3D štampač sa protetičkom kapom: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Pregled

U svijetu sporta sportaši sa invaliditetom zanemaruju svoje potrebe za performansama. Mnogima je potrebna specijalizirana oprema 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 kičmene moždine, amputacija, mišićnih bolesti i moždanog udara. Zbog nedostatka opreme napravljene za pomoć takvom sportašu, naš tim odlučio se fokusirati 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 nego druga rješenja koja su koristili moji kolege amputirani u svijetu sporta.

Brainstorming

Naš tim je privukao ovaj problem jer imamo lične veze sa klubovima iz Austin River Cityja i strastveno smo pomagali organizaciji koju u potpunosti podržavamo. Jedna od članova našeg tima ima roditelja koji igra za tim, a i sama je bila izuzetno utjecajna svojim volonterskim radom za neprofitnu organizaciju, postavljanjem njihove web stranice i izvođenjem mnogih njihovih turnirskih igara. Igrači su postali njena porodica i kroz njeno učešće svjedočila je velikom problemu koji je odlučna riješiti sredstvima koja je obezbijedila tokom Cornerstone -a. Nakon što smo predstavili ideju svom drugom članu tima i dobili mišljenje od naših proizvođača-mentora, završili smo radionicu 6-3-5 sa svojim 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 dizajn 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 našom originalnom idejom za sportaše.

Naše rešenje

Formulisali smo ideju o izgradnji 3D štampača koji bi štampao kape za sportiste iz TPU filamenta, koji je fleksibilniji i izdržljiviji od uobičajene PLA niti. Naš cilj je bio programirati i konstruirati proizvod u kojem će pisač automatski ispisati zaštitni omotač koji se može prilagoditi različitim veličinama kako bi savršeno pristajao sportašu. Nameravali smo da programiramo mikroprocesor (Printerbot) koji bi upravljao različitim motornim sistemima i bio regulisan senzorima za krajnje zaustavljanje kao mera predostrožnosti tokom štampanja. Zbog naše ograničene potrošnje i mogućnosti korištenja dijelova sa postojećih štampača, naš projekt je ostao ispod budžeta od 200 do 300 dolara i zadovoljio zahtjeve naših klijenata pružajući efikasno i praktično rješenje koje se lako može distribuirati po cijelom paraolimpijskom svijetu.

Supplies

Pričvršćivači / vijci

M8 Matica-100

M8 podloška- 100 (narudžba 2)

M3x20 vijak- 50 (narudžba 2)

M3 matica-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 Valjkasti ležajevi- 3 do 4

LM8UU linearni ležajevi- 10 do 11 (narudžba 2)

Navojne šipke

370mm 8mm- 6

300 mm 8 mm- 4

450mm 8mm- 3

210mm 8mm- 2

50mm 8mm-1

Kupite 5 metara i prema tome odrežite

Smooth Rods

350mm 8mm- 2 (narudžba 2)

405 mm 8 mm- 2 (naruči 2 i reži 1 mm)

420 mm 8 mm- 2 (odsječeno 80 mm)

Remeni

840mm GT2 zupčasti remen- 1

900mm GT2 zupčasti remen- 1

Remenice sa 16 zubaca za postavljanje GT2 remena- 2

Evo linka do kompleta pojaseva na Amazonu (izrežite prema tome)

Datoteke 3D štampača

Okvir teme s nogom- 4

Okvir bez temelja- 2

Spojnica- 4 (štampa dva puta)

X nosač- 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

Završni držač-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)

Grejni krevet MK1/MK2- 1 (preporučeno 200x200 mm)

Koračni motori NEMA17- 5

4-inčni patentni zatvarači- 50

Mikroprocesor i kod

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

*gornji spisak zaliha preporučio je rep rap, ali će biti potpuno verifikovan za ovu iteraciju kada završimo štampač*

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 promjenom stezaljki koje su držale šipku okomito na os y i glatke šipke koristi se za x-os. Za one koji sami grade okvir, molimo vas da pristupite Rep Rap web stranici* koja ima poseban odjeljak koji daje detaljna uputstva o tome kako izgraditi strukturu okvira tako da bude savršena i potrebne materijale za izgradnju (uključeno u naše ukupne proračune). Gore se nalaze neke fotografije koje prikazuju određene ispisane dijelove okvira i konstrukciju, kao i naš okvir prije nego što je modificiran tako da odgovara verziji Rep Raps -a.

*Naša grupa je smatrala da ovaj izvor daje bolje informacije o konstrukciji okvira nego mi jer nismo sami konstruisali ovaj aspekt štampača. Duboko nam je žao što nismo mogli dodati svoju osobnu perspektivu ovom koraku, ali 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 svim našim građevinskim poduhvatima.

Korak 2: Izgradnja X-osi

Materijali:

Odštampani X kraj Idler

Štampani motor sa krajevima X

2 glatke šipke 420 mm

3 vijka M3x10

1 608 ležaj

2 podloške za blatobran/blatobran M8x30

1 50 mm M8 navojna šipka

2 matice M8

3 podloške M8

3 LM8UU linearni ležajevi

Instrukcije

-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 čvrsto 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 odgovarajuću 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 odštampana komada za ovaj sklop i trenutni napredak našeg tima na osi x. Iako naša grupa još nije stigla do ove točke, x-os nije u potpunosti sastavljena sve dok se navojna šipka od 50 mm ne postavi na x-kraj praznog hoda i dok se ležaj ne pričvrsti za remen ekstrudera. Za dodatne informacije koristite izvor rep rap -a 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)

Grejni krevet MK1/MK2- 1 (preporučuje se 200x200 mm)

#10 x 1 Phillips vijci s ravnom glavom- 4

Odštampane Y čaure- 4

Instrukcije:

- Postavite Y-čahure (okrenute prema gore) na komad šperploče i pobrinite se da dva kompleta sa svake strane budu udaljena 140 mm jedan od drugog (mjereno od tačne sredine) i da su im udaljenosti od lijeve i desne strane jednake

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

-Odvijte šperploču i pažljivo pomoću vijaka* pričvrstite y-čaure, 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: sve moraju biti okrenute na isti način, a njihova udaljenost od prednje i stražnje strane šperploče nije važna samo lijeva i desna i udaljenost između čahura (također idu lijevo do desno)

-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 ivica što je više moguće)- kao što je prikazano na jednoj od gornjih fotografija

-Oduzmite razliku dužina grijaćeg sloja šperploči, podijelite je sa dva i izmjerite sa svake strane šperploče s 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 ih zavijte pomoću 4 vijka s plosnatim krilom od lima

*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-ose

Materijali:

Sklopljeni grijaći krevet (od posljednjeg koraka)

Sastavljeni okvir

Obujmice za štampani remen-2

840mm × 5mm T5 razvodni remen

Koračni motori NEMA17-1

Remenice sa 16 zubaca za postavljanje GT2 remena- 1

4-inčni patentni zatvarači- 4

Instrukcije:

-Skupite svoj sklop za grijanje, obujmicu za remen i 2 vijka koji bi stali u rupe za stezaljke za remen*. Preokrenite grijaći sloj pomoću ravnala, izmjerite i postavite stezaljku pojasa u sredinu na prednjoj strani/rubu šperploče (postavite je što je moguće bliže rubu). Sada gurnite jednu ivicu pojasa od 840 mm u otvor za pojas sa zupcima prema gore. Pričvrstite pojas vijcima.

- Nakon što ste se uvjerili da su 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-čaure grijanog sloja na šipke.

-Ukoliko 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 ispisanoj čahuri i oko šipke na koju je pričvršćena, a zatim povucite dok se ne zategne

- Sada kada 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). Ugurajte 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-osu savršeno postavljeni, 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 na oba ležaja nazubljena strana pojasa dodiruje ležaj i da zubi savršeno pristaju u remenicu motora.

- Radi praktičnosti, gurnite krevet sve do kraja motora sistema pojasa. Sada, kao i prije, izmjerite i postavite stezaljku pojasa u sredinu na stražnjoj strani šperploče tako da bude što bliže rubu. Čvrsto povucite rub pojasa i pričvrstite ga (po potrebi odrežite višak remena). 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, saznat ćemo vrstu zašrafite i ažurirajte stranicu. Hvala vam puno na razumijevanju

Korak 5: Napred …

Naš proces izgradnje je prekinut zbog nedavne pandemije, ali čim budemo imali pristup našem projektu i materijalima, planiramo dovršiti štampač 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 još treba učiniti.

-Pričvrstite okomite dijelove okvira na držače motora i na svaki kraj šipke koji idu okomito na os y (koristite 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-osovina: moramo pričvrstiti šipke s navojem od 210 mm na dva motora po osi Z sa spojnicama i vinilnim cijevima

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

- Osigurajte mikroprocesor pisača sa 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 (koristite rep rap kao izvor) i izmijenite ako je potrebno

Žao nam je zbog neugodnosti našeg nedovršenog projekta, ali se nadamo da ćemo nastaviti raditi na njemu tijekom ljetnih mjeseci i obećavamo da ćemo ažurirati ovu web lokaciju kako poboljšavamo/ dovršavamo naš pisač.

Korak 6: Izvori

Naš tim je pratio proces izgradnje i popis materijala koji je dao Rep Rap web stranica. Oni sadrže detaljna uputstva o svakom aspektu ove iteracije Prusa štampača, a njihovu web lokaciju je izuzetno lako slijediti. S obzirom na to, dolje su navedene veze na glavnu stranicu web stranice, ali i ključne stranice za informacije o montaži, potrošnom materijalu itd.

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

Rep Rap "Bill of Materials"

Rep Rap štampač

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