Arduino UNO 3D принтер: как собрать устройство для 3D-печати своими руками

Как создать 3D-принтер на базе Arduino UNO в домашних условиях. Какие компоненты потребуются для сборки. Как запрограммировать Arduino для управления 3D-принтером. Какие преимущества дает самостоятельная сборка 3D-принтера на Arduino.

Что такое Arduino UNO и почему его используют для создания 3D-принтеров

Arduino UNO — это популярная плата микроконтроллера, которая часто используется энтузиастами и изобретателями для создания различных электронных устройств и проектов. Ее применяют и для сборки самодельных 3D-принтеров по нескольким причинам:

• Низкая стоимость — плата Arduino UNO стоит недорого, что позволяет существенно сэкономить на электронике для 3D-принтера
• Простота программирования — для Arduino есть множество готовых библиотек и примеров кода для управления 3D-принтером
• Достаточная производительность — мощности Arduino UNO хватает для базового управления шаговыми двигателями и нагревательными элементами 3D-принтера
• Открытость платформы — можно легко модифицировать и дорабатывать проект 3D-принтера на Arduino

Таким образом, Arduino UNO становится отличным выбором для тех, кто хочет собрать свой первый 3D-принтер самостоятельно с минимальными затратами.

Основные компоненты для сборки 3D-принтера на Arduino UNO

Для создания работающего 3D-принтера на базе Arduino UNO потребуются следующие основные компоненты:

1. Плата Arduino UNO
2. CNC Shield для Arduino — плата расширения для подключения шаговых двигателей
3. Шаговые двигатели Nema 17 — 4-5 штук для осей X, Y, Z и экструдера
4. Драйверы шаговых двигателей A4988 или DRV8825
5. Нагревательный стол
6. Термистор для контроля температуры стола
7. Хотэнд с нагревательным элементом и термистором
8. Концевые выключатели для осей
9. Блок питания 12В
10. Рама и механические компоненты (шкивы, ремни, направляющие)

Это базовый набор, который позволит собрать простой 3D-принтер. Дополнительно можно добавить LCD дисплей, вентиляторы охлаждения и другие опциональные компоненты.

Пошаговая инструкция по сборке 3D-принтера на Arduino

Процесс сборки 3D-принтера на Arduino можно разбить на несколько основных этапов:

1. Сборка рамы и механики принтера
2. Установка электроники (Arduino, CNC Shield, драйверы)
3. Подключение шаговых двигателей и концевых выключателей
4. Монтаж нагревательного стола и хотэнда
5. Подключение питания и проводки
6. Прошивка Arduino и настройка прошивки
7. Калибровка осей и тестовая печать

Рассмотрим некоторые ключевые моменты подробнее.

Сборка рамы и механики

Для рамы можно использовать алюминиевый профиль или фанеру. Важно обеспечить жесткость конструкции. Оси реализуются с помощью линейных направляющих и ремней/шкивов для осей X и Y, винтовой передачи для оси Z.

Установка электроники

CNC Shield устанавливается поверх Arduino UNO. В слоты CNC Shield вставляются драйверы шаговых двигателей. Важно настроить ток драйверов под используемые моторы с помощью подстроечных резисторов.

Подключение двигателей и концевиков

Шаговые двигатели подключаются к соответствующим разъемам на CNC Shield. Концевые выключатели подключаются к пинам Arduino согласно схеме.

Прошивка Arduino

Для прошивки чаще всего используется Marlin. Ее нужно настроить под конкретную конфигурацию принтера, указав типы драйверов, количество шагов на мм для каждой оси и другие параметры.

Программирование Arduino для управления 3D-принтером

Прошивка Marlin для Arduino содержит весь необходимый функционал для управления 3D-принтером. Основные задачи, которые она решает:

• Управление перемещением по осям X, Y, Z
• Контроль температуры нагревательного стола и хотэнда
• Управление подачей пластика через экструдер
• Интерпретация G-code и выполнение команд печати
• Обработка сигналов с концевых выключателей
• Вывод информации на дисплей (если есть)

Для настройки прошивки под конкретный принтер нужно отредактировать файл Configuration.h, указав правильные параметры.

Преимущества самостоятельной сборки 3D-принтера на Arduino

Создание 3D-принтера своими руками на базе Arduino дает ряд преимуществ:

• Экономия средств — самодельный принтер обойдется значительно дешевле готового
• Полное понимание устройства и возможность модернизации
• Получение опыта в электронике, механике и программировании
• Возможность собрать уникальный принтер под свои задачи
• Удовлетворение от создания сложного устройства своими руками

Конечно, процесс сборки требует времени и усилий, но результат часто превосходит ожидания.

Типичные проблемы при сборке 3D-принтера на Arduino и их решение

При создании самодельного 3D-принтера на Arduino нередко возникают определенные сложности. Рассмотрим наиболее распространенные проблемы и способы их устранения:

Неточность позиционирования

Причины: люфты в механике, неправильная настройка драйверов шаговых двигателей, ошибки в прошивке.

Решение: проверить затяжку всех соединений, откалибровать токи драйверов, уточнить количество шагов на мм в прошивке.

Проблемы с экструзией

Причины: засор сопла, проскальзывание филамента, неправильные настройки температуры.

Решение: прочистить сопло, проверить механизм подачи пластика, откалибровать температуру экструзии.

Ошибки при чтении SD-карты

Причины: несовместимость карты памяти, проблемы с контактами.

Решение: использовать карту меньшего объема (до 32 ГБ), отформатированную в FAT32, проверить надежность подключения модуля SD-карты.

Сбои в работе концевых выключателей

Причины: дребезг контактов, неправильное подключение.

Решение: использовать программные или аппаратные средства подавления дребезга, проверить правильность подключения и настройки в прошивке.

Возможности модернизации 3D-принтера на Arduino UNO

Одно из преимуществ самодельного 3D-принтера на Arduino — возможность его постепенного улучшения. Вот некоторые популярные варианты модернизации:

• Установка автоматической системы выравнивания стола (например, BLTouch)
• Добавление второго экструдера для двухцветной печати
• Замена Arduino UNO на более мощную плату (например, Arduino Mega)
• Установка WiFi-модуля для удаленного управления печатью
• Добавление системы фильтрации воздуха для печати ABS-пластиком
• Установка камеры для удаленного наблюдения за процессом печати

Каждое такое улучшение расширяет возможности принтера и повышает качество печати. При этом модернизацию можно проводить постепенно, по мере необходимости и наличия средств.

Сравнение самодельного 3D-принтера на Arduino с готовыми моделями

Создание 3D-принтера своими руками на базе Arduino имеет как преимущества, так и недостатки по сравнению с покупкой готового устройства. Давайте сравним эти варианты:

Преимущества самодельного принтера:

• Более низкая стоимость при сопоставимых характеристиках
• Возможность точной настройки под свои потребности
• Простота ремонта и модернизации
• Получение опыта в 3D-печати, электронике и механике

Недостатки самодельного принтера:

• Требует значительных временных затрат на сборку и настройку
• Может уступать в надежности и стабильности работы
• Отсутствие гарантии и сервисной поддержки
• Сложность достижения высокого качества печати без опыта

Выбор между самодельным и готовым принтером зависит от ваших целей, бюджета и готовности тратить время на изучение технологии. Для энтузиастов и тех, кто хочет глубоко разобраться в 3D-печати, сборка принтера на Arduino — отличный вариант. Для тех, кому нужен надежный инструмент для работы «из коробки», лучше выбрать готовую модель от проверенного производителя.

3D принтер на СD/DVD-ROM и arduino Uno

RepRap

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

60

Добрый день, Любители 3D печати!

Вот решил поделиться, чего добился в создании 3D принтера я. Не судите строго это мой первый пост и опыт создания принтера.

Купленного 3D-принтера у меня нет, поэтому решил сделать его самостоятельно, попробовать свои силы) Самым простым и дешевым вариантом мне показался принтер на старых сидиромах :). Благо в интернете есть много информации о создании 3D принтеров в домашних условиях.

Корпус решил сделать из оргстекла, видел где-то и мне очень понравился :D.

Сделал чертеж в SolidWorks и распечатал его 1:1. И вооружившись ножовкой по металлу выпилил из найденного на работе оргстекла части будущего принтера:

В собранном виде это выглядит так:

Разобрал имеющиеся у меня сидиромы и закрепил ось X и Y.

Пока занимался корпусом пришли, заказанные в Китае, хотенд и экструдер. Установил и их. Также установил концевики для минимума на каждую ось, взял их из разобранных сидиромов. Впоследствии пришлось один заменить на концевик взятый из флопика.

На момент сборки, из электроники была только arduino Uno, на ней и решил реализовать свой принтер. Почитал в интернете, что выводов для принтера должно хватить. Самой сложной задачей стала прошивка. На неё я потратил очень много времени и в итоге наткнулся на вариант с прошивкой Teacup. Нашел рабочую сборку 🙂 и залил на arduino. Проверил движение по осям и выяснилось, что ось Z отказывается работать, все время клинит (из-за того, что я распилил крепления сидирома). Это была моя ошибка в погоне за облегчением конструкции оси Z. Нашел еще сидиром и закрепил целиком. Блок питания взял от компьютера. Вот какой принтер у меня получился:

В итоге получился принтер с полезной областью печати 38x37x37 мм, сопло 0. 4 мм, стол без подогрева, вес конструкции составил ~1.6 кг. Для подачи пластика использовал двигатель Nema 17 (также заказан на AliExpress). Нагрев хотенда производится через реле, а для правильного регистрирования температуры спаял навесным монтажом схемку, которая есть на ramps 1.4.

Первые пробы печати (пока печатал только PLA):

По печати скажу, что пока не смог избавиться от соплей. И периодически возникают проблемы с подачей пластика: то вытекает самотеком, то перестаёт проталкиваться — пока разбираюсь.

На будущее есть желание увеличить площадь печати и сделать подогреваемый стол (остались выводы на arduino).

Вот еще пробы печати:

Буду рад ответить на вопросы и получить советы от профессионалов)

Спасибо за внимание;)!

Подпишитесь на автора

Подписаться

Не хочу

60

Uno, Mega 2560, CNC Shield v3.0

3D принтер нашел применение во многих областях. Его используют как в промышленности, так и в домашних условиях. Но приобрести готовое оборудование иногда не по карману, поэтому тем, кто желают его получить, остается решиться на самостоятельное изготовление 3D принтера.

В связи с этим возникла необходимость в наборах для 3d принтера Arduino. Их популярность обуславливается низкими ценами на электронику и приемлемым уровнем производительности собранного процессора. Arduino — это марка аппаратно-программных инструментов для изготовления автоматических систем роботизированной техники. Продукция этого бренда предназначена для непрофессионалов.

3D printer

Стандартный набор состоит из IDE (программной оболочки) и аппаратной части. Последняя представляет собой комплекс смонтированных печатных плат, причем реализовывать их может как сторонний, так и официальный производитель. Отмечают открытость архитектуры системы, что предопределяет постоянное дополнение и беспроблемное копирование разработанной продукции.

О чём пойдет речь:

• Составляющие части
• Как собрать 3D принтер Arduino своими руками
• Плата Arduino UNO
• Arduino Mega 2560 для 3D принтера
• Плата Arduino CNC Shield v3. 02
• Плата Arduino Due

Составляющие части

Платы Arduino сконструированы из:

• микроконтроллера – он представляет собой микросхему, предназначенную для микропроцессора и периферийных устройств;
• электрических выводов – они распределены по плате и классифицируются на аналоговые (характеризуются наличием диапазона между 1 и 0) и цифровые (имеют только два значения 1 и 0).

Подобное устройство делает платы универсальным ядром системы, в которую они включены. IDE – это язык программирования, разработанный специально для Arduino.

Как собрать 3D принтер Arduino своими руками

Изготовить 3d принтер своими руками вполне реально, для этого необходимо следовать инструкции, прилагаемой к набору Arduino. Также можно руководствоваться рекомендациями профессионалов и методическими пособиями.

Конструкция платы Arduino

Принтер для 3D печати состоит из таких частей:

• корпус;
• контроллеры;
• направляющие;
• блок питания;
• шаговые двигатели;
• экструдер.

Первым шагом является постройка осей координат. Для этого понадобятся приводы, например, от CD/DVD, которые находились на компьютере. Также надо приобрести Floppy-дисковод, проверка его работоспособности при этом обязательна. Ее показателем является пошаговый режим работы, осуществляющийся без постоянного тока. Далее нужно подобрать шаговые двигатели. Процесс перемещения расходного материала требует определенной мощности.

Arduino 3D printer

Следующий этап заключаются в выборе электроники. Вам понадобится непосредственно плата Arduino, кабель, драйвера (5 штук), радиаторы, блок питания (подойдет от компьютера), вентилятор, концевики (оптические или магнитные), стол для подогрева, термистор, транзистор, провода, штекера, устройство нагрева для хотенда, сопла и боуден. Их реально купить в наборе, это сэкономит время и усилия, не повредив качеству. Схему сборки деталей найдете в интернете.

На последнем этапе скачиваем Arduino IDE, устанавливаем прошивку (чаще используют Marlin) и подключаемся к ЧПУ-контроллеру. Проверив подобным образом сборку электроники, нужно определиться с ПО, которое будет отвечать за управление 3D принтером. Пример на фото.

К его функциям относят приемлемость выбранных параметров печати: заполнение, высоту секции и скорость послойного нанесения расходного материала. Остается только оценить состояние электропроводки, собрать последние элементы (раму, корпус, крепления) в соответствии с инструкцией и подключить собранный своими руками принтер к ПК.

Калибровка 3D принтера осуществляется с учетом диаметра шкива, количества шагов на оборот мотора и микро-шагов в системе электроники. Результатом операции становится окончательная настройка прошивки.

Плата Arduino UNO

Плата Arduino UNO работает в комплекте с микроконтроллером ATmega328, характеризующимся наличием:

• 14 цифровых и 6 аналоговых порта;
• USB порта;
• функции сброса;
• разъемов внутрисхемного программирования и питания.

Плата расширения обеспечивает питание вышеуказанных компонентов, например, с помощью USB. Расположение микроконтроллера облегчает его замену и проведение ремонта.

Arduino UNO имеет несколько отличий от других модификаций плат расширения этой компании:

• Во-первых, для его присоединения к ПК не нужен мост USB-UART FTDI.
• Во-вторых, электроэнергию она получает через USB порт и с посредством приспособлений извне. Для этого предопределено несколько выводов (Vin, IOREF, 5 V, GND).
• В-третьих, микроконтроллер платы Arduino UNO обладает тремя типами памяти: FLASH, EEPROM и SRAM.
• В-четвертых, присутствует последовательность в SPI. Это касается с 10 по 13 выход (вход).
• В-пятых, имеется функция сброса в автоматическом режиме.
• В-шестых, существует защита от последствий нагрева проводов.

Arduino UNO

ЗD принтер Arduino Uno считается самым востребованным в своей ценовой категории.

Arduino Mega 2560 для 3D принтера

Она разработана на основе Arduino Mega. Arduino Mega 2560 потребовала усовершенствованного ATmega2560. Устройство имеет:

• 54 цифровых и 16 аналоговых входа;
• UART, USB;
• резонатор;
• ISCP;
• функцию сброса.

Плата Mega 2560

Подключения Arduino Mega 2560 проводится путем присоединения к ПК или к внешнему источнику тока. Главные отличия нововведения:

1. Отсутствие необходимости в USB-to-serial.
2. Наличие резистора.
3. Добавление пинов SCL и SDA на Arduino Mega 2560.
4. Усиление рабочей последовательности RESET.

3d принтер Arduino Mega 2560 является популярным среди имеющихся аналогов. Это обуславливается производительностью его работы.

Плата Arduino CNC Shield v3.02

Плата расширения CNC Shield v3.02 создана для Arduino UNO 3D принтеров и подобного им оборудования. Данная база входов/выходов обеспечивает работу устройств в автоматическом режиме или посредством подключения к USB-порту.

Плата Arduino CNC Shield v3. 02

Arduino CNC Shield v3.02 имеет 4 оси, интерфейс двух разновидностей (UART, I2C). Требуемое напряжение для силовой и логической частей соответственно равно 36 В и 5 В. Тип прошивки этой платы называется Arduino GRBL. База характеризуется четырьмя слотами (по числу осей) и перемычками для их дублирования. Драйверы Arduino CNC Shield v3.02 подключаются разными путями.

Плата Arduino Due

Arduino Due представляет собой плату, созданную на базе процессора Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3. На устройстве присутствуют:

• 54 цифровых и 12 аналоговых пинов;
• UART;
• ЦАП;
• TWI;
• ГТЧ;
• JTAG, SPI;
• функции стирания и сброса.

Arduino Due — плата

Сборка 3D принтера своими руками должна проводиться только после точного планирования действий. Процесс облегчит приобретение укомплектованного набора у официального производителя.

Arduino Case лучшие файлы STL для 3D-принтера・Cults

Корпус Arduino MEGA 2560

Бесплатно

Держатель Arduino MEGA

Бесплатно

Коробка CNC-Shield

Бесплатно

Marker Rail 20×20 Стенд для прототипирования Arduino!

Бесплатно

Корпус Arduino Mega с сенсорным экраном

Бесплатно

Чехол для Arduino Mega и 3,5-дюймового дисплея HVGA

Бесплатно

Корпус Arduino UNO R3 с кнопкой сброса

Бесплатно

Светодиодный купол для держателя Arduino Pro Mini

Бесплатно

Карманная лаборатория Arduino

1 €

Прочный корпус Arduino Nano

Бесплатно

Самодельная сенсорная панель

Бесплатно

Маленький диско-шар 3D-сканер Фотопроигрыватель Медленное вращение

Бесплатно

Тонкий корпус Arduino Pro Micro / Leonardo! «DuckDuino»

Бесплатно

Защитный чехол для ЖК-дисплея Arduino Adafruit

Бесплатно

Ардуино Про Микро

Бесплатно

Распечатанный на 3D-принтере корпус для Arduino Uno, Leonardo.

Бесплатно

Модульная подставка (кейс) для Arduino и Raspberry Pi — CustoBlocks

Бесплатно

рН-метр Arduino

Бесплатно

Удобный чехол для Arduino Uno

Бесплатно

Удобный чехол для Arduino Mega 2560

Бесплатно

Топ-кейс-клон Arduino

Бесплатно

Удобный чехол для Arduino Mega

Бесплатно

Удобный чехол для Arduino Uno R3

Бесплатно

Корпус Arduino Uno

Бесплатно

Вращающийся поворотный стол Arduino nano

Бесплатно

FMStation / Arduino Panel Rack System 1.

0

Бесплатно

Клавиатура с крышкой от бутылки

Бесплатно

Постоянство зрения — POV GLOBE

Бесплатно

АНИМИРОВАННЫЕ НАСТЕННЫЕ ЧАСЫ RGB

Бесплатно

Система полива растений на базе Arduino

Бесплатно

Коробка сердечного приступа

Бесплатно

ЛАМПА СЕРДЦЕБИТИЕ — ПОДАРОК ​​НА ДЕНЬ МАТЕРИ

Бесплатно

BOARDUINO – ПОДСТАВКА ARDUINO ALL IN ONE BREADBOARD

Бесплатно

Преобразователь триггера Arduino UNO в MIDI

Бесплатно

Все, что вам нужно знать, чтобы начать работу с Arduino

Опубликовано 30 сентября 2021 г. автором Mikahila L.

Сообщество разработчиков 3D-печати с открытым исходным кодом постоянно развивается по мере того, как новые инструменты вносят новшества в пространство. Одним из таких инструментов является Arduino — программируемая печатная плата, которую часто называют микроконтроллером. Платформа Arduino была запущена в 2005 году в качестве инструмента для студентов Института дизайна взаимодействия в Ивреа, Италия, с целью предоставить новичкам и профессионалам недорогое и простое в использовании устройство, позволяющее создавать устройства, взаимодействующие с окружающей средой с помощью датчиков и приводы. Теперь компания производит различные платы, а также аксессуары, повышающие вычислительную мощность платы. Давайте углубимся во все, на что способна плата Arduino.

Что такое Ардуино?

Arduino — это название компании, производящей микрокомпьютеры, широко известные как платы Arduino или просто Arduino. Эти платы выпускаются в различных моделях, которые предлагают различные функции, такие как, например, WIFI или Bluetooth. Самая популярная микрокомпьютерная плата Arduino — UNO. Плата Arduino UNO стоимостью менее 30 долларов представляет собой мощное аппаратное обеспечение, способное обрабатывать широкий спектр входных данных.

Плата Arduino UNO. (Фото предоставлено Unsplash)

Микроконтроллер — это небольшой компьютерный процессор, установленный на плате Arduino вместе с различными компонентами, которые обрабатывают входные и выходные данные. На микроконтроллере вы можете, например, иметь различные параметры ввода, такие как кнопка или фотодатчик, отправлять информацию на процессор компьютера, и после анализа ввода процессор компьютера отправляет вывод на любые подключенные устройства, такие как как 3D-принтер. Поскольку плата открыта как на внешнем, так и на внутреннем интерфейсе, это позволяет вам иметь любое множество входов, управляющих любыми выходами.

Как управлять Arduino?

Для управления платой вы можете использовать USB-порт на плате и подключить его к ноутбуку, настольному компьютеру или 3D-принтеру. Используя среду разработки Arduino на настольном компьютере или ноутбуке, вы можете писать код C++, который отправляется на плату через порт USB. Вы можете удалить USB-соединение, тогда каждый раз, когда вы включаете плату, код будет работать непрерывно в цикле.

Стопка щитов. (Фото предоставлено форумом Arduino)

На плате могут быть аналоговые или цифровые входы. Например, если у вас есть кнопка включения/выключения, это будет цифровой вход. Принимая во внимание, что циферблат, настроенный в разной степени, например, будет аналоговым входом. Используя доступные контакты на плате, вы можете подключать устройства к аналоговым или цифровым входам. Вы можете приобрести так называемый щит для своей платы, который позволит вам расширить функциональные возможности вашей платы. Вы можете ставить несколько щитов друг на друга, чтобы добавить еще больше функциональности.

Идеи проекта Arduino

Поскольку компания открыла исходный код платы, вашим первым проектом может стать создание собственной микрокомпьютерной платы по частям вместо того, чтобы покупать полную плату у производителя.