Progettiamo e costruiamo una stampante 3D - La V-Max

Oggi vediamo la V-Max da vicino, con l’aiuto di foto del prototipo in costruzione e screenshot del progetto, vedremo i dettagli del telaio e i particoari costruttivi di questa nuova stampante.

Dimensioni e ingombri

Cominciamo a vedere i dettagli della V-Max parendo da un semplice confronto con la mendel Max 1.5. Dalla foto possiamo vedere subito le dimensioni e gli ingombri della macchina.

Vista Frontale

Vista dall'alto

Vista Laterale

La V-Max, a confronto con la Mendel Max 1.5, è sicuramante più alta e più larga, ma meno profonda, dettaglio importante per una stampante che dovrà stare su di una scrivania.

Per mantenere la scrivania pulita ed in ordine ho voluto che la macchina contenesse alimentatore e scheda di controllo, così da evitare la seccacura di avere cavi ed unità esterne che occupano ulteriore spazio. Per far questo ho aumentato la distanza verticale tra le due parti principali del telaio inferiore ed aggiunto un fondo su cui possono essere fissati alimentatore e scheda.

Altezza del telaio in vista posteriore

Ho evidenziato in blu gli ingobri dell’alimentatore e della scheda, come si vede, possono essere facilmente alloggiati all’interno della macchina senza creare problemi.

Vista Posteriore

Dettaglio vista posteriore

Passiamo ora ad una vista dall’alto per evidenziare e spiegare un dettaglio:

Visuale dall'alto

Il piatto di stampa (5mm in alluminio rettificato) misura 270x270mm, questo per poter ottenere i 250x250mm reali di superficie di stampa, ma come si può vedere c’è ancora un buon margine libero attorno, si potrebbe pensare di montare un piatto 300x300mm. Ho preferito non ingrandire il piatto fino al limite per due motivi: il primo è che, secondo me, 250mm per lato di superficie di stampa reali sono più che sufficienti per fare qualsiasi cosa; il secondo motivo è che così facendo, nel caso si voglia montare due estrusori, entrambi possono coprire l’intera area di stampa massima.

Dettagli Costruttivi 

Uno degli aspetti che ho sempre ritenuto fondamentali è la robustezza, questo tipo di macchine devono essere precise e perchè lo siano devono necessariamente essere rigide e robuste. Nei limiti dati da pezzi stampati in plastica e barre in alluminio giuntate semplicemente con delle viti, ho cercato di ottenere il massimo della robustezza con alcuni accorgimenti, vediamo quali:

• elevato spessore delle parti stampate con in alcuni casi elevato grado di riempimento ed un numero maggiore di perimetri e layers solidi.
• utilizzo del sistema a “vite passante” dove possibile nelle giunture della struttura
• utilizzo di angolari in alluminio e non stampati
• utilizzo di un numero maggiore di viti per evitare flessioni delle parti in plastica

Con qualche foto questi concetti saranno più chiari….:

In queste tre foto abbiamo visto il pezzo angolare posteriore della V-Max (che supporta anche la controventatura) paragonato ad una parte simile nella Mendel Max. A parte le misure, ovviamente diverse, si nota subito lo spessore maggiore del pezzo e quelle due parti interne che nella Mendel Max sono assenti. Queste due “mensole” contribuiscono alla rigidità del pezzo e facilitano il montaggio della stampante.

Vediamo ora a ciò a cui mi riferivo parlando delle viti…..

Qui possiamo vedere quello che ho chiamato “vite passante”, in questo caso la vite strutturale non si avvita semplicemente ad una T-Nut posta dietro alla parte in plastica come avviene nella Mendel Max, ma attraversa completamente la barra frontale per avvitarsi dentro la testa della barra longitudinale posta dietro di essa. Questo, insieme agli angolari in alluminio, conferisce rigidità e garantisce la squadratura della struttura.

Ho utilizzato questo sistema su tutta la struttura la dove due parti strutturali si incontrassero ad angolo retto e la struttura necessitasse di una forte giunzione.

Di seguito possiamo vedere come il numero abbondante di viti mantenga le parti in plastica saldamente in posizione e non ne permetta flessioni di alcun genere. Le viti sono differenti tra loro per il semplice motivo che, essendo questa stampante ancora un prototipo, ne ho usato di diverso tipo anche per vederne l’impatto estetico, la versione finale avrà ovviamente le viti tutte uguali.

Il sistema di guide lineari

Passiamo al sistema di guide lineari, come spiegato nell’articolo precedente ho scelto di utilizzare il sistema V-Slot su ogni parte della macchina. Come ho già avuto modo di dire in merito a questo sistema, penso che sia perfetto per questo tipo di applicazioni e ne sono pienamente soddisfatto, vediamo qualche dettaglio sui vari assi della stampante….

Dettaglio carrello Z DX

Dettaglio carrello Z DX

Carrello X

Carrello Y

Alcuni dettagli dei tre assi e del sistema V-Slot applicato ad essi, nell’ultima foto il carrello dell’asse Y, presenta un piatto in alluminio, si potrebbe anche fare in plastica stampata o con del multistrato da 6,5mm, io ho preferito tagliarmelo in alluminio da 4mm, è stata una gran fatica perchè ho dovuto fresarlo a mano, ma il risultato direi che è buono e sono soddisfatto.

Ora voglio mostrarvi che soluzione ho impiegato per il montaggio del motore dell’asse X….

Qui ho dovuto risolvere un problema dovuto agli stress meccanici. Se avessi fissato il motore con una classica maschera frontale mi sarei ritrovato un piccolo muro che usciva in orizzontale e che, sotto sollecitazione, avrebbe sicuramente fatto dei movimenti. Per ovviare a tutto ciò ho pensato di fissare il motore con solo due viti nella parte frontale e con altrettante due nella parte posteriore sostituendo le viti originali del motore che ne tengono chiuso il fondo. Le due viti nuove attraversano la struttura in plastica e chiudono il fondo del motore, fondendolo di fatto, con la struttura stessa.

Il sistema di estrusione

In ultimo un accenno al sistema di estrusione. Ho scelto di utilizzare un sistema Bowden, questo termine, per chi non lo sapesse, indica che il motore e il sistema di spinta del filamento a cui esso è collegato non si trovano direttamente sull’asse X e non si muovono su di esso. Sono infatti fissati alla struttura principale della stampante e spingono il filamento lungo un tubo verso l’estrusore montato sul carrello dell’asse X. 

Ho riprogettato completamente il cold-end ispirandomi al classico Greg's Wade extruder e l'ho fissato nella parte posteriore sinistra della macchina, in caso di doppio estrusore una versione specchiata di questo pezzo verrà montata nella parte posteriore destra della stampante.

Ritengo che il sistema Bowden sia la soluzione migliore ai fini della velocità e della precisione della macchina, ma su questa stampante potrebbe rappresentare un problema. Perche? La stampante è molto alta e il tubo, quindi la corsa del filamento, saranno molto lunghi e probabilmente il il filamento arriverà all’estrusore con troppa poca forza. In questo caso avrò due possibilità, sistemare il sistema di spinta più in alto, accorciando quindi la corsa del filamento, oppure adottare una soluzione più classica montandolo sull’asse in movimento. Vorrei evitare questa seconda ipotesi (anche perchè mi ridurrebbe un pò il volume di stampa in altezza) e spero quindi che dai prossimi test tutto andrà a buon fine.

Per ora è tutto, ci sono ancora tante cose da sistemare e da testare, quello che avete visto è solo un prototipo, ci sono tanti errori e tanti dettagli che vanno corretti e alcune parti vanno ristampate... il lavoro di sviluppo è lungo e io non voglio lasciare nulla al caso....

Spero che il per il prossimo articolo non dobbiate aspettare dei mesi, putroppo il tempo è poco, il lavoro non da tregua e lo spazio per gli hobby è sempre ridotto al minimo!

La prossima volta che parleremo di V-Max tratteremo tutto ciò che riguarda l’elettronica, i motori, e l’estrusore.

Per il prossimo articolo, invece, cambiamo un attimo argomento e vi presento un altro piccolo progetto che  ultimamente ha preso forma.

Come sempre, per qualsiasi domanda, sono a vostra disposizione.

Ciao

Alex 272