3D tiskárna protetických čepic: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Přehled

Ve světě sportu jsou sportovci s postižením přehlíženi se svými výkonnostními potřebami. Mnoho z nich vyžaduje speciální vybavení, aby zajistilo pohodlí a špičkový výkon při hraní sportů, které milují. Místní paralympijský basketbalový tým The Austin River City Rec'cers má mnoho členů týmu, kteří trpí fyzickými obtížemi, jako jsou poranění míchy, amputace, svalová onemocnění a mrtvice. Kvůli nedostatku vybavení vyrobeného na pomoc takovému sportovci se náš tým rozhodl zaměřit na konkrétního amputovaného v týmu, který přišel o ruku. Hráč zakryl svou přeživší končetinu lepicí páskou na ochranu, ale toto řešení je opakovaně nepoužitelné, nehospodárné a méně účinné než ostatní řešení, která používají moji kolegové po amputaci v atletickém světě.

Brainstorming

Náš tým byl k tomuto problému přitahován, protože máme osobní spojení s Austin River City Rec'cers a byli vášniví pomáhat organizaci, kterou plně podporujeme. Jeden z členů našeho týmu má rodiče, který hraje za tým, a ona sama měla na svou dobrovolnickou práci pro neziskové organizace mimořádný vliv, založila si webové stránky a provozuje mnoho svých turnajových her. Hráči se stali její rodinou a díky svému zapojení byla svědkem velkého problému, který byla odhodlána vyřešit pomocí zdrojů poskytnutých během základního kamene. Poté, co jsme tuto myšlenku představili jejímu dalšímu členovi týmu a získali informace od našich mentorů, jsme absolvovali workshop 6-3-5 s našimi kolegy, kteří měli nápady, jak zlepšit náš produkt a různé zdroje, které bychom mohli použít a o kterých jsme si nemysleli, že zatím. Poté jsme dokončili paket výzkumu a designu, abychom ohodnotili účinnost našeho navrhovaného projektu v následujících kategoriích: automatizace, elektrotechnika, mechanika, struktura a vášeň. Když se ohlédneme za těmito zdroji a zamyslíme se nad spojením, které jsme s organizací měli, rozhodli jsme se jít dál s naší původní myšlenkou pro sportovce.

Naše řešení

Formulovali jsme myšlenku vybudovat 3D tiskárnu, která by tiskla čepice pro sportovce z vlákna TPU, které je pružnější a odolnější než běžně používaný PLA filament. Naším cílem bylo naprogramovat a zkonstruovat produkt, kde by tiskárna automaticky tiskla ochranné pouzdro, které by bylo možné přizpůsobit různým velikostem tak, aby dokonale vyhovovalo sportovci. Naším cílem bylo naprogramovat mikroprocesor (Printerbot), který by řídil různé motorové systémy a byl regulován senzory koncových dorazů jako bezpečnostní opatření během tisku. Vzhledem k omezeným výdajům a možnosti používat součásti ze stávajících tiskáren se náš projekt držel pod rozpočtem 200–300 $ a splnil požadavky našeho klienta poskytnutím efektivního a pohodlného řešení, které lze snadno distribuovat po celém paralympijském světě.

Zásoby

Spojovací prvky / šrouby

Matice M8- 100

Podložka M8- 100 (objednávka 2)

Šroub M3x20- 50 (objednávka 2)

Matice M3- 50

Šroub M3x10- 6 (odkaz je balíček 50)

Šroub M3x8 (aka sada)- 2

Šrouby do plechu Phillips #10 x 1 s plochou hlavou- 4 (balení 100)

Ložiska

Ložiska 608 na kolečkových bruslích- 3 až 4

Lineární ložiska LM8UU- 10 až 11 (objednávka 2)

Závitové tyče

370 mm 8 mm- 6

300 mm 8 mm- 4

450 mm 8 mm- 3

210 mm 8 mm- 2

50 mm 8 mm-1

Kupte 5 metrů a podle toho ořízněte

Hladké tyče

350 mm 8 mm- 2 (objednávka 2)

405 mm 8 mm- 2 (objednávka 2 a řez 1 mm)

420 mm 8 mm- 2 (oříznuto o 80 mm)

Pásy

Ozubený řemen 840 mm GT2- 1

Ozubený řemen 900 mm GT2- 1

16 zubové řemenice pro řemeny GT2- 2

Zde je odkaz na soupravu na opasek na Amazonu (podle toho střih)

Soubory 3D tiskárny

Vrchol rámu s patkou- 4

Vrchol rámu bez patky- 2

Spojka- 4 (tisk dvakrát)

X vozík- 1

Napínací kolo X- 1

Motor na konci X- 1

Z držák motoru- 2

Svorka na opasek- 4

Držák matice upínací pásky- 2

Tyčová svorka- 8

Svorka na tyč- 2

Y držák motoru- 1

Y pouzdro- 4

Koncový držák-3

Jiný:

1,5 cm vinylové hadičky, 6,35 mm OD 4,32 mm ID (celkem 3 cm)- 2

Překližka 225x225x6mm- 1 (pro vyhřívací postel)

Topná postel MK1/MK2- 1 (doporučeno 200x200 mm)

Krokové motory NEMA17- 5

4palcové zipy- 50

Mikroprocesor a kód

Náš tým bude tento dokument aktualizovat při vývoji kódu pro náš mikroprocesor

*výše uvedený seznam dodávek byl doporučen rep rapem, ale bude pro tuto iteraci zcela ověřen, jakmile dokončíme naši tiskárnu*

Krok 1: Sestavení rámu

Prvním krokem k vybudování 3D tiskárny je sestavení jejího rámu, který se skládá ze dvou trojúhelníků s hladkými tyčemi, které jsou spojeny dalšími tyčemi svisle. Naše skupina měla to štěstí, že v našem kampusu našla již zkonstruovaný rám, který jsme následně upravili tak, aby byl přesnou replikou Prusa Mendel Iteration 2 změnou svorek, které držely tyč kolmo k ose y a hladké tyče používá se pro osu x. Pro ty, kteří staví rám sami, navštivte web Rep Rap*, který obsahuje konkrétní část s podrobnými pokyny, jak konstrukci rámové konstrukce zkonstruovat tak, aby byla dokonalá, a potřebné materiály pro stavbu (zahrnuty v našich celkových výpočtech). Nahoře jsou některé fotografie s určitými tištěnými částmi rámu a konstrukce, stejně jako náš rámeček před tím, než byl upraven tak, aby odpovídal verzi Rep Raps.

*Naše skupina měla pocit, že tento zdroj poskytuje lepší informace o konstrukci rámu, než jsme mohli, protože jsme tento aspekt tiskárny nevybudovali sami. Je nám velmi líto, že jsme nemohli přidat svůj vlastní osobní pohled na tento krok, přesto máme pocit, že bychom omezovali stavitele a ubližovali jim potenciálně nepřesnými informacemi, které poskytujeme. Tomuto webu lze důvěřovat a byl skvělou referencí v celém našem úsilí o stavbu.

Krok 2: Budování osy X

Materiály:

Tištěný X konec napínák

Motor s tištěným koncem X

2 420 mm hladké tyče

3 šrouby M3x10

1 608 ložisko

2 podložky blatníků/blatníků M8x30

1 závitová tyč 50 mm M8

2 matice M8

3 podložky M8

3 lineární ložiska LM8UU

Instrukce

-Vyvrtejte středový otvor částí x-end-idler a x-end-motor na 8 mm a vyvrtejte 4 otvory, do kterých budou vloženy hladké tyče (v případě potřeby pilníkem zajistěte, aby se pohodlně vešly do otvoru)

-Umístěte x-end motor nalevo a x-end napínací kolo doprava tak, aby jejich „šestihranné části“směřovaly proti sobě. Zasuňte hladké tyče do volnoběhu.

-Nyní se podívejte na spodní část vašeho x vozíku a zjistěte, na které straně jsou drážky pro dvě lineární ložiska a která má pouze jednu drážku. Mějte to na paměti, určete, která strana bude přední a která zadní, a nasuňte správné množství lineárních ložisek na každou tyč (1 pro jednu, 2 pro druhou) podle vašich preferencí.

-Připojte x-end motor k sestavě tyče a ujistěte se, že tyče jdou tak daleko dozadu, jak je potřeba (možnost úplného provrtání, aby bylo nastavení a uchycení snazší, k zajištění potřebujete pouze další matice)

Fotografie výše ukazují dva tištěné kusy pro tuto sestavu a aktuální postup našeho týmu na ose x. Přestože naše skupina tohoto bodu ještě nedosáhla, osa x není kompletně sestavena, dokud není závitová tyč 50 mm umístěna na napínací kladku x-end a ložisko není připevněno k pásu extruderu. Pro další informace použijte zdroj rep rapu propojený v dolní části a plánujeme pokračovat v aktualizaci procesu budování, jakmile budeme mít přístup ke zdrojům.

Krok 3: Stavba vyhřívací postele

Materiály:

Překližka 225x225x6mm- 1 (pro vyhřívací postel)

Topná postel MK1/MK2- 1 (doporučeno 200x200 mm)

Šrouby do plechu Phillips #10 x 1 s plochou hlavou- 4

Tištěná pouzdra Y- 4

Instrukce:

- Umístěte Y-pouzdra (směrem nahoru) na kus překližky a ujistěte se, že obě sady na každé straně měří 140 mm od sebe (měřte přesně od středu) a že jejich vzdálenosti od levé a pravé strany jsou stejné

-Všechna pouzdra a jejich tyčové kanály budou probíhat/směřovat stejným způsobem, aby deska mohla plynule procházet podél tyčí osy y

-Upněte překližku a opatrně pomocí šroubů* připevněte pouzdra y a umístěte je co nejblíže k přední a zadní straně, aniž by dřevo prasklo, protože pak nebudou zasahovat do topného lože.

-Pokud z překližky vyčnívají šrouby nahoru, můžete přebytečný kov odříznout ruční pilou s rotujícím kotoučem, protože to může být nebezpečné a omezit funkce tiskárny

- Opakované důležité informace pro pouzdra: všechny musí směřovat stejným způsobem a na jejich vzdálenosti od přední a zadní strany překližky nezáleží jen na levé a pravé straně a na vzdálenosti mezi pouzdry (také běží zleva do že jo)

-Změřte své vyhřívací lůžko na třetiny na dvou protilehlých okrajích lůžka (buď vlevo a vpravo nebo vpředu a vzadu) a vyvrtejte do čar dva otvory o průměru 8 mm (pokud používáte doporučený rozměr 200 x 200 mm, vyvrtá se asi 7 cm z každé strany a co nejblíže okraj)- jak ukazuje jedna z výše uvedených fotografií

-Odečtěte rozdíl délek vyhřívacího lože k překližce, rozdělte jej dvěma a změřte z každé strany překližky tímto číslem, aby byla vaše vyhřívací postel dokonale uprostřed dřeva. (Značení pomocí těchto metod lze také vidět na jedné z výše uvedených fotografií

-Upněte postel a dřevo k sobě a současně je zajistěte na prodaný povrch a přišroubujte pomocí 4 šroubů do plechu Flathead Phillips

*Náš tým nezná konkrétní velikost a typ šroubu, který byl použit k zajištění pouzder y k překližce, ale jakmile se vrátíme do prostoru výrobce a budeme mít přístup k tiskárně, zjistíme typ šroub a aktualizujte stránku. Děkuji moc za pochopení

Krok 4: Budování osy Y

Materiály:

Sestavené topné lože (z posledního kroku)

Sestavený rám

Tištěné páskové svorky-2

Rozvodový řemen s roztečí 840 mm × 5 mm T5

Krokové motory NEMA17-1

16 zubové řemenice pro řemeny GT2- 1

4palcové zapínání na zip- 4

Instrukce:

-Shromážděte smontované vyhřívací lůžko, sponu na opasek a 2 šrouby, které by se vešly do otvorů pro spony pásu*. Překlopte topné lože a pomocí pravítka změřte a umístěte upínací pásek doprostřed na přední stranu/okraj překližky (umístěte jej co nejblíže okraji). Nyní zasuňte jeden okraj pásu 840 mm do štěrbiny pásu zuby směrem nahoru. Pás zajistěte šrouby.

- Poté, co se ujistíte, že jsou obě hladké tyče od sebe vzdáleny 140 mm (jak je znázorněno na obrázku výše), překlopte ohřívací lůžko na jeho pravou stranu a zacvakněte y-pouzdra vyhřívaného lože na tyče.

-Pokud existuje problém s upevněním kvůli rozdílným vzdálenostem tyčí, můžete jejich umístění upravit povolením matic a posunutím svorek tyčí na závitových tyčích, ke kterým jsou tyče osy y připevněny.

- Jakmile se vyhřívací lůžko může hladce posouvat po tyčích, otočte tiskárnu na stranu. Poté na každém pouzdru provlékněte pásku přes malý průchod na každém potištěném pouzdru a kolem tyče, ke které je připevněn, poté zatáhněte

- Nyní, když je vaše postel zajištěna, můžeme tiskárnu otočit do její normální polohy a dočasně zajistit krokový motor osy y (to je nejdále náš tým v tomto konkrétním kroku). Zasuňte krokový motor do držáku motoru y a podle potřeby upevněte řemenici se 16 zuby.

- Nyní, když jste se ujistili, že jsou vaše ložiska řemenů pro osu y dokonale zarovnána, omotejte řemen připevněný k vyhřívacímu loži kolem prvního ložiska a řemenice připevněné k motoru. Poté jej pevně zatáhněte pod vyhřívací lože a omotejte kolem druhého ložiska, přičemž se ujistěte, že na obou ložiskách se ozubená strana řemene dotýká ložiska a že zuby dokonale zapadají do řemenice motoru.

- Pro pohodlí posuňte lůžko až na konec motoru pásového systému. Nyní, stejně jako předtím, změřte a umístěte svorku pásu doprostřed na zadní stranu překližky s ní co nejblíže okraji. Pevně zatáhněte za okraj pásu a zajistěte jej na místě (v případě potřeby odřízněte přebytek). Nyní by postel měla klouzat s malou silou, ale také dobře upevněná.

*Náš tým nezná konkrétní velikost a typ šroubu, který byl použit k zajištění svorek pásu k překližce, ale jakmile se vrátíme do prostoru výrobce a budeme mít přístup k tiskárně, zjistíme typ zašroubujte a aktualizujte stránku. Děkuji moc za pochopení

Krok 5: Jít kupředu…

Náš stavební proces byl kvůli nedávné pandemii zkrácen, ale jakmile budeme mít přístup k našemu projektu a materiálům, plánujeme dokončení tiskárny a její předání Recincerům Austin River City. Jak již bylo řečeno, před dosažením našeho cíle máme ještě mnoho práce, takže níže je seznam toho, co je ještě třeba udělat.

-Připevněte svislé rámové díly k držákům motoru a ke každému konci tyče probíhající kolmo k ose y (použijte tyčové svorky)

-Dokončení Sestavení osy X: plánujeme zajistit ložisko pro pás extruderu, poté musíme připojit krokový motor a extrudér, který nám poskytl jeden z našich mentorů výrobce (volitelně: zahrnout ventilátor extruderu pro filament)

-Navrhněte způsob, jak bezpečně zajistit vlákno (možnosti: design a tiskové kolečko, které by se buď mohlo napnout, nebo zapadnout do rámu)

-Kompletní osa Z: potřebujeme připevnit 210mm závitové tyče ke dvěma motorům osy z pomocí spojek a vinylových trubek

- Připevněte držáky koncových dorazů/ koncové dorazy ke každé ose (po 1)

- Zabezpečený mikroprocesor printerbot pomocí zipů k jedné straně rámu

-Programování: připojte všechny koncové dorazy, krokové motory a topné lože k mikroprocesoru Botbot Printer. Najděte stávající kód pro prusa iteration 2 (jako zdroj použijte rep rap) a v případě potřeby jej upravte

Omlouváme se za nepříjemnosti našeho nedokončeného projektu, ale doufáme, že na něm budeme pokračovat i v letních měsících a slibujeme aktualizaci tohoto webu, jak budeme vylepšovat/ dokončovat naši tiskárnu.

Krok 6: Zdroje

Náš tým sledoval postup stavby a seznam materiálů poskytovaný webem Rep Rap. Obsahují podrobné pokyny ke každému aspektu této iterace tiskárny Prusa a jejich stránky je velmi snadné sledovat. Jak již bylo řečeno, níže jsou odkazy na hlavní stránku webu, ale také na klíčové stránky s informacemi o montáži, spotřebním materiálu atd.

Soubory 3D tiskárny (soubory jsme použili na kartě metric-prusa)

Rep Rap "Kusovník"

Sestava tiskárny Rep Rap

Náš tým by také rád zahrnoval odkaz na webovou stránku Austin River City Rec'cers (organizace, na kterou jsme se snažili pomoci s naším produktem), kde se dozvíte více o účelu týmu a jeho hráčích. Můžete zde také přispět na pomoc týmu s jejich ročními výdaji, protože jakýkoli příspěvek je velmi potřebný a oceňovaný.