Вы решили собрать принтер Voron и у вас сразу же возникает вопрос: печатать детали из ABS или же купить аллюминиевые детали, изготовленные на ЧПУ станке? Я постараюсь аргументированно рассмотреть оба варианта.
Но сперва сделаю важное уточнение. Детали принтера делятся на структурные и декоративные. Первые влияют на жёсткость и прочность принтера, влияют на качество печати и долговечность всей конструкции принтера. Вторые - ни на что не влияют и нужны для красоты и безопаснсоти, чтобы пальцы не совали в ненужные места. Декоративные детали можно изготавливать из любого пластика, хоть из какого-то красивого многоцветного PLA, эти детали не испытывают нагрузок и практически не подвержены нагреву. Даже если они сломаются, то ничего страшного не случится и вы сможете их перепечатать на этом же принтере. Структурные детали следует печатать исплючительно из ABS или ABS+. В документации Ворона на это есть конкретный ответ: детали из нейлона хоть и более жёсткие и кажутся хорошим решением, но под нагрузкой они деформируются гораздо сильнее, чем ABS. То есть вы затягиваете винты и в целом масса принтера нагрузку на все соединения даёт и, со временем, просто вся геометрия будет нарушена и принтер покорёжит, если отпечатаете структурные узлы из нейлона или других не рекомендованных материалов. Очевидно, что их нельзя печатать из PLA и PETG, т.к. внутри пассивной термокамеры получаются достаточно высокие температуры, чтобы пластик начал деформироватся, да и механические характеристики у них подходят меньше, чем у ABS. При выборе каких-то альтернативных пластиков нужно смотреть на его характеристики в условиях работы при высокой температуре, вибрациях, ударных и статических нагрузках. При этом изделие должно быть жёстким, а не упругим… В общем, выберайте красивый ABS цвет и печатайте им.
Структурные детали из ABS
Если у вас уже есть принтер, то вы можете напечатать всё сами и это будет самый дешёвый вариант и полноцнный DIY. У вас есть возможность проявить фантазию и отпечатать деталь несколькими цветами, добавив на поверхности какие-то узоры. В ютубе много примеров, как многоцветной печатью украшают морду экструдера, аналогично можно украсить практически любой узел. Так же порекомендую изучить схему сборки и поделить детали на статичные узлы (жёстко прикручены к раме и не двигаются) и подвижные (детали экструдера, каретки и портала). Подвижные узлы следует печатать с рекомендуемыми настройками, а вот для статичных лучше увеличить число стенок, верха и низа - их вес не влияет на ускорения печати, а дополнительная жёсткость и прочность узла улучшит характеристики общей жёсткости принтера. В печатные детали потребуется самостоятельно вплавлять гайки паяльником и делать это нужно очень аккуратно. Если вы криворукий рукожоп, то велика вероятность вплавить криво и возникнут проблемы со сборкой, либо сборочные узлы получатся кривыми и перекошенынми. Это крайне неудачный исход, но он вполне возможен. Более вероятно, что будут малозаметные перекосы, не мешающие сборке, но в целом, в масштабах принтера, они всё-равно могут повлиять на качество печати, даже если и не приведут к заклиниванию механники принтера. В простейшем случае, будет слегка нарушена геометрия и вместо квадратов и кругов будут печататься ромбы и овалы, даже при правильно натянутых ремнях.
Структурные детали из алюминия
Скорее всего CNC детали будут покупаться на алишке, а не изготавливаться самостоятельно, поэтому вы ограничены тем, что предлагает продавец. CNC kit всегда чёрно-красного цвета, я ни разу не видел других цветов и продавец отказывается окрашивать другими цветами, ссылаясь на сложность изготовления (по крайней мере мне отказал). Есть вероятность, что CNC kit содержит детали более старой версии, чем требуется для актуальной модели принтера. Например, для Voron 2.4 R2 в CNC наборе находятся аллюминиевые детали экструдера Afterburner, а в актуальной версии используется Stealthburner. Таким образом, если вы покупаете актуальный набор электронники и CNC детали, то электронника не подойдёт к экструдеру. Будьте внимательны! Аллюминиевые детали стоят в разы дороже АБС и примерно в три-пять раз тяжелее. Зато, ЧПУ обработка очень точная! Все детали имеют идеальный размер, идеально стыкуются, все отверстия строго перпендикулярны поверхностям и в них уже нарезана резьба, то есть просто берёте, скручиваете и всё соединяется просто идеально. Если вы перфекционист и не жалко потратить лишние 20 тысяч, то вы не пожалеете, результат будет безоговорочно идеальный. Помимо этого, аллюминий намного более жёсткий, чем АБС пластик и несущая рама принтера получается намного более жёсткой и стабильной даже спустя месяцы и года эксплуатации. Плюс вы можете более сильнее затягивать все винты - сорвать резьбу сложнее, чем вырвать вплавленную гайку. И ещё раз будьте внимательны, в некоторых наборах с CNC деталями вообще нет комплекта печатных деталей и их придётся докупать/допечатывать. Из аллюминия изготавливаются только структурные детали, а детали печатной головы, крепления панелей и весь декор в комплект может не входить - уточняйте содержимое конкретного набора.
При идентичной форме, аллюминиевые детали примерно в три-пять раз тяжелее АБС деталей, отпечатанных на рекомендуемых парамтерах. Однако, некоторые CNC детали бывают переработаны для снижения их веса с учётом намного большей жёсткости аллюминия. Имейте в виду при сборке, что детали могут несколько отличаться внешне и нужно использовать винты другой длины, по сравнению с винтами для стандартных АБС деталей. Нужные винты должны быть в наборе с CNC деталями.
Что выбрать?
- Для статичных структурных узлов лучше использовать детали из CNC набора, это обеспечит максимальную жёсткость и идеальную геометрию конструкции не только на момент сборки, но и на весь срок эксплуатации
- Для нагруженных малоподвижных узлов можно использовать CNC или ABS детали с увеличенным числом стенок, для придания дополнительной жёсткости. Например, для узлов «A/B joints» и портала в целом в принтере с подвижным порталом (Voron 2.4) - для большинства пользователей скорость перемещения по Z не критична, поэтому вес портала не имеет большого значения. Четырёх двигателей достаточно для перемещения тяжёлого портала, если не задавать гигантских ускорений и скоростей, а для перемещения на 0.2мм по высоте этого и не требуется. Реальная разница во времени будет только при выравнивании портала и при старте печати, то есть разницы нет и лучше отдать предпочтение наибольшей жёсткости и стабильности портала
- В большинстве принтеров, самой подвижной частью будет ось Х и расположенная на ней каретка, а их масса уже оказывает реальное влияние на скорости и ускорения головы и на нагрузку двигателей осей X/Y. Крайне желательно минимизировать массу всего, что находится на этих узлах. С другой стороны, аллюминиевые детали увеличат жёсткость узлов и сдвинут резонансные частоты вверх. Я бы рекомендовал оставить CNC детали в узлах крепления оси X к порталу и, возможно, каретку. Но каретка под большим вопросом. А вот все детали головы оставить из АБС, даже если есть CNC детали. Тут вопрос не только в нагрузке на двигатели и потенциально достижимых ускорениях, но и в том, что стандартная модель экструдера спроектирована для изготовления из АБС и её центр массы находится на одной линии с рельсой, т.е. при перегрузках не возникают крутящие моменты (возникают, но минимальные). Если же используются CNC детали или какие-то нестандарнтые компоновки, то центр массы может получиться смещённым (центр массы головы не находится на одной линии с рельсой, а оказывается заметно выше/ниже/в стороне) и, при перегрузках, будут возникать крутящие моменты, приводящие к дополнительным вибрациям печатной головы и ухудшающие качество отпечатанного изделия. Поэтому вес печатной головы желательно минимизировать, даже если вы не гонитесь за большими скоростями
- Для больших принтеров CNC узлы улучшат жёсткость структуры рамы принтера. Может быть плюсом добавление металлических уголков для полуметровых принтеров и дополнительных рёбер жёсткости из стали и углепластика (для осей X и Y)
- Для маленьких принтеров (Voron 0.2) металлические детали не имеют большого смысла в плане жёсткости. Принтер очень маленький, под собственным весом нагрузки на узлы минимальные. CNC деталей в нём очень мало и нет практического смысла в переплате, лучше просто добавить слоёв при АБС печати для статичных деталей. Однако, если хочется идеальной состыковки узлов, то можно и переплатить за аллюминий, но именно практической пользы в этом нет
- Если важно качество печати на низких скоростях и ускорениях (до 100мм/сек), то можно полностью все узлы собирать из CNC деталей, включая каретку и экструдер - крутящего момента двигателей достаточно. С другой стороны, на низких скоростях нет проблем с вибрациями и от дополнительной жёсткости не будет никакой практической пользы. Для печати на низких скоростях характеристик АБС пластика достаточно для печати без артефактов, особенно при использовании инпут-шейпера
- Если собираетесь ставить рекорды скорости печати, то желательно статичные узлы собрать из CNC деталей, для придания структурной жёсткости, но любые узлы, двигающиеся по X/Y должны быть сделаны из АБС. Возможно, с уменьшением числа стенок и слоёв. Возможно, потребуется переработать модели, для уменьшения их массы. Для достижения максимальных ускорений важно учитывать каждый грамм, который можно убрать с оси Х. В том числе, заменить директ на боуден экструдер, но это уже другая история…
Подытожу
Если переплата для вас не принципиальна, то нет никаких причин не использовать ЧПУ обработанные детали для структурных деталей. Бескомпромиссный «самый фарш» всегда приятнее. Более жёсткая конструкция сдвигает резонансные частоты вверх, что улучшит внешний вид отпечатанных деталей (вру, конечно, потому что остаются низкочастотные вибрации подвижных частей).
Подвижные узлы можно собрать вперемешку из CNC+ABS или только из ABS. Чем больше будет использовано аллюминиевых деталей, тем выше будут резонансные частоты этих узлов, но тем выше будет нагрузка на двигатели и меньше потенциально достижимые ускорения.
Какой бы тип деталей вы не выбрали, обязательно проведите настройку инпут-шейпера, чтобы получить наилучшее качество поверхности при максимальных ускорениях. Даже если печатаете на низкой скорости, высокие ускорения снизят общее время печати, поэтому есть смысл потратить время на натяжение ремней с последующей настройкой инпут-шейпинга, не важно вручную или при помощи акселерометра.