?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry


Пришла мне однажды в голову идея ну очень-очень дешевого и скоростного трехмерного принтера. Насыпаем пластиковый порошок, и нагреваем в заданных точках до сплавления, потом насыпаем следующий слой - и так далее. Только не точечно лазером или паяльным феном, как в существующих аналогах, а сразу по всей площади растущей детали. Что, теоретически должно было дать увеличение скорости 3D-печати в тысячи раз :)

Нагревать предполагалось матрицей миниатюрных нихромовых нагревателей, так чтобы можно было включать нагрев всех ячеек независимо друг от друга, по следующему принципу:




В общем, делал я эти сетки так и этак, много вариантов перепробовал, в кустарных условиях не особенно они хорошо получались.







И решил для пробы сделать один пиксель такой матрицы, чтобы посмотреть, как оно вообще работает. Насыпать порошок аккуратно у меня не получалось, поэтому я решил не насыпать его каждый раз, а прогнать массив порошка сквозь это окошко. Для этого спроектировал и сделал такой вот агрегатец с поршнем для продавливания порошка и щелью для нагревательного элемента.



Это устройство было подключено к компьютеру через реле, микросхему ULN2003 и LPT-порт, чтобы проверить что происходит при включении и выключении нагревателя в потоке порошка.



Скорость потока порошка и прочие параметры эксперимента тщательно, насколько это возможно, фиксировались:



Я даже попытался приладить туда шаговый двигатель чтобы порошок двигался равномерно и повторяемо, но зубчатая рейка давала слишком слабое усилие, а до винтовой передачи я тогда не додумался.



Оказалось, что порошок успешно сплавляется в тонкостенные и достаточно прочные фигуры, повторяющие профиль нагревательного элемента. По крайней мере длинный и легкий ячеистый полимерный профиль (если таковой когда-либо понадобится) так делать можно.



При включении нагревателя ничего плохого не происходило, а вот при выключении, порошок мгновенно застывал и накрепко удерживал нагревательный элемент. Выходит, оторвать нихром от массы порошка можно только во включенном состоянии. После экспериментов с разной формой нагревательных участков от заманчивой идеи с матрицей пришлось отказаться - иначе набор фигур был бы очень ограниченным.

Тем не менее, другими способами удалось все-таки заставить нихром сплавлять пластиковый порошок в трехмерные объекты :) Но это уже совсем другая история...



Comments

mntc
14 фев, 2012 05:17 (UTC)
С помощью набора сит можно достигать достаточно однородных размеров зерен: http://www.mntc.ru/w/images/8/8d/Образцы_пластиковых_порошков.JPG

С рельсотронами интересно. Это металлическими частичками печатать?
matabuba
14 фев, 2012 05:41 (UTC)
В принципе расчет на любой материал, но пока да, эксперименты на металле, поскольку калиброванные шарики легко найти. В целом эта схема привлекает из-за принципиальной возможности печати самой головки, приводов и т.д. Так сказать, идеология принятая максималистски))

Насчет порошка, любопытен конкретный диапазон размеров получаемых зёрен.
mntc
14 фев, 2012 05:53 (UTC)
И как они? Рельсотронятся?

Для поликарбоната в бытовой кофемолке легко достигается консистенция муки. Количественно не знаю (не помню параметров сетки из которой сделано сито), но очень тонкий порошок, намного тоньше волоса.

Славные металлические шарики размером 30 мкм мы получали оптом с помощью ультразвука. Вот не знаю удастся ли повторить такой опыт с пластиком.

Edited at 2012-02-14 05:53 (UTC)
matabuba
14 фев, 2012 06:21 (UTC)
Да, выплёвываются. Однако для постановки более правильных экспериментов с дозированием энергии (иначе не прилепают или наоборот расплавляются/испаряются) нужно ещё частицами и более-менее свободно манипулировать, чего планируется достигнуть с помощью электростатики.
Иллюстрация желаемого эффекта, так сказать, в дикой природе: http://matabuba.livejournal.com/511462.html
С лета жду изготовления многоканальной стрелялки, совмещённой с бункерами шариков нескольких размеров и электродами для попытки шариками манипулировать.
mntc
14 фев, 2012 07:36 (UTC)
Это то чего не хватало в одном из моих экспериментов. Если послойно рассыпать пластиковый порошок а на него наносить металлический (не расплавляя. просто лишь бы лежал), и потом весь трехмерный пирог поставить в микроволновку, то спечется пластик там, где был металл. Это я проверял, только металлический порошок насыпал вручную и магнитом. Деталь образовывается, только важно рассчитать время нахождения в микроволновке.
matabuba
14 фев, 2012 07:48 (UTC)
Изнутри равномерно подогревать - это очень правильно.
mntc
14 фев, 2012 10:26 (UTC)
Там, правда, не знаю насколько равномерно это происходит. Вот тут http://primelife.ru/science/davaynauka/158/ я проводил опыт с сырной крошкой направленный на изучение того как идут лучи в микроволновке - оказалось весьма неравномерно. Зато, конечно таким образом можно было бы делать совершенно ажурные конструкции.
mntc
14 фев, 2012 10:31 (UTC)
Для такой манипуляции могла бы теоретически подойти телевизионная трубка, с отпиленным экраном. Там и источнкии высокого напряжения и отклоняющие электроды и вся электроника на месте. Если все сделать по уму, заменив электронную пушку на Ваш рельсотрон, останется только выводить по кадрам на этот монитор изображение слоев 3D-объекта :)
matabuba
14 фев, 2012 11:26 (UTC)
Боюсь, если вместо электрона разгонять (максимум) песчинку 1мм в поперечнике, то телевизор потребуется размером с дом! ))
Нет, пока ограничимся примитивным позиционированием печатающей головы, тем более, что точность его всё же может понадобиться на три порядка больше, чем для стрельбы по люминофору..
И потребная манипуляция мне видится несколько более простой, плоской: отделить одну частицу в бункере (там они уже все более или менее одинаковые) и по команде поместить в стартовой позиции рельсотрона. Далее, в зависимости от природы частицы, она будет разгоняться либо непосредственным током через неё, либо плазмой дуги в непосредственной близости.
Как нижний предел принимаю частицы поперечником 1 мкм, но конечно работать с ними разумно начинать только чему-то научившись с макрообъектами.
mntc
14 фев, 2012 17:42 (UTC)
Насчет дома не скажите. Мы экспериментировали с технологией электроспиннинга. Там раствор полимера тянется сквозь тонкую дырочку и к электроду высоковольтному тянется вытягиваясь в супер тонкую нить (в промышленности вплоть до нанометрового диапазона, а у нас был в силу кустарности микрометровый) и эта нить непрерывно несется от чашки с раствором к электроду. Если промахивается то получается что-то вроде сигаретного дыма только слитного, улетающего но не рассеивающегося. Если нить ломится с такой скоростью за счет электростатики, то она и отклоняться должна не слабо. От того чтобы все бросить и конструировать 3D принтер на этой основе меня сдерживает опасение как бы заряды в уже уложенных участках нити не отталкивали новую нить. Чтобы этого избежать нужен проводящий полимер, а они неплавки и нерастворимы ((((
matabuba
15 фев, 2012 00:07 (UTC)
Аналогия почти как пытаться разогналь вместо электронного луча (есть же такие машины, но и с ними немало проблем) железный лом, а потом (причем срочно!))) пытаться отклонить его в сторону.
Для этого нужна чудовищная мощность поля. Или очень длинный телевизор))
mntc
15 фев, 2012 05:08 (UTC)
Да, я совсем забыл что у Вас разгон почти мгновенный а большую часть траектории частица просто летит. Тогда да( А предварительное позиционирование выполняется в одной оси, между каких-то пластин-электродов, или в двух? Тогда непонятно как разгонять.
matabuba
15 фев, 2012 05:32 (UTC)
Нет, участок разгона (собственно рельсотрон) всё же больше зоны свободного пролёта, примерно 5-10 мм против 1-2. Позиционируется же сама печатающая голова (по крайней мере по плану). Сначала позиционирование, затем выстрел. Классическое ЧПУ с агрегатной головой, какой бы природы ни была обработка.

Полем отклоняют луч электронные пушки, ужасное по размерам и энергоёмкости устройство. Чего мне бы и хотелось избежать.


mntc
15 фев, 2012 08:29 (UTC)
Так у вас электростатика позиционирует не частицы, а саму головку?
matabuba
15 фев, 2012 08:51 (UTC)
Нет, головка с нормальным электроприводом. Электростатикой же сама частица должна выниматься из бункера и продвигаться по каналу - к рельсотрону. При этом без особого ускорения, просто обеспечивая подачу.

http://pics.livejournal.com/matabuba/pic/001rx2xz
На рисунке - печатная плата для экспериментов. На ней несколько вертикально ориентированных углублений разной ширины, глубиной равной слою меди или чуть больше - для помещения частиц поперечником 0.2..0.4 мм. Каждый набор углублений содержит бункер (расширенная клиновидная зона), переходящий в узкий канал - собственно рельсотрон). На крайних каналах дополнительно размещен ряд электродов для подачи управляющих потенциалов.

Из таких плоских слоёв можно набрать уже пакет. В одной голове можно поместить и металлы и неметаллы да ещё существенно разных размеров. Но это конечно потом))
(без темы) - mntc - 15 фев, 2012 10:36 (UTC) - Развернуть
(без темы) - matabuba - 15 фев, 2012 10:53 (UTC) - Развернуть
(без темы) - mntc - 15 фев, 2012 12:09 (UTC) - Развернуть
(без темы) - matabuba - 15 фев, 2012 12:47 (UTC) - Развернуть

Profile

mntc
Молодежный научно-технический центр
Сайт МНТЦ
Разработано LiveJournal.com
Designed by phuck