«Укрощение Гефеста»: как собрать и отладить 3D-принтер, который поставили в вашу школу

«Укрощение Гефеста»: как собрать и отладить 3D-принтер, который поставили в вашу школу
Дмитрий Юрьевич Усенков

Летом 2017 года в школы в рамках гос. поставок по проекту «Техносфера современной школы» поступили комплекты 3D-оборудования, в том числе 3D-принтеры Hephestos и 3D-сканеры Ciclop. Однако и 3D-принтеры, и 3D-сканеры поставлялись в виде «конструктора» – набора деталей, из которых требовалось самостоятельно собрать принтер и сканер, отладить и настроить их. Данное пособие поможет вам сделать эту работу. Оно содержит советы и рекомендации автора, которому уже довелось выполнять сборку и настройку 3D-принтера Hephestos, – в том числе исправления ошибок в прилагаемой к принтеру инструкции.

Почему Гефест

Гефест, или, точнее, Hephestos BQ 2016 представляет собой построенный по открытой схеме (т.е. бескорпусной) 3D-принтер, разработанный в Испании и являющийся «потомком» всем известной «прюши» – популярного принтера Prusa модели i3. Поставляется он в виде «конструктора для умелых рук», т.е. в виде комплекта отдельных деталей. Принтер имеет неподогреваемую платформу с рабочим столом в виде куска стекла, закрепляемого по краям с помощью обычных канцелярских зажимов, снабжен печатающей головкой с одним-единственным экструдером и может как подключаться к принтеру через интерфейс USB, так и производить печать автономно с вставленной в него карты памяти SD.

В школах Hephestos оказался в рамках гос. поставок по проекту «Техносфера современной школы» летом 2017 года. Почему для поставок в школы была выбрана именно эта модель, – вопрос интересный. Тем более что за те же деньги сегодня можно приобрести принтер гораздо более функциональный, имеющий закрытый корпус, более легкий в освоении для новичков в 3D-печати, а главное – уже собранный и способный начать печать практически сразу после распаковки из коробки и подключения к ПК. Но кто-то из чиновников «в недрах» образовательных министерств и ведомств, видимо, посчитал, что для школьной специфики более подходящим является именно «конструктор», и что в любой школе полным-полно специалистов, которые могут влёгкую такой принтер собрать, отладить и настроить. Впрочем, учитывая, что не так давно фирма BQ освоила выпуск новой, улучшенной модели Hephestos 2, для изготовителей стала актуальной проблема освобождения складов от «залежей» устаревшей модификации, а отечественные «чиновники от образования» (ну конечно же, совершенно бескорыстно) помогли в этом испанским коллегам.

В комплект поставки принтера Hephestos входит достаточно подробная пошаговая инструкция по его сборке, так что эта работа в принципе по силам даже неспециалисту в сфере 3D-печати (достаточно, чтобы «руки росли из правильного места»). Но основная сложность начинается уже после окончания сборки: никакой документации по отладке и настройке, и даже просто инструкции пользователя нет ни в комплекте поставки, ни на официальном сайте фирмы BQ, ни даже просто в сети Интернет. Имеется только короткий мануал по техническому обслуживанию уже работающего принтера, но в этом мануале рассмотрена только малая часть вопросов, возникающих у начинающего 3D-печатника.

Именно поэтому автор этих строк решил поделиться с читателями своим опытом сборки и настройки школьного «Гефеста», рассказать о некоторых неочевидных моментах процесса сборки и о том, как собранный принтер заставить работать. Итак, начнем.

Сборка принтера

Как уже было сказано выше, в комплект поставки входит достаточно подробная пошаговая инструкция по сборке, так что с самой последовательностью операций по превращению россыпи деталей в узлы принтера особых сложностей, скорее всего, не возникнет. Нужно лишь очень внимательно выполнять то, что записано в инструкции, обращая внимание даже на мелкие детали (особенно на помеченное знаком «!»). И чем внимательнее, аккуратнее и точнее будет выполнена сборка, тем меньше потом будет забот по отладке и настройке.

Однако при сборке есть и несколько неочевидных моментов (и даже ошибок в инструкции!), про которые нужно будет не забыть.

1. Все основные детали принтера размещены в двух картонных лотках – «кассетах» и соответственно пронумерованы: буквой А или В и порядковым номером (рис. 1 а, б). Эта нумерация указывается в начале каждого очередного раздела инструкции, где перечислены и нарисованы все используемые на этом этапе детали. Далее же на чертежах номера деталей не указаны, ориентироваться придется на внешний вид. При этом некоторые детали очень похожи и различаются, например, ориентацией (являются «зеркальными копиями» друг друга), дополнительными конструктивными элементами (ушками, консолями) или размерами (иногда – совсем ненамного), и на чертежах эти отличия могут быть не слишком заметны. Например, гибкие кабель-каналы наличествуют в двух экземплярах и различаются по длине всего лишь на пару сантиметров. Важно и то, как располагать (ориентировать в пространстве) детали при сборке: например, те же гибкие кабель-каналы имеют разную форму концов – в виде округлых «ушек» с отверстиями или в виде «клювиков» с выступами. На чертеже этот факт отмечен особо – но если при укладке проводов расположить кабель-каналы неправильно, то их не удастся установить в соответствующие гнезда.

2. Все крепежные детали – винты, гайки, шайбы и прочее – разложены в отдельные пакетики по типоразмерам, но никак не пронумерованы и не обозначены (видимо, лень было изготовителям вложить в каждый пакетик бумажку с обозначением). Все эти пакетики лежат в отдельной коробочке, а к инструкции прилагается схема («шкала»), на которой каждая крепежная деталь нарисована в натуральную величину и подписана обозначением размера (рис. 2). То есть определять, что есть что, придется «на глазок», прикладывая винты, гайки и шайбы к их изображениям. Зато в схемах сборки требуемые крепежные детали обозначены и в начале (в списке используемых на данном шаге деталей), и на сборочных чертежах. Это важно! Например, при установке пластиковых уголков на вертикальной раме один из них (правый), равно как и детали, привинчиваемые снизу, крепится винтами длиной 8 мм, а второй уголок (левый) крепится винтами длиной 18 мм, и это важно для правильной сборки электронных компонентов.

Кстати, на листе «шкалы» сбоку есть и миллиметровая линейка, которая поможет вам соблюсти требуемые при сборке размеры (длины) и их соотношения. Хотя для большего удобства желательно запастись и «жесткой» линейкой (например, металлической).

3. Чем отличается испанская «прюша» – так это крайне низким качеством деталей. Все пластиковые элементы конструкции – напечатанные на 3D-принтере, но с крайне низким качеством. Допуски размеров – плюс-минус миллиметр, так что чаще всего гайки просто не входят в предназначенные для них гнезда. Так что, скорее всего, потребуется маленьким надфилем снимать лишний материал, а гайку – аккуратно (чтобы не треснул пластик) вгонять на место маленьким молоточком, используя в качестве «кондуктора» достаточно длинный болт (автору этих строк «помог» болт с полукруглой головкой, какие используются для фиксации ножек школьных парт при подгонке их по высоте). Резьбовые шпильки тоже достаточно кривые (хотя это не очень потом мешает работе принтера), так что совершенно не понятно, почему такой принтер стоит почти 80 тысяч рублей.

4. Концевые выключатели при сборке нужно устанавливать в полном соответствии с инструкцией по сборке – так, чтобы они срабатывали (нажимались до щелчка микровыключателя) непосредственно перед тем, как печатающая головка, ее подвеска или платформа упрется в край. То есть соответствующий концевой выключатель должен сработать раньше. Но не намного раньше – концевые выключатели определяют положение нулевых координат по соответствующим осям, и если они будут стоять далеко от края, то это приведет к уменьшению доступной рабочей области принтера. Важно и то, насколько глубоко ввернуты винты-толкатели, нажимающие на микровыключатели: положение этих винтов позже, возможно, придется корректировать.

5. В комплекте поставляется три торцевых шестигранных «отвертки» и универсальный гаечный ключ на три возможных размера гаек. Но то ли металл, из которого сделан этот гаечный ключ, откровенно слабоват и в ходе работы губки ключа расходятся, то ли (что более вероятно) изготовители принтера банально просчитались с размером гаек-гроверов М10, которыми нижняя сборная рама с подвижной платформой крепится к вертикальной цельнолитой раме: гайки оказываются меньше, чем размер ключа на М10, но больше, чем на М8. Поэтому, если под рукой не найдется собственного подходящего ключа, затягивать гайки-гроверы придется, подкладывая на их грани жало небольшой отвертки (рис. 3).

6. Крепления в некоторых случаях выполняются пластиковыми стяжками. При установке такой стяжки важно, чтобы ее ребристая часть была ориентирована внутрь получающейся петли, иначе головка стяжки не зафиксируется. (Если так получилось, можно расплести стяжку, перевернуть и затянуть уже правильным способом.) При этом надо стараться располагать головки стяжек в точном соответствии с инструкцией. Однако и в этом случае возможно, что стяжки крепления платформы к подшипникам скольжения будут при движении платформы задевать за вертикальную раму (рис. 4), тогда придется готовки этих стяжек аккуратно подвинуть в сторону.

7. Особо проблемный элемент – металлическая рамка-консоль, на которой устанавливается на каретке печатающей головки собственно узел экструдера (в сборе). Инструкция рекомендует сначала привинтить металлическую консоль к пластиковой части головки, а потом установить на нее экструдер (с заблаговременно снятым соплом обдува!) и привинтить его двумя винтами М4х6. Но место расположения этих винтовых гнезд такое неудобное, что практически невозможно эти винты ввернуть в требуемые гнезда, – принтер придется переворачивать вверх ногами, но и тогда пространство между платформой и экструдером (выдержанное согласно той же инструкции!) слишком мало, а сдвинуть подвеску печатающей головки вверх вручную не представляется возможным – для этого надо синхронно (!) вращать сразу две винтовые шпильки. Поэтому можно порекомендовать в данном случае несколько отступить от инструкции: вначале «наживить» в соответствующие отверстия металлической консоли оба винта М4х6 (рис. 5), и только затем привернуть консоль на полагающееся место (рис. 6), а потом установить на нее экструдер (рис. 7 а, б) и окончательно ввернуть в него крепящие его винты.

Следует отметить и то, в какие именно гнезда рамки-консоли нужно вворачивать винты (см. рис. 6): именно в отверстия, расположенные по краям, а не в более «привлекательные» ближе к центру, иначе расстояние между винтами не будет соответствовать расстоянию между соответствующими отверстиями на пластиковом основании.

8. Важно обратить внимание: перед тем, как устанавливать узел экструдера, нужно отвернуть показанный в инструкции винт и снять с экструдера пластиковое сопло обдува, иначе оно будет мешать при сборке. Его надо отложить в сторону и вернуть на место уже после того, как экструдер будет установлен, – но уже вместе с пластиковой полусферической защитной решеточкой, предохраняющей руки от случайного соприкасания с горячим соплом при работе принтера (рис. 8). И вот тут нас ждет сюрприз: винт, которым крепилось сопло ранее, слишком короткий! В принципе, защитную решетку можно не устанавливать вовсе (и просто более аккуратно обращаться потом с принтером), – но при правильной сборке у вас должен остаться один винт М3х18, который как раз и можно использовать для монтажа сопла и защитной решетки взамен «штатного» – длины 18-мм винта как раз будет достаточно. (Видимо, так и предполагалось, но в инструкции об этом упомянуть попросту забыли.)