國小升國中的學弟也組了一台i3,相信大家也可以。首先,許多零件都是現成的(列印件、加熱頭、擴充版...),需要花心思的頂多在於採購、組裝、校正;再來,網路資源豐富,台灣地區已有許多3d printer的組裝經驗,fb上相關的社團也相當興盛:
    Reprap.Taipei
    Taiwan 3D Printing
甚至參考資料只要看中文的就夠了(特別是i3),我因為趕時間+偷懶,沒仔細看這個款式的原文官網(不過大陸有翻譯了大部分):
    RepRap
Builder.jpg
    由於網路上許多前輩已做了很完整的教學文件、blog文章、經驗分享,以我這個才疏學淺的後輩再複製貼上沒什麼意思,所以接下來的內容會有許多我認為不錯的連結,依照我自己購買、組裝、測試.....等等的順序來排列,希望對其他人有所幫助。


More about Reprap
    台北數位藝術節的reprap傳單,借用一下:

材料購買資訊
    3D printer的零件一大堆,剛看到時有點不知所措不知從何購買起,我參考下列前輩的零件列表再加上網拍賣家賣場的商品後:
1. http://diy3dprint.blogspot.tw/2013/10/prusa-i3-3d-diy.html
2. http://diy3dprint.blogspot.tw/2013/11/3d.html
3. http://jimmyeestudio.blogspot.tw/2013/10/3d-printer-3d-prusa-i3-fablab-taipei-diy.html
http://class.ruten.com.tw/user/index00.php?s=jimmyjason&m=2
4. http://blog.xuite.net/diy3dp/main/198872306
5. http://prusa3dprinter.blogspot.tw/2013/12/prusa-i3-2-02-2553-7717-2132-i3500-02.html

    自己打了一份零件列表:
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0AtmaJ4tnmRoIdGN3d3lYREJUTVJvMUFuRE9EamhhYVE#gid=0
供大家參考,不過多少會有些遺漏的項目,請發現的人提醒我吧! 感恩~



工具
    這邊我不多打,只是提醒一下如果買到的列印件精度不夠,這時手邊有台手持的電動打磨機,是一件方便又幸福的事。

硬體組裝

    硬體部分簡單來說,就是:
鎖不完的螺絲;牽不完的線;整理不完的蛇管。
組裝不難,只是耗時而以,不過參考資料還是相當重要的,以下列出幾個我組裝時的參考資料,以及我個人的錯誤經驗。

1. http://dl.dropboxusercontent.com/s/femvh8j5njf4sag/prusa_i3_frame_kit_build_manual.pdf

    有較完整的組裝過程照片,以及詳細的五金零件規格,不過僅限於純機構組裝,並沒有馬達、加熱頭、配線、電路板等安裝連接方式,對於一開始要組整個printer結構來說]還蠻方便的,不過Y軸在裝線性軸承時不能直接照著套進去,因為我的列印件與軸承不可以用束帶事後固定,因此要事先安裝軸承進Y軸列印件。

2. http://diy3dprint.blogspot.tw/2013/10/prusa-i3-3d-diy.html

    沒錯,還是陳亮宇先生。他的部落格我認為是台灣地區最實用的3d printer reference,先爬完他的blogger有一定的好處,而且除了零件資訊齊全外,每個特別提醒的地方還真的很重要,建議要做下個步驟時都再看一下這篇,有沒有他提醒要注意別出錯的小地方,再動手。

3. http://reprap.org/wiki/Prusa_i3_Rework_Introduction

    reprap官網,還有很多其他版本的印表機
組裝過程依下列方式分類:
  1. Introduction
  2. Bill of materials
  3. Y-axis assembly
  4. X-axis assembly
  5. Connecting X-axis and Z-axis
  6. Motor assembly
  7. X and Y-axis motions
  8. Heated bed assembly
  9. Extruder assembly
  10. Electronics and wiring

4. http://blog.xuite.net/diy3dp/main/198689436


    不過每個參考資料的印表機版本還是有些出入,因為每過一些時間總會有修改的更新版本,所以每個步驟都加以比較每個參考資料,知道如何下手後再進行下一步,是最保險的做法。


錯誤經驗:

1. 綁束代時太用力,把列印件用斷裂(用瞬間膠補修)
2. 極限開關腳位焊錯,請參考 : 3D印表機DIY建構筆記
3. 皮帶條很緊後就把剩下的減掉了,事後才看到應該要這樣,利用束帶固定比較好:

圖片來源:http://reprap.org/wiki/Prusa_i3_Rework_X_and_Y_axis_motions


不過也可以這樣......
圖片來源:http://diy3dprint.blogspot.tw/2013/12/blog-post_23.html

我自己的組裝過程:

1. Y軸底架主裝(這是錯的,因為我的列印件必須先將線性軸承打入,才能套進光軸)

2. 安裝上壓克力平台架,光軸用束帶固定(在這裏我太用力,用斷列印件)

3. 組裝Z軸與X軸的光軸和列印件(這張也組錯了,中間的擠出機滑車應該左右方向轉180度裝)

4. 擠出機組裝,圖中因為擠出軸的金屬刻痕位置偏離,所以我用壓克力管調整。

5. 加熱頭jhead,用來加熱使塑膠融化,具有溫度感測器來調整溫度。

6. 安裝Y軸步進馬達,套上皮帶(越緊越好,記得小心別用壞)

7. 另一端的滾輪,這個列印件有新版可以調整皮帶鬆緊度,等製作完再來改裝。

8. 這邊跳了很多步驟。先鎖壓克力架,再把垂直的Z軸和左右的X軸與馬達中在架上,好了以後再與Y軸底座連結固定。

9. 這台印表機的控制板-arduino mega。

10. 組裝過程,用蛇管整理電線,原本想要整理的比其他網友還整齊,實作後才發覺真的很麻煩。

11. 步進馬達與Z軸牙條連接。這個步驟應該之前就做,但我現在才調整
為了減少馬達的負重,牙條懸空與馬達軸分離,再鎖上連結套

12. 利用牙條上方兩個反鎖的螺母,來使X軸與擠出機懸吊於上方的壓克力架。


13. 機構組裝完成。不過別高興的太早,這樣只完成一半。


韌體安裝及設定

    我們使用Marlin,透過arduino IDE燒錄進arduino,來使整個印表機運作。

安裝方法與調整參數:
Marlin的詳細資料:
1. 
Reprap wiki上的說明(以翻成簡體中文)
2. 
臺灣網友的演講介紹ppt


LCD
    一路下來到這裡,老實說我還沒買耗材(用來印出模型的塑膠原料),但是我又想測試已經組裝完的機構,因此先用LCD控制面板玩玩步進馬達
http://diy3dprint.blogspot.tw/2013/12/marlin-lcd.html


PC端軟體安裝

    MAKE TW的簡介:了解你3D印表機的切層與控制軟體

控制軟體:
REPETIER-HOST

切層軟體:
1. KISSlicer
    
2. Cura
    
3. Slic3r(我先嘗試這個)
    http://slic3r.org/  

第一次列印
1. 
組裝完後,為第一次test的事前準備工作
http://diy3dp.pixnet.net/blog/post/72284981

溫度校正

改裝-風扇

為什麼擠出頭的喉管需要散熱?
http://diy3dprint.blogspot.tw/2014/01/blog-post.html

改裝-自動水平補正


http://diy3dprint.blogspot.tw/2013/11/reprap-prusa-i3.html



致謝

特別感謝學長Jimmy在採購上的協助,以及每次我懶的爬文時,他總會用fb聊天室熱心協助我在組裝時的各種大小問題!

2014年1月25日 星期六

簡易手擲機製作-附中工研社,麗山動電社聯課

        工研35&36th寒訓第三天,和麗山高中動電社聯課,帶我們做簡易的巴沙木手擲機,讓學弟們體驗一下仰望親手磨的飛機在空中盤旋的快感。




這架是我國中時做的,完成後就束之高閣,直到今天才處女航。學弟們在削飛機時我就偷跑去丟了,調整一下飛的異常的好,今天還加裝了指擋(投擲時手指的施力處有一塊較堅固的木頭)。

縱使這跟現在為了專題讀的鬼飛機運動方程&特徵方程level相差甚遠,不過好不容易重溫兒時舊夢,又讓其他人體驗到飛行的樂趣,也挺值得的!

看大家都玩得這們高興,我把一些存國小以來收集的飛機網站跟資料分享給大家一下:

1. 紙飛機
    (1)全翼機
    (2)像真機、紙雕機
        http://ojimak.web.fc2.com/真的能飛,超讚的,pdf密碼是ojimak。
    (3)滯空機(要挑戰世界紀錄的那種)
    (4)其他
2. 手擲機、自由飛(free flight)
    (1)猴子的天空-建中航空社社網,大量的手擲機設計圖,值得一看。
        (可是我剛剛發現他們的網域貌似過期了.....誰幫我去提醒一下站長)
        http://ameblo.jp/yamamecoubou/日本
3, 遙控飛機 (我只玩吃電的)
    (1)Flite test,外國網站,每一個論壇文章都有專業的youtube教學影片說明,
        特別是珍珠板遙控飛機-Scratch Build對於初學者相當適合。
    (2)飛行披薩,國內最大電機論壇,有按照機種跟飛行場來分類,精華文章可以看。
        http://www.efly98.com/(要先註冊為會員才可讀文章)

其實還有很多啦,還不過癮再跟我說吧!



2014年1月22日 星期三

CATIA practice

      由於Heron學長不斷建議我將平常的"日常生活"以部落格記錄下來,每次講完還賊賊的笑說以後生大學很有用。老實說也不知道要記錄什麼,不過在他的殷殷教誨下,今天就欣然接受了,在此寫了我第一篇網誌。

      先來分享我難產的專題研究:
簡單來說研究主題與 風箏發電 (kite energy, airborne wind energy......)有關,改天有時間的話再進一步說明。最近也因為專研的關係獲得不少強大的軟體(MATLAB, Autocad, CATIA...),謝謝另一位學長和教授的協助。有興趣的可以先看這裡:

      為了趕在這個寒假弄點東西出來(事實上是因為學習飛行動力學有點頭大,手癢想做幾架飛機發洩一下(當然教授說的沒錯,有扎實的理論知識和模擬,上去的飛機才不會栽下來)),先做台極簡易的飛機綁條風箏線放上去看看,希望可以在風場中保持穩定。

      我想用碳纖桿和雷射切割的航空合板做骨架,珍珠板蒙皮。無動力單元,只接接收器和伺服機調整姿態,跟遙控滑翔機一樣。打算借大學的低功率雷射切割機來切合板,體驗一下雷射加工零件的方便,因此也許會覺得都用珍珠板了還用雷射切割的肋片,有點多此一舉。

      開始畫設計圖,這是第一次用電腦畫設計圖,也是第一次用CATIA。之前飛機、機器人設計圖都用手畫,有沒有用過其他3D繪圖軟體,因此問題馬上產生。

      上圖是繪製失敗的2D結構圖(俯視與側視),由於沒有明確定義每個元件的性質,造成整體結構在拖曳及複製時出了大問題。詢問學長後,還是建議我不要想一步登天。

     還好之前上完"飛鴿"就到衡陽路上的天龍書局,買了幾本CATIA、MATLAB和Arduino的書。我用的是以上這一本,原本認為書都沒有把全部功能編排成目錄方便使用時可以檢索,感覺不適合我,而是直接請你照著書中的每個範例進行繪製。
     不過開始乖乖照著書中畫了以後,才發現對於我這種第一次接觸3D繪圖的人來說才是既踏實又有效的方法。以下是其中幾個範例:




      畫到一半,在半路忽然畫出這個可真是神來一筆啊。這個馬鞍不是照著書畫的,是因為IYPT比賽需要用到旋轉的雙曲面,研究球在上面跳動的性質而需要。我們為了找個馬鞍來做實驗,找到快瘋掉了。聽說還有老師跑去百貨公司找,有點匪夷所思.....




薄壁






六角螺絲邊緣畫得出來真神奇


總感覺許多零件都是組3D printer後都得給印表機印的,得好好練了。


    先到此,不過練習還未結束,希望可以盡早畫出設計圖,做出飛機,拿去施放~

123D Creature

    一個暖冬的星期五,高二期末考結束終於解脫,下午各所學校要布置學測考場,所以一群人在南海路附近吃完美味的咖哩後,浩浩蕩蕩的來到中正紀念堂,享受這風和日麗的午後悠閒時光。我拿出新買的寶貝,被其他人把玩,被嫌都沒灌遊戲後,被發現這個我載了一陣子彈都還沒摸得有趣程式。
程式內建最初始的架構--"大"
    程式強大之處在於,你可以從二次元近及到三次元....一群高中生圍著ipad玩的不亦樂乎,花了整整一個下午,"創造"出了一個新生物  (還為了它的比例討論了許久......)
    這不是我的臉喔~是班上一位物理小神童的。creature可以用相片(臉)、網路圖片(衣服)拓印我們建構出來的模型,在中正紀念堂做的時候,後面剛好有一桌小綠綠,這一幕會激發熱血高中生們什麼靈感.....你知道的