大家好,我是爱捣鼓、爱造物的青蛙大叔,今天分享一个最近青蛙造物工坊孵化的DIY项目——3D打印长丝挤出绕线一体机,采用零废弃设计理念,基于32位ARM控制主板设计而成,采用全封过滤设计,在使用过程中,避免生产过程中产生的粉尘对操作者身体伤害;实现了自动缠丝功能;长丝挤出机也可以把您打印失败的作品重新回炉成原料。制丝材料广泛,可以使用新的PLA、ABS颗粒,也可以使用3D打印作品支撑的耗材丝废料,大大降低了3D打印机丝的成本。
创意想法
3D打印机是很棒的创造工具,现在桌面级的3D打印机的价格已经开始慢慢降到普通消费者可以接受的水平了。我们青蛙造物工坊在2015年开始自主研发了自己的三角洲3D打印机,为项目孵化提供了很多制作方便。
项目孵化的时候,自己设计了很多模型零件,反复使用3D打印机打印测试模型,一段时间后,测试模型件和支撑积累了很多,造成了浪费,同时3D打印材料的支出成为青蛙造物工坊一笔不小的开支。
最近,我们在网上看到了一张图片(下图),感到心头一震,一只鸟的胃中竟然有这么多误食的废弃塑料,废旧塑料回收再利用,是一个很不错的想法。在这种情况下,我们设计一台3D打印长丝挤出机,可以在实验室自己制作更便宜的3D打印长丝材料,还可以用不同的塑料进行混合实验,开发出新的颜色和特性的3D打印长丝,这样会降低了我们的模型制作成本,而且保护了我们的环境。
项目调研
在网上查询关于3D打印长丝挤出机的产品,在Google查到了国外的产品售价都比较昂贵,国内大多是使用长木钻头和铁管的挤出结构,一般都是采用的是横向的结构,效率低。
工作原理
减速电机带动螺旋杆推后,锥形螺旋间隙带动塑料颗粒,在推动时,间隙越来越小,在推到料筒顶端时,顶端位置使用加热块加热到205度左右,使塑料颗粒到达此处迅速融化,在顶端1.75mm直径的管口挤出。管口安装散热风 器进行缠绕成卷。
研制过程
首先,在我们在青蛙造物工坊的材料室中,找到了一个内径10mm的管子和一个废弃仪器上的一个铝管,现在开始拆解。
立马把它拆解,长度在21厘米左右,一头还能固定,内径是14mm,正好套上那个管正好,先插上一个2MM的喉管测试一下。
经过多次测试,确定了最终的制作方案:一是编程部分使用Arduino1.06软件编写而成;二是电子控制由32位ARM控制主板、限位开关及2004 LCD智能控制器显示屏组成;三是封闭空间外壳先利用CorelDRAW 12软件设计,然后利用激光切割机切割亚克力板制成。四是动力部分,采用的是57 2A 1:15的大扭矩步进电机和42步进电机;五是执行部分包括16*400mm支罗钻、GT2开口同步带,铁料筒;七是加热传感部分包括3个加热块、1个NTC 100k探温头、2个散热电扇;八是供电部分是220V转12V30A集中供电电源。
实物制作
利用corelDRAW软件制作出亚克力的包括外形以及框架的设计。挤出筒的制作在三义和建材市场兄弟车床加工厂,请专业师傅给加工。全套塑料颗粒机价格是多少
在一次次演示中我们发现在生产过程当中会产生纳米级的粉尘和有毒气体,会对人体造成伤害,于是我们重新拟定方案,四面采用6mm亚克力全封闭,内部采用涡轮风扇、3M3301CN活性炭滤毒盒和配套过滤网 ,有效过滤粉尘和有毒气体。既健康又环保。
成果检测及使用
在确定了最终方案之后,我们便做出了最后方案的实物机器。测试的挤出速度以及长丝精度均达到高标准,长丝公差能达到0.04毫米,这样就能实现更精准的3D打印。1小时就能制作1公斤长丝,散装批发塑料颗粒的价格非常便宜,自制3D打印长丝可以节省70%的耗材成本,每公斤耗材可以节省大约50到70元。