3D pisač s protetičkom kapom: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Pregled

U svijetu sporta sportaši s invaliditetom zanemaruju svoje potrebe za izvedbom. Mnogi zahtijevaju specijaliziranu opremu kako bi osigurali udobnost i vrhunske performanse dok se bave sportom koji vole. Lokalni paraolimpijski košarkaški tim, The Austin River City Rec'cers, ima mnogo članova tima koji pate od fizičkih poteškoća, poput ozljeda leđne moždine, amputacija, mišićnih bolesti i moždanog udara. Zbog nedostatka opreme napravljene za pomoć takvom sportašu, naš tim odlučio se usredotočiti na određenog amputiranog u timu koji je izgubio ruku. Igrač je pokrio svoj preživjeli dio ljepljivom trakom radi zaštite, ali ovo rješenje nije za višekratnu upotrebu, rasipno je i manje učinkovito od ostalih rješenja koja su koristili moji kolege amputirani u svijetu sporta.

Oluja mozgova

Naš tim privukao je ovaj problem jer imamo osobne veze s voditeljima grada Austina i bili smo strastveni u pomaganju organizaciji koju u potpunosti podržavamo. Jedna od članova našeg tima ima roditelja koji igra za tim, a i sama je bila iznimno utjecajna svojim volonterskim radom za neprofitnu organizaciju, postavljanjem web stranice i izvođenjem mnogih njihovih turnirskih igara. Igrači su postali njezina obitelj i kroz njezino sudjelovanje svjedočila je velikom problemu koji je odlučila riješiti sredstvima koja je osigurala tijekom Cornerstonea. Nakon što smo prezentirali ideju njezinom drugom članu tima i dobili mišljenje od naših proizvođača-mentora, završili smo radionicu 6-3-5 s našim vršnjacima za ideje o tome kako poboljšati naš proizvod i različite resurse koje bismo mogli koristiti, a za koje nismo mislili da su od još. Zatim smo nastavili s kompletiranjem paketa za istraživanje i projektiranje kako bismo ocijenili učinkovitost predloženog projekta u sljedećim kategorijama: automatizacija, elektrika, mehanika, konstrukcija i strast. Osvrćući se na ove resurse i razmišljajući o povezanosti koju smo imali s organizacijom, odlučili smo nastaviti sa svojom izvornom idejom za sportaše.

Naše rješenje

Oblikovali smo ideju o izgradnji 3D pisača koji bi ispisivao kape za sportaše iz TPU niti, koja je fleksibilnija i izdržljivija od uobičajeno korištene PLA niti. Naš je cilj bio programirati i konstruirati proizvod u kojem će pisač automatski ispisati zaštitnu navlaku koja se može prilagoditi različitim veličinama kako bi savršeno pristajala sportašu. Namjeravali smo programirati mikroprocesor (Printerbot) koji bi upravljao različitim motornim sustavima i bio reguliran senzorima za zaustavljanje kao sigurnosna mjera tijekom ispisa. Zbog naše ograničene potrošnje i mogućnosti korištenja dijelova s postojećih pisača, naš je projekt ostao ispod proračuna od 200 do 300 dolara i zadovoljio zahtjeve naših klijenata pružajući učinkovito i prikladno rješenje koje bi se moglo lako distribuirati po cijelom paraolimpijskom svijetu.

Pribor

Učvršćivači / vijci

Matica M8- 100

M8 podloška- 100 (narudžba 2)

M3x20 vijak- 50 (narudžba 2)

Matica M3- 50

M3x10 vijak- 6 (veza je pakiranje od 50)

M3x8 vijak za skupljanje (poznat i kao set)- 2

#10 x 1 Phillips vijci s ravnom glavom- 4 (pakiranje od 100)

Ležajevi

608 Ležajevi na koturaljkama- 3 do 4

LM8UU linearni ležajevi- 10 do 11 (narudžba 2)

Šipke s navojem

370 mm 8 mm- 6

300 mm 8 mm- 4

450 mm 8 mm- 3

210 mm 8 mm- 2

50 mm 8 mm-1

Kupite 5 metara i prema tome odrežite

Glatke šipke

350 mm 8 mm- 2 (narudžba 2)

405 mm 8 mm- 2 (naručite 2 i izrežite 1 mm)

420 mm 8 mm- 2 (izrezano 80 mm)

Pojasevi

840 mm zupčasti remen GT2- 1

900mm GT2 zupčasti remen- 1

Remenice sa 16 zubaca za postavljanje GT2 remena- 2

Ovdje je veza na komplet pojaseva na Amazonu (prema tome izrežite)

Datoteke 3D pisača

Okvirni vrh s nogom- 4

Okvirni vrh bez stope- 2

Spojka- 4 (ispis dva puta)

Nosač X- 1

X krajnji prazan hod- 1

X krajnji motor- 1

Z nosač motora- 2

Stezaljka za remen- 4

Držač matice stezaljke za remen- 2

Stezaljka za šipku- 8

Stezaljka šipke- 2

Y nosač motora- 1

Y čahura- 4

Držač za zaustavljanje-3

Ostalo:

1,5 cm vinilne cijevi, 6,35 mm OD 4,32 mm ID (ukupno 3 cm)- 2

225x225x6mm šperploča- 1 (za grijanje kreveta)

MK1/MK2 grijaći krevet- 1 (preporuča se 200x200 mm)

Koračni motori NEMA17- 5

Patentne zatvarače od 4 inča- 50

Mikroprocesor i kod

Naš tim ažurirat će ovaj dokument dok razvijamo kôd za naš mikroprocesor

*gornji popis zaliha preporučio je rep rap, ali će biti potpuno potvrđen za ovu iteraciju kada završimo s pisačem*

Korak 1: Izgradnja okvira

Prvi korak u izgradnji 3D pisača je sastavljanje okvira koji se sastoji od dva glatka trokuta šipki koji su povezani dodatnim okomito postavljenim šipkama. Naša grupa je imala sreću da je u našem kampusu pronašla već izgrađen okvir, koji smo zatim preinačili u točnu repliku Prusa Mendel Iteracije 2 mijenjajući stezaljke koje su držale šipku okomito na os y i glatke šipke koristi se za os x. Za one koji sami grade okvir, molimo vas da pristupite Rep Rap web stranici* koja ima poseban odjeljak koji daje detaljne upute o tome kako konstruirati okvirnu strukturu tako da bude savršena i potrebne materijale za izgradnju (uključeno u naše ukupne izračune). Gore su neke fotografije koje prikazuju određene ispisane dijelove okvira i konstrukciju, kao i naš okvir prije nego što je izmijenjen kako bi odgovarao verziji Rep Raps -a.

*Naša grupa smatrala je da ovaj izvor daje bolje informacije o konstrukciji okvira nego mi jer nismo sami konstruirali ovaj aspekt pisača. Duboko nam je žao što nismo mogli dodati svoju osobnu perspektivu ovom koraku, no osjećamo se kao da bismo ograničili graditelje i povrijedili ih potencijalno netočnim podacima koje smo nam dali. Ovoj web stranici se može vjerovati i bila je odlična referenca u našim građevinskim nastojanjima.

Korak 2: Izgradnja X-osi

Materijali:

Ispisani X kraj Idler

Tiskani X kraj motor

2 glatke šipke 420 mm

3 vijka M3x10

1 608 ležaj

2 podloške za blatobran/blatobran M8x30

1 50 mm šipka s navojem M8

2 matice M8

3 podloške M8

3 LM8UU linearni ležajevi

Upute

-Izbušite središnju rupu dijelova x-kraja i x-kraja motora do 8 mm i izbušite 4 rupe u koje će se umetnuti glatke šipke (turpijom ako je potrebno kako biste bili sigurni da se mogu dobro uklopiti u rupu)

-Postavite x-end motor s lijeve strane, a x-end zupčanik s desne strane tako da njihovi "šesterokutni dijelovi" budu okrenuti jedan prema drugom. Gurnite glatke šipke u prazan hod.

-Sada pogledajte dno vašeg x nosača i vidite koja strana ima utore za dva linearna ležaja, a koja samo jedan. Imajući to na umu, odredite koja će strana biti sprijeda, a koja straga i gurnite ispravnu količinu linearnih ležajeva na svaku šipku (1 za jednu, 2 za drugu) prema vašim željama.

-Pričvrstite x-end motor na postavljenu šipku i pobrinite se da se šipke vrate što je više moguće unatrag (mogućnost potpunog bušenja kako bi lakše bilo podešavanje i pričvršćivanje, samo su vam potrebne dodatne matice za pričvršćivanje)

Gornje fotografije prikazuju dva ispisana dijela za ovaj sklop i trenutni napredak našeg tima na osi x. Iako naša skupina još nije stigla do ove točke, os x nije potpuno sastavljena sve dok se navojna šipka od 50 mm ne postavi na x-kraj uležištenja i dok se ležaj ne pričvrsti za remen ekstrudera. Za dodatne informacije upotrijebite izvor rep rapa povezan na dnu, a mi planiramo nastaviti ažurirati proces izgradnje kada budemo imali pristup resursima.

Korak 3: Izgradnja grijaćeg kreveta

Materijali:

225x225x6mm šperploča- 1 (za grijanje kreveta)

MK1/MK2 grijaći krevet- 1 (preporuča se 200x200 mm)

#10 x 1 Phillips vijci s ravnom glavom- 4

Tiskane Y čahure- 4

Upute:

- Postavite Y-čahure (okrenute prema gore) na komad šperploče i pobrinite se da dvije garniture sa svake strane budu udaljene 140 mm jedna od druge (mjereno od točno sredine) i da su im udaljenosti od lijeve i desne strane jednake

-Sve čahure i njihovi kanali šipki bit će pokrenuti/okrenuti na isti način tako da ploča može glatko prolaziti duž šipki osi y

-Odvijte šperploču i pažljivo pomoću vijaka* pričvrstite y-čahure, postavljajući ih što bliže prednjoj i stražnjoj strani bez pucanja drva jer tada neće ometati grijaći sloj.

-Ako vijci vire prema gore iz šperploče, možete koristiti ručnu pilu s rotirajućim nožem za rezanje viška metala jer to može biti opasno i ograničiti funkcije pisača

- Ponovljene važne informacije za čahure: svi moraju biti okrenuti na isti način, a njihova udaljenost od prednje i stražnje strane šperploče nije važna samo lijeva i desna te udaljenost između čahura (također idu lijevo do pravo)

-Izmjerite grijaći krevet u trećine na dva suprotna ruba kreveta (lijevo i desno ili sprijeda i straga) i izbušite dvije rupe od 8 mm na linijama (ako koristite preporučene 200x200 mm, izbušile bi se oko 7 cm sa svake strane i što bliže rub što je više moguće)- kao što je prikazano na jednoj od gornjih fotografija

-Odvojite razliku duljina grijaćeg sloja šperploči, podijelite je s dva i izmjerite sa svake strane šperploče tim brojem tako da vaš grijaći krevet bude savršeno u sredini drva. (označavanje tim metodama može se vidjeti i na jednoj od gornjih fotografija

-Spojite krevet i drvo zajedno, pritom ih pričvrstivši na prodatu površinu, te zavijte pomoću 4 vijka s plosnatom glavom za Phillips

*Naš tim ne zna određenu veličinu i vrstu vijka koji je korišten za pričvršćivanje Y-čahura na šperploču, no čim se vratimo u prostor za izradu i imamo pristup pisaču, saznat ćemo vrstu vijka i ažurirajte stranicu. Hvala vam puno na razumijevanju

Korak 4: Izgradnja Y-osi

Materijali:

Sklopljeni grijaći krevet (od posljednjeg koraka)

Sastavljeni okvir

Obujmice za tiskani remen-2

Razvodni remen T5 sa nagibom 840 mm × 5 mm

Koračni motori NEMA17-1

Remenice sa 16 zubaca za postavljanje GT2 remena- 1

4-inčni patentni zatvarači- 4

Upute:

-Skupite svoj grijaći ležaj, stezaljku za remen i 2 vijka koji će stati u rupe za stezaljke za remen*. Okrenite grijaći krevet i pomoću ravnala izmjerite i postavite stezaljku pojasa u sredinu na prednjoj strani/rubu šperploče (postavite je što je moguće bliže rubu). Sada gurnite jedan rub pojasa od 840 mm u utor za remen tako da zubi budu okrenuti prema gore. Pričvrstite pojas vijcima.

- Nakon što provjerite jesu li dvije glatke šipke udaljene 140 mm jedna od druge (kao što je prikazano na gornjoj slici), okrenite grijaći sloj na desnu stranu i pričvrstite y-čahure grijanog sloja na šipke.

-Ako postoji problem s pričvršćivanjem zbog različitih udaljenosti šipki, njihov položaj možete prilagoditi otpuštanjem matica i pomicanjem stezaljki na navojnim šipkama na koje su pričvršćene šipke osi y.

- Nakon što grijaći sloj može glatko kliziti duž šipki, okrenite pisač na stranu. Zatim na svakoj čahuri provucite zatvarač kroz mali prolaz na svakoj tiskanoj čahuri i oko šipke na koju je pričvršćena, a zatim povucite dok se ne zategne

- Sad kad je vaš krevet osiguran, možemo prebaciti pisač u normalan položaj i privremeno osigurati koračni motor po osi y (ovo je najudaljeniji dio našeg tima u ovom koraku). Gurnite koračni motor u nosač y motora i pričvrstite remenicu sa 16 zubaca, po potrebi zategnite.

- Nakon što ste se uvjerili da su vaši ležajevi remena za y-os savršeno poredani, omotajte remen pričvršćen na grijaći ležaj oko prvog ležaja i remenice pričvršćene na motor. Zatim ga čvrsto povucite ispod grijaćeg sloja i omotajte oko drugog ležaja, pazeći da zupčasta strana remena dodiruje ležaj na oba ležaja i da zubi savršeno pristaju u remenicu motora.

- Radi praktičnosti, pomaknite krevet sve do kraja motora sustava remena. Sada, kao i prije, izmjerite i postavite stezaljku pojasa u sredinu na stražnjoj strani šperploče s njom što bliže rubu. Čvrsto povucite rub pojasa i pričvrstite ga na mjesto (po potrebi odrežite višak). Sada bi krevet trebao kliziti s malom silom, ali i dobro pričvršćen.

*Naš tim ne zna određenu veličinu i vrstu vijka koji je korišten za pričvršćivanje stezaljki pojasa na šperploču, no čim se vratimo u prostor za izradu i pristupimo pisaču, ustanovit ćemo vrstu zašrafite i ažurirajte stranicu. Hvala vam puno na razumijevanju

Korak 5: Naprijed …

Naš je proces izgradnje prekinut zbog nedavne pandemije, no čim budemo imali pristup našem projektu i materijalima, planiramo dovršiti pisač i predati ga rijecima grada Austina. S obzirom na to, moramo još puno toga dovršiti prije nego što postignemo svoj cilj, pa se u nastavku nalazi popis onoga što je još potrebno učiniti.

-Pričvrstite okomite dijelove okvira na držače motora i na svaki kraj šipke koji idu okomito na os y (upotrijebite stezaljke za šipke)

-Završite sastavljanje osi X: planiramo osigurati ležaj za pojas ekstrudera, zatim moramo pričvrstiti koračni motor i ekstruder koje nam je dao jedan od mentora proizvođača (opcionalno: uključite ventilator ekstrudera za filament)

-Smislite način za pričvršćivanje filamenta na siguran način (opcije: dizajn i kotačić za ispis koji se može zategnuti ili uklopiti iz okvira)

-Kompletna Z-os: moramo pričvrstiti šipke s navojem od 210 mm na dva motora s osi z s spojnicama i vinilnim cijevima

- Pričvrstite držače krajnjih graničnika/ graničnike na svaku os (po 1)

- Osigurajte mikroprocesor pisača s patentnim zatvaračima na jednoj strani okvira

-Programiranje: spojite sve krajnje graničnike, koračne motore i ležište grijača na mikroprocesor pisača. Pronađite postojeći kôd za prusa iteraciju 2 (upotrijebite rep rap kao izvor) i po potrebi izmijenite

Žao nam je zbog neugodnosti našeg nedovršenog projekta, no nadamo se da ćemo nastaviti raditi na njemu tijekom ljetnih mjeseci i obećavamo da ćemo ažurirati ovu web stranicu s poboljšanjem/ dovršenjem našeg pisača.

Korak 6: Izvori

Naš tim je slijedio proces izgradnje i popis materijala koji je dao Rep Rap web stranica. Sadrže detaljne upute o svakom aspektu ove iteracije Prusa pisača, a njihovo je mjesto izuzetno lako slijediti. S obzirom na to, dolje se nalaze poveznice na glavnu stranicu web stranice, ali i ključne stranice za informacije o montaži, zalihama itd.

Datoteke 3D pisača (koristili smo datoteke na kartici metric-prusa)

Rep Rap "Bill of Materials"

Rep Rap pisač

Naš tim također bi htio uključiti vezu na web stranicu Austin River City Rec'cers (organizacija kojoj smo htjeli pomoći s našim proizvodom) kako bi saznali više o namjeni tima i igračima. Ovdje također možete donirati kako biste pomogli timu u godišnjim troškovima jer je svaki doprinos jako potreban i cijenjen.