Tripteron — это уникальный тип 3D-принтера с технологией FDM, в котором используется механизм с паукообразным движением. Читайте дальше, чтобы узнать, как работают эти устройства, как они печатают и многое другое!
Непрекращающиеся Инновации
Когда вы думаете о 3D-принтере, вам, вероятно, представляется стандартный декартовский FDM-принтер, такой как Creality Ender 3 или Prusa i3 MK3S+. Эти типы принтеров перемещаются по базовой трехмерной координатной сетке (X, Y, Z), при этом такие компоненты, как печатающая головка или стол, перемещаются вдоль соответствующих осей.
Немного Предыстории
Все FDM-принтеры можно классифицировать по системам координат и движения. Что касается координат, то есть те, которые следуют декартовой системе координат, и те, которые ей не следуют. Последние относятся к некоторым альтернативным системам координат, таким как полярная.
Что касается движения, то типичные стандартные декартовы принтеры относятся к категории прямолинейного движения. Внутри этой категории есть подкатегории, такие как машины с ременным приводом, CoreXY и H-bot. Затем есть типы с непрямолинейным движением, включая дельта-принтеры, а также SCARA (роботизированная рука).
Сила в Трёх
С ростом сообщества 3D-печати появляется всё больше типов принтеров, предлагающих уникальные способы 3D-печати. Одной из таких альтернатив является 3D-принтер Tripteron FDM, первоначально разработанный в 2015 году лабораторией робототехники Университета Лаваля в Канаде. С тех пор его возможности были расширены энтузиастами RepRap по всему миру, однако он по-прежнему остаётся скорее новаторской концепцией, чем коммерчески доступным продуктом.
Принтер Tripteron относится к декартовой системе координат, если рассматривать его систему координат. Однако принтеры Tripteron представляют собой совершенно новый вид в отношении своей системы движения, которая наиболее похожа на SCARA, но все же значительно отличается от нее.
В этой статье мы рассмотрим, как работают 3D-принтеры Tripteron, в частности, их движения, печать, программное обеспечение и прошивку. Затем мы рассмотрим преимущества и недостатки этого типа принтеров, а также несколько примеров сборки. Приятного чтения!
Принцип Работы
Принтеры Tripteron довольно сложны по сравнению со стандартными декартовыми принтерами, поэтому в этом разделе мы подробно рассмотрим, как они перемещаются, печатают и многое другое.
Кинематика
Достаточно одного взгляда на принтер Tripteron, чтобы понять, что это не типичная машина, с ее раскинутыми рычагами и движением шарнирных механизмов. Хотя машины Tripteron относятся к отдельному типу систем движения, они наиболее похожи на принтеры SCARA и дельта-принтеры в том, что используют рычаги, похожие на робототехнические, для управления печатающей головкой. Однако, в отличие от принтеров SCARA, машины Tripteron перемещают каждую целую структуру рычажного механизма (их три), а не используют двигатель на шарнире (как у принтеров SCARA). А у дельта-принтеров, ну, нет «локтеобразных» шарниров!
Принтеры Tripteron используют три манипулятора, каждый из которых ориентирован по отдельной оси и содержит две рычажные конструкции с шарниром посередине. Нижняя рычажная конструкция каждого манипулятора соединена с кареткой, которая перемещается по оси X, Y или Z на раме машины. Однако существуют и другие типы движения Tripteron, такие как однорельсовая система, как показано в демонстрационном видео одного из производителей.
Три рычага соединяются, удерживая печатающую головку, подобно принтеру Delta, и когда каретки перемещают рычажные механизмы, печатающая головка перемещается по рабочей зоне. При правильной конструкции эта система движения может охватывать большую часть рабочей зоны.
Печатающая головка, к которой присоединяются три рычага, должна быть легкой, чтобы на отпечатках не появлялись такие проблемы, как колебания. Кроме того, рама и её соединения должны быть плотно закреплены, чтобы движение было плавным. Если всё в порядке, не должно возникать каких-либо значительных проблем с точностью размеров или смещением слоёв.
Печать
Поскольку это FDM-машина, процесс печати на Tripteron выглядит привычно: экструдер проталкивает нить через сопло, которое плавит пластик. Затем принтер перемещает печатающую головку с помощью ранее описанной системы движения, чтобы печатать деталь слой за слоем, поднимаясь по оси Z.
Как и в случае с дельта-принтерами, из-за неудобной конфигурации печатающей головки на трехручном шарнире может быть сложно использовать конфигурацию с прямым приводом, при которой экструдер находится непосредственно над хотендом. Поэтому большинство принтеров Tripteron используют систему Боудена, в которой экструдер отделен от хотенда, а нить протекает между этими двумя элементами через трубку Боудена.
В отличие от некоторых стилей печати, для принтеров Tripteron не существует каких-либо конкретных типов моделей (например, изогнутых деталей для неплоских принтеров или длинных отпечатков для ленточных машин). Однако принтеры Tripteron, как правило, способны печатать более крупные объекты, чем машины с такими же габаритами.
Программное Обеспечение и Прошивка
Аппаратная часть — не единственный сложный аспект принтеров Tripteron: их «цифровая» сторона также довольно сложна, включая программное обеспечение и прошивку.
Для 3D-печати необходим слайсер, который преобразует файлы 3D-моделей (STL, OBJ и т. д.) в G-код, понятный вашему принтеру. Прошивка — это цифровая программа на материнской плате вашего устройства, которая преобразует каждую команду G-кода в действие. Другими словами, она управляет тем, как двигатели, датчики или другие компоненты, подключенные к плате контроллера, реагируют на полученные команды.
Программные приложения и прошивки прошли долгий путь с момента запуска проекта RepRap — инициативы по разработке 3D-печати с открытым исходным кодом. Однако для принтеров Tripteron этот путь только начался, так как вариантов прошивок, предназначенных для принтеров Tripteron, крайне мало.
С слайсером все немного проще. Тем не менее, вам придется создать собственный профиль слайсера с ручными настройками принтера (рабочее пространство, максимальные температуры и т. д.).
Теперь, когда мы знаем больше о машинах Tripteron, давайте посмотрим, как они выглядят по сравнению со своими «собратьями».
Преимущества и недостатки
Давайте рассмотрим Tripteron подробнее.
Примеры
Хотя принтеры Tripteron имеют ряд преимуществ, в настоящее время в продаже нет ни одной модели Tripteron. Более того, за последние пять лет активность вокруг принтеров Tripteron была не слишком высокой. Скорее всего, это связано с появлением более дешевых 3D-принтеров, поддерживаемых сообществом и изготовленных из более доступных компонентов.
Хотя их и не так много, члены сообщества 3D-печати разработали несколько нестандартных принтеров Tripteron. Однако для некоторых из них нет доказательств, что их можно воспроизвести (кем-то, кроме разработчика), поэтому будьте осторожны, если хотите собрать такой принтер!
Университет Лаваля (оригинал)
Этот проект известен как первый станок Tripteron и является не столько 3D-принтером, сколько скорее тестом на возможность движения Tripteron. Хотя она не предназначалась для 3D-печати, машина подходит для этой технологии, поскольку в ходе тестирования университет обнаружил, что машины Tripteron могут быстро и точно перемещаться.
Чтобы превратить ее в 3D-принтер после сборки каркаса, все, что нужно сделать, это добавить нагревательный элемент на каретку инструментальной головки. Университет Лаваля также создал принтер Quadrupteron, похожий на Tripteron с четвертой осью.
Сборка на форуме RepRap
Этот проект был реализован энтузиастом 3D-печати Apsu, который использовал оригинальную конструкцию Университета Лаваля и воплотил её в 3D-принтере. На странице проекта представлены основная конструкция и часть журнала сборки этого принтера Tripteron.
Там также есть множество комментариев, содержащих полезную информацию, если вы решите собрать эту машину. Узнайте больше из проекта Apsu на Thingiverse и поста на Reddit.
Сборка на Thingiverse
Этот проект принтера Tripteron на Thingiverse представляет собой ремикс Tripteron от Apsu с множеством изменений, включая улучшение жесткости рамы, движение по оси Z и многое другое. Хотя в этом проекте нет записей о сборах или изображений успешных сборок, дизайнер предоставил некоторую полезную информацию, например, о том, что принтер основан на 202 экструдерах и использует шаговые двигатели NEMA 11 (а не NEMA 17).
