Дельтабот — Качество при минимальной цене

Опубликовано 3DReplicator Янв 20, 2015 Разное | 7 Коммент.

Предлагаю рассмотреть идею создания 3d-принтера на основе кинематики изобретенной в Швеции в начале 80-х годов профессором Реймоном Клавелом. Он изобрел и запатентовал дельта-робота, вернее руку, способную быстро и точно перемещаться в пространстве, при этом иметь легкую и достаточно простую конструкцию.

3D-Принтеры с такой механикой появляются регулярно,хотя задача, на самом деле, не тривиальная, и довести проект до более-менее повторяемой и отточенной конструкции пока не получилось ни у кого.

Вот пример одного проекта:

А вот тест работы другого, правда, совсем неуклюжие движения:

Преимущества Дельтабота (3d-принтера на основе данной кинематики):

1. Большая скорость и достаточная точность работы.

2. Отсутствие понятия «ось-Z» и связанные с этим проблемы.

3. Отсутствие линейных направляющих, что существенно удешевляет и упрощает конструкцию.

5.  Простой каркас (корпус), не требующий лазерной резки.

Из вышесказанного, можно с уверенностью утверждать, что принтер должен получиться недорогой (около 400$), быстрый и точный. Т.е. для дома 3d-принтер мечты.

Вы спросите: есть ли минусы конструкции, и почему нет в продаже таких принтеров.

Основной минус- это ограничение по высоте печати, если увеличиваем высоту, то пропорционально вырастут и размеры самого 3d-принтера. Тут оговорюсь, если для домашнего использования будет достаточно размеров модели 200х200х200мм, то размеры принтера будут приблизительно такие: 400х400х600мм (длина-ширина-высота), а это уже приемлемо и близко к размерам обычных 3d-принтеров.

Минусом можно назвать сложность алгоритма вычисления координат, для правильного ориентирования печатающей части принтера (эффектора). Дельтабот имеет нелинейную кинематику:

Алгоритмы известны, но их сложность накладывает определенные требования к вычислительной мощности электронной начинки. Используемые  для RepRap проектов Arduino , могут оказаться маломощными, и их скорость вычисления не позволит использовать скоростной потенциал механики. Но тут тоже оговорюсь: скорость печати по технологии FDM ( Fused Deposition Modeling) не может быть безлимитной, необходимо время на остывание наплавляемого пластика, скорость экструзии ограничена применяемыми материалами.

Можно возразить, ведь распространены дельта-принтеры с обычной линейной кинематикой, зачем изобретать что-то другое, более сложное. Именно это «сложное» позволит «выкинуть» из кинематики дельты дорогие прецизионные линейные направляющие и убрать длинные растягивающиеся приводные ремни.  В результате получим 3d-принтер с характеристиками на уровне дорогих дельта-принтеров, по цене в разы меньше.

Почему я заостряю внимание на сравнении с обычной дельтой, и не говорю об других кинематических решениях? Потому, что линейная кинематика  типа MakerBot, Prusa, CoreXY и Дельты и др. содержит линейные направляющие, качество которых играет важную роль для точности и скорости работы, а соответственно цену. Все принтеры, за исключением дельта-образных, имеют двигающуюся ось Z, а это дополнительные расходы, и претензии к возможному ухудшению качества печати.

Вышеизложенные мысли заставляют меня всерьез задуматься над построением 3d-принтера на основе кинематики дальта-робота, тем более, что заграничные наши коллеги в этом преуспевают.

Напоследок, интересное видео работы дельта-робота: