?

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

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))
mntc
15 фев, 2012 10:36 (UTC)
Интересно. А как же можно рельсотронить неметаллы?
matabuba
15 фев, 2012 10:53 (UTC)
Та же сила лоренца тащит зажженую в воздухе дугу "к выходу"; дуга, натыкаясь на тело, испаряет часть его материала; получается реактивное движение. Как-то так объясняют.

Сам я ещё не пробовал работать с неметаллами. Ищу, вяло, без фанатизма, естественный обкатанный кварцевый песок, у которого нет острых краёв и форма близка к шару - чтобы было единообразие в экспериментах. Говорят, его добывают на некоторых индийских пляжах.

А, вот:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD
mntc
15 фев, 2012 12:09 (UTC)
О, можно попробовать еще паяльную пасту для SMD компонентов. Она состоит из калиброванных легкоплавких микрошариков.
(без темы) - matabuba - 15 фев, 2012 12:47 (UTC) - Развернуть

Profile

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