購入前によく考えてみましょう: 3D プリンター | プラスチックベアリング株式会社

あなたは初めての 3D プリンターを買おうとしているのですが、Amazon.com で 300 ドルのプリンターの上で人差し指が震えています。停止！大変な時期を迎えようとしています。 3D プリントは長い進歩を遂げてきましたが、ほとんどの 3D プリンタは、厳密なエンジニアリングプロセスではなく、魔術、伝説、ほら話を通じて設計されています。私が思うに、ほとんどの 3D プリンターの設計は単にひどいものであるか、コスト削減のためにあらゆる創意工夫を凝らした中国のエンジニアのチームによって設計されたかのどちらかです。デザイン性の高いものも多く、価格も比較的高めです。

まず、3D プリンターに登場するいくつかの神話や伝説を見ていきます。その後、便利な機能を追加するのではなく、一般的にプリンターの機能を妨げる、一般的な機能 (主にギミック) について説明します。次に、プリンタを実際に改善するための事柄に移ります。最後に、初めてプリンターを購入する初心者の場合に特別な考慮事項をいくつか追加します。

ほとんどのプリンターは機械的に非常に弱い設計になっています。 99.9% の 3D プリンタにスピンドルを取り付けただけで CNC マシンを入手できるわけではありません。 3D プリンターは通常、負荷に耐えられるように設計されておらず、ほこりを処理するように設計されておらず、位置合わせや CNC マシンに必要なその他の機能を考慮して設計されていません。プリンターは 2 つの理由により、膨大な量の機械的罪を免れます。 1つ目は、3Dプリンターにかかる負荷がほとんどないこと。 2 つ目は、積層造形を機能させるには、何も必要としない、何よりも優れた位置制御しか必要ありません。私が言いたいのは、ほとんどのプリンターはひどいものであり、それでもいずれにせよ動作するということです。

ブッシュは問題なく動作します。本当に。精密な硬化ロッド上の自己潤滑ブッシングは、3D プリンターに非常に適しています。適切なベアリングと比較して、精度、滑らかさは同じで、メンテナンスの手間も少なく、問題も発生しません。ほとんどの 3D プリンタで使用される LM8EUU ベアリングは通常、非常に厳しい公差で作られているため、プリンタの精度が低下する可能性があります。

ほとんどの場合、これはいずれにしても重要ではありません。なぜなら、ブッシュやベアリングが 3D プリントされたプラスチックの薄っぺらい部分に押し込まれる可能性が高いからです。これにより、どちらのソリューションによる精度の利点も即座に無効になります。プリンターがスチールまたはアルミニウム部品にリニアベアリングまたはブッシングを使用することを宣伝している場合、他のプリンターを選択するよりも精度と剛性の点で有利になる可能性があります。そうでなければ、その可能性は低いです。

もう 1 つの役に立たないのは、通常の 608 スケートベアリングが押し出し材に接触することです。これらのベアリングは、精度を得るために事前に負荷をかける必要があります。ある程度の軸方向のずれを吸収するように設計されています。この軸方向のずれを取り除くには、スプリングまたはボルトでベアリングに予荷重を与え、内輪をボールに押し付け、次に外輪を押し付ける必要があります。どちらもしっかりと保持する必要があります。これが発生しない場合 (この方法を使用する 3D プリンタおよび CNC 設計の 90% では発生しません)、少なくともある程度の位置ずれが発生することになります。これらのベアリングの利点は、ムーブメントの精度に望ましい影響を与えることはありません。

結論として、ほとんどのプリンタのベアリングのタイプは、ベアリングが適切に拘束され、負荷がかかり、位置合わせされていない限り、大きな違いはありません。これには費用がかかります。

NEMA 17 ステッピングモーターは、3D プリンターとしてはおそらく過剰です。たまたま、最も安価で最も入手しやすいサイズであるだけです。小さくて弱いモーターでは印刷に問題があるほとんどの 3D プリンターは設計が悪く、余分な電力が必要です。小型モーターを宣伝しているプリンターメーカーはあまり見かけませんが、一部のプリンターメーカーは大型モーターをアップグレードとして宣伝しようとしていますが、これは疑わしいです。

コストを抑えたい場合は、GT2 タイミングベルト、または伸縮性の低いストリングでもプリンターに十分です。適切に調整され、事前に荷重が加えられたリードナットを備えた精密研削アクメリードスクリューを持っていたとしても、適切に保持しない限り利点は得られず、それには費用がかかります。

これは、適切に研磨され角が取れた 30 万ドルの機械式ムーブメントにクラス 0 のボールネジが搭載されていたとしても、これ以上の精度は見られないということではありません。機械にボールねじを取り付けて、ほぼ中空の PLA ブロックで固定しても意味がありません。

また、ハードウェア店の全ネジと、何らかの説明のリードナットを備えた研削または転造送りネジの間で選択する場合、間違いなく、100% プリンタの精度が向上します。特に、押出機またはベッドの重量がリードナットを押し下げて事前に負荷をかける Z 動作の場合はそうです。

Makerbot は Replicator 2X でこの不可解なことを行いました。彼らはプリンター用に高価な鉄骨フレームを構築し、すべての可動部品を粗悪な射出成形プラスチックで保持していました。それらはあまりにも役に立たないので、プラスチック部品を交換するアフターマーケット企業が海全体に存在します。ほとんどの 3D プリンターでは、主要な動作が 3D プリンターで作られています。これは、剛性を維持しようとしながら、ほとんど柔軟な素材を使用していることを意味します。問題がわかりましたか? 負荷がかかると曲がってしまいます。

いくつかのプリンタメーカーは、耐荷重部品やベアリングなどが金属製であることを確認するために、あらゆる手段を講じています。これらは再ラッププリンターではありません。しかし、残念ながら物理法則は設計倫理よりも優先されるため、それは仕方のないことです。

プリントの最初のレイヤーが最も重要です。いかだがあるかどうかは関係ありません。エラーはいくつかのレイヤーでは取り除かれません。実際のところ、印刷の下位層で発生したエラーは上位層に送信される可能性が高くなります。したがって、水平なベッドが必要です。大きなベッドを備えたほとんどのプリンタには、いかなる公差も持たない巨大なアルミニウム製の平らなストックがあり、その中心にはネジが付いた 3 つのスプリングがあり、公差なく回路基板を保持し、公差なくガラスプレートを保持します。

きっと嫌な思いをすることになるでしょう。これらの動きのほとんどでは、動きが小さいほど誤差は少なくなります。安価なロッドの真直度誤差が 300 mm で +-0.5 mm である場合、300 mm の端では 0.5 mm になる可能性がありますが、100 mm ではわずか 0.16 にしかならない可能性があります。これらの安価なメカニズムをすべて追加すると、解決不可能な許容誤差のスタックが発生し始めます。結局のところ、すべての点でノズルをガラスプレートから 0.18 mm +-0.02 mm 離そうとしていることになります。それはかなり大変です。同じ金額の大型プリンタよりも小型プリンタの方が良い結果が得られます。自動ベッドレベリングにより、これをある程度補うことができます。

また、大きなプリントはプラスチックを大量に消費します。大規模な印刷物では 30 ～ 40 ドルのリスクが生じることが予想されます。

奇妙なメカニズムを使用しても、印刷を改善することはできません。また。何かを正確かつ繰り返し配置しようとしています。方程式に何かが追加されるたびに、問題が発生する可能性があります。したがって、新しい革新的なメカニズムを宣伝しているのに、エンジニアリングにおける画期的な研究で同時に賞を受賞していない人は、おそらくあなたにからくりを売りつけているのでしょう。興味があるのであれば問題ありませんが、印刷品質の向上は期待しないでください。私たちは長い間、直線で動くものをデザインしてきました。それは知られている。

注: ここではデルタプリンタについて話しているのではありません。デルタ動作は負荷には対応できないものの、高速で正確な位置決めには非常に優れているため、デルタプリンタは特に 3D プリンタで機能します。

理論的には驚くべきことのように聞こえますが、実際のところ、ほとんどのデュアル押出機セットアップは実際には役に立ちません。印刷を一時停止して、フィラメントを交換するだけです。ノズル間にズレがある場合プラスチックがノズルの 1 つから滴り落ちると、印刷が台無しになります。印刷物が台無しになります。ノズルの 1 つが詰まった場合。印刷物が台無しになります。または、追加のエクストルーダーの追加重量により機械の動作が妨げられる場合も考えられます。印刷物が台無しになります。溶解可能なサポートは理論的には優れていますが、それは非常に混乱しており、結果には疑問があります。追加のエクストルーダーを購入するよりも、節約したエクストルーダーのお金で良いソフトウェアを購入する方が良いでしょう。

エクストルーダーはプリンターを作る魔法です。安くて粗悪な模造品を購入し、良好な印刷動作を期待するのは私には不可解です。繰り返しますが、ここには巧妙なハックはありません。押出機はよくできているか、そうでないか。再び物理学の話に戻ります。自動旋盤の機能には大きな革新はあまりありませんでした。アメリカで作るのと中国で作るのとほぼ同じコストがかかります。したがって、輸入押出機が材料の品質と精度以外にコストを削減する余地があった可能性は非常に低いです。有名ブランドの e3D v6 または j-head など、品質が良く、品質検査のステップがあるものを購入してください。

正直なところ、模造品はあまりにもひどいもので、J ヘッドの設計者の精神を打ち砕いてしまいました。彼はもうデザインしたくないのです。模倣品を購入した人は、隅に座って自分が何をしたか考えてください。

私の後に繰り返します、「私は物理学をハッキングすることはできません。物理学は私が賢いとは思っていません。うまくいくか、うまくいかないか。うまくできているか、そうでないか。」エンジニアは正気ではありませんし、あなたの感情を傷つけようとしているわけでもありません。彼らは秘密をため込んでいるわけではないので、理由もなくお金を請求することができます。これらすべてのことは、真実かどうか科学的にテストされています。これはゲームできるシステムではなく、自分で補うことができるシステムだけです。

良い部品に費やさなかったすべてのお金は、それらの安価な部品を補うために費やされる時間です。例えば。私は 2 時間を費やして、プリンターが数レイヤーごとにステップをスキップする理由を解明しました。結局、私が購入した安物のプーリーが故障していました。メーカーはプーリーの歯を射出成型し、アルミニウムのコアにプレスすることでコストを節約しました。当然のことながら、プラスチックの歯が壊れました。私は信頼できる販売元から、より高価な全アルミニウム製のプーリーを注文しましたが、それ以来問題は発生していません。これらのプラスチックの滑車を買ったことで、たぶん 3 ドル節約できました。結局、プーリー 1 つを直すのに 3 時間とさらに 10 ドルを費やしました。私にはかなり愚かに思えます。

最後に、安価な Z 軸を備えたプリンターを購入しないでください。堅そうに見えますか？安定して見えますか？この機械の中で最も高価なムーブメントのように見えますか。答えが「いいえ」の場合はスキップしてください。重要性としてはエクストルーダーに次ぐものです。私のプリンタには Z 用のホームセンターのネジ付きロッドが 2 つあります。同様に、Z ではいつもプリントの見栄えが悪くなります。アップグレードしない限り修正する方法はありません。

もう一度マントラを唱える必要がありますか？エクストルーダーと同じように。あなたは、一日の初めと終わりに、プラスチックを押し出すことに取り組んでいます。では、なぜ最も安いフィラメントを購入するために最下位まで競争するのでしょうか? あなたの国で実際のエンジニアリング仕様を備えたフィラメントを製造している評判の良いベンダーを見つけて、それだけを購入してください。試す

いくつかのブランドから購入できますが、できるだけ安いものを購入しないでください。部品が故障したり、押出機が故障したり、最悪の事態を招くことになります。

一般に高品質のフィラメントを示すものは、真円度誤差が 4% 未満であり、サイズ公差が 4% 未満であることです。または、1.75 mm フィラメントでは約 +-0.04 mm。製造工程で投入される品質検査、レーザーマイクロメーター、その他の高価なものについて言及したフィラメント。また、企業がストックペレットの供給元を明らかにしたり、データシートを示したり、技術仕様を提供したりできる場合、それは非常に良い兆候です。フィラメントに再生プラスチックを使用する必要はありません。

また、最も安価なフィラメントは通常黒ですが、これは、任意の色のプラスチックを粉砕して黒に染めることができるためです。安価な黒いフィラメントを購入することは、文字通り石や草の一部をエクストルーダーに入れる素晴らしい方法です。高品質の黒色フィラメントはバージンプラスチックになります。

3D プリンターはノズルを正確に位置決めする必要があります。また、これを適切な速度で実行する必要があります。したがって、プリンターのノズルの質量を取り込み、ある速度まで上昇させた後、まったく逆の速度まで減速する必要があります。力は消えることなく、ベルト、プーリー、そしてテーブルやフレームに伝わります。機械の剛性が高いほど、これを行うときの曲がりが少なくなります。また、振動も少なくなり、リンギングが少なくなり、プリントに反映されます。これは、力がかかる部分に曲がらない重い素材を使用することで実現されます。プリンターにアルミニウム押し出しフレームが搭載されているが、メーカーが鋳造品を選択するのではなく、それを固定するブラケットを安くして 3D プリントした場合でも、プリンターにはある程度の柔軟性が残ります。

また、プリンターが動いていると、とんでもなく高い強化軸がぐらつきます。カンチレバーもダメです。それは印刷物に現れます。私は prusa i3 と printr bot が好きですが、それらは最高速度を持っています。これは剛性とアライメントに関する機械的な悪夢です。

これは、ほとんどのプリンタでは非常に難しいことです。各軸を互いに直角にすることができなければなりません。あるいは、これがプリンタにとって実際に何を意味するかというと、大きな立方体を印刷する場合、すべての辺が完全に正方形である必要があります。平行四辺形があってはなりません。

ほとんどのプリンターは正方形になるように設計されていません。機械を直角にする方法についてはまた別の機会に説明しますが、今のところは、YouTube で機械工が機械を直角にしているビデオをいくつか見て、感覚を掴むことをお勧めします。これは芸術であり、実際のマシンのほとんどはそれを補うように設計されています。そのため、ニーミルは 3D プロット用に描かれる縦軸の構成に多かれ少なかれ影響を与えます。それをトラムする方法を理解するのは非常に直感的に簡単です。しかし、ガントリーミルを作るようなことになると、さらに難しくなります。たとえば、フレーム全体が少しねじれたらどうなるでしょうか。一方の端は完全に正方形ですが、もう一方の端は真っ直ぐになります。

これはデカルトマシンの場合はもう少し問題になることを述べておきますが、レールが互いに平行で、ロボットのベースに対して垂直である限り、デルタマシンではこの種の位置ずれをもう少し簡単に補正できます。。これらについても調整の微妙な点がいくつかあります。

前述したように、ベッドが水平であることが非常に重要です。機械を直角にした後でも、時間が経つにつれてベッドに多少のズレが生じる可能性があります。ソフトウェアベッドレベリングは、これらの小さな位置ずれを非常にうまく調整し、印刷をより快適にします。ベッドをノズルから 0.5 mm 以内に配置する必要はありますが、0.01 mm 以内に配置するために何時間も費やす必要はもうありません。

機械には頭脳が必要です。この脳が信頼でき、文書化され、適切に設計され、サポートされていれば素晴らしいでしょう。たとえば、機械の動作中にステッピングモーターケーブルで断線が発生した場合はどうなるでしょうか。 (この奇妙に具体的な例は私に起こりました。) 基板に保護ダイオードがあれば、特に問題はありません。しかし、企業がその部分を無視して基板あたり 25 セントを節約することを決定したためにドライバーチップが保護されずにそこに置かれている場合、ドライバーチップも失うことになります。プリンターの冒険から未知のものをできるだけ排除したいと考えています。電子部品は最も複雑な部分です。それらにお金をかけるのもいいかもしれません。

また、デルタプリンタの場合、スムージーボードのようなより強力なボードは、弱い Arduino ベースのボードよりも優れた加速を実現します。デルタマシンでは計算がはるかに難しくなります。

ソフトウェアの考え方から、これについては私に同意しない人もいるでしょう。しかし、プリンタ用に優れたソフトウェアを購入したことで、ほとんどのハードウェアアップグレードよりもプリンタが改善されました。私たちは非線形流体を小さな穴から非常に高速で押し出しており、その流体はあらゆる種類の奇妙な物理的特性を持っています。ソフトウェアの設計が優れているほど、印刷物の品質も向上します。私の好みは simplify3D です。他の特殊なソリューションのいくつかは、いくつかの分野でそれを上回っていると聞いています。研究を行って、自分にとって最善のものを実行してください。そうは言っても。 Slic3r は素晴らしいソフトウェアであり、その取り組みに本当に感心しています。

あなたが初心者なら、3D プリンタは 300 ドルで買えて、8 台目のプリンタを持っている人なら簡単に作れるだろう、と言われたことがあるでしょう。あなたはおそらく、その PipBoy モデルを印刷するというビジョンを持っているでしょう。まあ、300 ドルを費やしても、高品質の印刷物を探し出すまでにはしばらく時間がかかるでしょう。何でもそうですが、適切な金額を上手に使えば、最高の結果が得られます。見つけられる限り最も高価なプリンタをただ購入しないでください。最終的には Makerbot を使用することになり、さらに悪いことに遭遇することになります。リサーチを行い、レビューを確認し、人々が印刷しているパーツを確認してください。

高品質のキットを使用すると、時間を大幅に短縮できるものがいくつかあります。つまり、ドキュメントとサポートです。

これは、Prusa Research の公式 Prusa i3 キットのドキュメントです。本当にいいですね。初めてプリンターを組み立てるときに、明確な疑問がなくなるのは非常に役立ちます。 #reprap IRC チャネルのサポートに関する質問のほとんどは、安価なキットを購入した人々からのもので、奇妙な動作をするか、奇妙な部品がどちらにあるのか分からないというものです。優れたドキュメントは常に、企業内の優れたエンジニアと優れた経営陣の指標となります。これは最も面白くない部分ですが、エンジニアリングプロセスの中で最も価値のある部分の 1 つです。

AliExpressでその深センデュプリケーターを購入することは、製品に発生する可能性のある問題に関して、会社側のリスクから解放される同意書に署名することになります。電子機器にチップが逆にはんだ付けされている場合はどうしますか? 精密ロッドが曲がってしまったらどうしますか？自社の名前と製品を結びつけている企業は、顧客を満足させる必要があります。

たとえば、ランボーが壊れたらアルティマシンが代わりになることは、ほとんど何の質問もされずにわかっています。ボードに関する質問があれば電子メールで返信し、カスタマイズされたサポートを提供します。 AliExpressのどのサプライヤーにも同じことが言えますか? e3Dも同様です。ノズルに問題がある場合はサポートします。これにはお金がかかります。したがって、失敗しない製品を作ることが彼らの最大の利益になります。必要なところにお金を使うこと。これは私自身の経験でもあり、他の人たちの経験でもあります。そのため、Lulzbot、Prusa、SeeMeCNC はすべて、独自のソリューションを導入するのではなく、これらのソリューションを使用しています。

最後に、3D プリンターのような複雑な機械を購入して組み立てる場合、ほぼ確実に問題が発生します。したがって、その問題がどこから発生しているのか不明な点の数を減らしたいと考えます。例えば。ステッピングモーターが回転していない場合。 Ultimachine から Rambo ボードを購入した場合は、ボードに問題があるわけではないと多かれ少なかれ想定できます。これにより、原因がコネクタ、ワイヤ、配線ミス、またはモータ自体である可能性があることを判断しやすくなります。 ebay で 5 ドルのモーターを購入した場合、それはおそらくモーターです。ただし、ブランドが付いたKysanモーターを購入した場合は、おそらくその可能性も取り除くことができます。

これは、より難しい問題を探し始める前に、コンピュータが実際に接続されているかどうかを確認するのと同じです。安価なキットでは、サポートがなく、機械設計が悪く、文書も追跡可能なコンポーネントもありません。あらゆる可能性をテストする以外に、問題をデバッグする方法はありません。

3D プリンターでは不思議なことは何も起こりません。ただし、1 つから得られるものには限界があります。これらの制限は、実際の物理的特性によって設定されます。ロッドを硬化するには、時間、エネルギー、経験豊富な人材、メンテナンスされた機械が必要です。これにはすべてお金がかかります。ただし、このステップを省略すると、実際に測定可能な結果が生じることになります。この結果は、機械工学の分野で働く人にはよく理解されています。深センの特集から良いプリントがいくつかあるかもしれません。すると、リニアベアリングの硬化したボールが未硬化のロッドの溝を食い込み、結果として生じる金属粉が詰まる可能性があります。それが現実です。まともなプリンターの価格が 600 ～ 2000 ドルかかるのはそのためです。

したがって、適切に調査し、幻想を払拭し、レビューを読み、適切なプリンターを購入してください。良い経験を積んで、マシンの改善を始めていただければ幸いです。もしかしたら、運が良ければ、あなたが発見したことをコミュニティにフィードバックして、私たち全員がさらに優れたマシンを構築できるかもしれません。