Impressora 3D de tapa protètica: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Visió general

En el món de l’esport, els atletes amb discapacitat no tenen en compte les seves necessitats de rendiment. Molts requereixen equipament especialitzat per garantir la comoditat i el màxim rendiment mentre practiquen els esports que més els agrada. L’equip paralímpic local de bàsquet, Austin River City Rec’cers, té molts membres de l’equip que pateixen dificultats físiques, com ara lesions de la medul·la espinal, amputacions, malalties musculars i ictus. A causa de la manca d’equipament per ajudar a aquest atleta, el nostre equip va decidir centrar-se en un amputat específic de l’equip que va perdre la mà. El jugador va cobrir la seva extremitat supervivent amb una cinta adhesiva per protegir-la, però aquesta solució no es pot reutilitzar, malgasta i és menys eficaç que altres solucions que feien servir els meus companys amputats al món atlètic.

Pluja d'idees

El nostre equip es va sentir atret per aquest problema, ja que tenim connexions personals amb els Austin River City Rec'cers i ens apassionava ajudar una organització que donem suport totalment. Un dels membres del nostre equip té un pare que juga a l’equip i ella mateixa ha tingut una gran influència en el seu treball voluntari sense ànim de lucre, en la creació del seu lloc web i en la realització de molts dels seus jocs de torneig. Els jugadors s'han convertit en la seva família i, gràcies a la seva implicació, va ser testimoni d'un gran problema que estava decidida a resoldre amb els recursos proporcionats durant Cornerstone. Després de presentar la idea al seu altre membre de l’equip i rebre les aportacions dels nostres creadors-mentors, vam completar un taller de 6-3-5 amb els nostres companys per obtenir idees sobre com millorar el nostre producte i els diferents recursos que podríem utilitzar que no havíem pensat de encara. A continuació, vam completar un paquet de Recerca i Disseny per avaluar l'eficàcia del nostre projecte proposat en les següents categories: Automatització, Elèctrica, Mecànica, Estructural i Passió. Mirant enrere sobre aquests recursos i reflexionant sobre la connexió que teníem amb l’organització, vam decidir seguir endavant amb la nostra idea original per als esportistes.

La nostra solució

Vam formular la idea de construir una impressora 3D que imprimís taps per a esportistes amb filament de TPU, que sigui més flexible i durador que el filament PLA d’ús comú. El nostre objectiu era programar i construir un producte on la impressora imprimís automàticament una funda protectora que es pogués personalitzar amb mides diferents per adaptar-se perfectament a l’esportista. Teníem com a objectiu programar un microprocessador (Printerbot) que controlés diversos sistemes de motors i que estigués regulat per sensors de parada final com a precaució de seguretat durant la impressió. A causa de la nostra despesa limitada i de la possibilitat d’utilitzar peces d’impressores existents, el nostre projecte es va mantenir per sota del pressupost de 200 a 300 dòlars i va satisfer les demandes del nostre client proporcionant una solució eficaç i còmoda que es podria distribuir fàcilment a tot el món paralímpic.

Subministraments

Fixacions / cargols

M8 Nut- 100

Rentadora M8- 100 (ordre 2)

Cargol M3x20- 50 (ordre 2)

M3 Nut- 50

M3x10 Bolt- 6 (l'enllaç és un paquet de 50)

Cargol M3x8 (també conegut com a conjunt) 2

Cargols de xapa Phillips de cap pla de 10 x 1 , 4 (paquet de 100)

Rodaments

608 rodaments de patins de rodets - 3 a 4

Rodaments lineals LM8UU: 10 a 11 (comanda 2)

Varetes roscades

370mm 8mm- 6

300mm 8mm- 4

450mm 8mm- 3

210mm 8mm- 2

50 mm 8 mm-1

Comprar 5 metres i tallar en conseqüència

Varetes llises

350mm 8mm- 2 (comanda 2)

405mm 8mm- 2 (ordre 2 i tall 1mm)

420mm 8mm- 2 (tall de 80 mm)

Cinturons

Cinturó dentat GT2 de 840 mm- 1

Cintura dentada GT2 de 900 mm- 1

Politges de 16 dents per adaptar-se a les corretges GT2- 2

Aquí teniu un enllaç a un kit de cinturó a Amazon (tallat en conseqüència)

Fitxers d'impressora 3D

Vèrtex marc amb peu- 4

Vèrtex del marc sense peu- 2

Acoblament- 4 (imprimeix dues vegades)

X carro- 1

X end ralentí- 1

Motor d'extrem X- 1

Muntatge del motor Z- 2

Pinça de cinturó- 4

Suport de femella de pinça del cinturó- 2

Pinça de barra- 8

Pinça de vareta- 2

Suport del motor Y: 1

Y boixa- 4

Suport de parada final-3

Altres:

Tubs de vinil d’1,5 cm, 6,35 mm OD 4,32 mm ID (3 cm en total) - 2

Fusta contraxapada de 225x225x6mm- 1 (per escalfar llit)

Llit de calefacció MK1 / MK2- 1 (es recomana 200x200mm)

Motors pas a pas NEMA17- 5

Tirants de 4 polzades- 50

Microprocessador i codi

El nostre equip actualitzarà aquest document mentre desenvolupem el codi per al nostre microprocessador

* el rep rap recomana la llista de subministraments anterior, però es verificarà completament per a aquesta iteració un cop hàgim acabat la impressora *

Pas 1: Construir el marc

El primer pas per construir la impressora 3D és muntar el marc que consisteix en dos triangles de barres llises que es connecten mitjançant barres addicionals que funcionen verticalment. El nostre grup va tenir la sort de trobar un marc ja construït al nostre campus, que vam modificar per convertir-lo en una rèplica exacta de la Prusa Mendel Iteration 2 canviant les abraçadores que mantenien juntes la barra perpendicular a l’eix Y i les barres llises. utilitzat per a l'eix x. Per a aquells que construeixen el marc per si mateixos, accediu al lloc web de Rep Rap *, que conté una secció específica que proporciona instruccions detallades sobre com construir l’estructura del marc perquè sigui perfecta i els materials necessaris per a la construcció (inclosos en els nostres càlculs totals). A la part superior hi ha algunes fotos amb algunes peces impreses del marc i la construcció, així com el nostre marc abans que es modifiqués per adaptar-se a la versió de Rep Raps.

* El nostre grup va creure que aquest recurs donava una millor informació sobre la construcció del marc que podríem fer, ja que no havíem construït nosaltres mateixos aquest aspecte de la impressora. Lamentem profundament no haver pogut afegir la nostra pròpia perspectiva personal sobre aquest pas, però sentim que limitaríem els constructors i els faríem mal amb la possible informació inexacta que proporcionéssim. Es pot confiar profundament en aquest lloc i va ser una gran referència en tots els nostres esforços de construcció.

Pas 2: construir l’eix X

Materials:

Impressor X imprès

Motor final X imprès

2 barres llises de 420 mm

3 parabolts M3x10

1 608 rodament

2 parabrises M8x30 / guardabarros

1 vareta roscada M8 de 50 mm

2 fruits secs M8

3 volanderes M8

3 coixinets lineals LM8UU

Instruccions

- Traieu el forat central de les peces del motor x-end i del motor x-end fins a 8 mm i foradeu els 4 forats on s’inseriran les barres llises (limeu-les si cal per assegurar-vos que s’adaptin perfectament al forat)

- Col·loqueu el motor d'extrem X a l'esquerra i el polsador d'extrem X a la dreta amb les seves "seccions hexagonals" enfrontades. Feu lliscar les barres llises al ralentí.

-Ara mireu la part inferior del vostre carro x i veureu quin costat té ranures per a dos coixinets lineals i quin només té una ranura. Tenint en compte això, determineu quin costat serà el frontal i quin serà el posterior i feu lliscar la quantitat correcta de coixinets lineals a cada vareta (1 per a una, 2 per a l’altra) segons les vostres preferències.

-Col·loqueu el motor d'extrem X a la configuració de la vostra barra i assegureu-vos que les varetes retrocedeixin tan lluny com sigui necessari (opció per perforar completament per tal que l'ajust i la fixació siguin més fàcils, només necessiteu femelles addicionals per assegurar-les)

Les fotografies anteriors mostren les dues peces impreses d’aquest muntatge i el progrés actual del nostre equip en l’eix x. Tot i que el nostre grup encara no ha arribat a aquest punt, l’eix x no es troba completament muntat fins que la vareta roscada de 50 mm no es col·loca al ralentí de l’extrem x i el coixinet està fixat per a la cinta extrusora. Utilitzeu la font de representació enllaçada a la part inferior per obtenir més informació i tenim previst continuar actualitzant el procés de construcció un cop tinguem accés als recursos.

Pas 3: construcció del llit de calefacció

Materials:

Fusta contraxapada de 225x225x6mm- 1 (per escalfar llit)

Llit de calefacció MK1 / MK2- 1 (es recomana 200x200mm)

Cargols de xapa Phillips de cap pla de 10 x 1 # 4

Buixos Y impresos- 4

Instruccions:

- Col·loqueu els casquets en Y (cap amunt) sobre la peça de fusta contraxapada i assegureu-vos que els dos conjunts de cada costat mesurin 140 mm els uns dels altres (mesureu des del centre exacte) i que les distàncies dels costats esquerre i dret siguin iguals

-Tots els casquets i els seus canals de vareta funcionaran / orienten de la mateixa manera perquè la placa pugui circular sense problemes al llarg de les barres de l'eix y

-Aprima la fusta contraxapada i utilitzeu amb cura cargols * per fixar els casquets en Y, col·locant-los el més a prop possible dels costats frontal i posterior sense que la fusta s'esquerdi, ja que no interferiran amb el llit de calefacció.

-Si els cargols sobresurten de la fusta contraxapada, podeu utilitzar una serra de mans amb una fulla giratòria per tallar l'excés de metall, ja que pot ser perillós i limitar les funcions de la impressora.

- Informació important repetida per a les boixetes: totes han d’estar orientades de la mateixa manera, i la seva distància dels laterals davanter i posterior de la fusta contraplacada no importa només les esquerres i les dretes i la distància entre les boixetes (també corren cap a l’esquerra fins dret)

- Mesureu el llit de la calefacció en terços en dues vores oposades del llit (ja sigui a l'esquerra i a la dreta o davant i darrere) i practiqueu dos forats de 8 mm a les línies (si s'utilitza 200x200 mm recomanats, perforaria uns 7 cm de cada costat i tan a prop de la vora com sigui possible), com es mostra en una de les fotos anteriors

-Resteu la diferència de longituds del llit calefactor a la fusta contraxapada, dividiu-la per dues i mesureu de cada costat de la fusta contraxapada amb aquest nombre perquè el llit calefactor quedi perfectament al mig de la fusta. (el marcatge amb aquests mètodes també es pot veure en una de les fotos anteriors

-Apreneu el llit i la fusta alhora que assegureu-lo a una superfície venuda i cargoleu-los amb els 4 cargols de xapa Phillips Phillips

* El nostre equip desconeix la mida i el tipus específics de cargol que s’utilitzaven per fixar els casquets en Y a la fusta contraxapada, tot i que tan bon punt tornem a l’espai del fabricant i tinguem accés a la impressora, descobrirem el tipus de cargol i actualitzeu la pàgina. Moltes gràcies per la vostra comprensió

Pas 4: construcció de l'eix Y

Materials:

Llit de calefacció muntat (des del darrer pas)

Marc muntat

Pinces de cinturó impreses-2

Corretja de distribució de pas T5 de 840 mm × 5 mm

Motors pas a pas NEMA17-1

Politges de 16 dents per adaptar-se a les corretges GT2- 1

Tirants de 4 polzades- 4

Instruccions:

-Recopileu el llit de calefacció muntat, una pinça per a la corretja i 2 cargols que s’adaptarien als forats de les pinça per a corretja *. Capgirar el llit de la calefacció i fer servir una regla, mesurar i col·locar la pinça del cinturó al centre a la part frontal / vora de la fusta contraxapada (col·loqueu-la el més a prop possible de la vora). Ara feu lliscar una vora del cinturó de 840 mm a la ranura del cinturó amb les dents cap amunt. Assegureu la corretja amb cargols.

- Després d'assegurar-vos que les dues barres llises estan separades de 140 mm (tal com es mostra a la imatge superior), gireu el llit calefactor cap al seu costat dret i fixeu els casquets en Y del llit escalfat a les barres.

-Si hi ha algun problema amb la fixació a causa de distàncies diferents de les barres, podeu ajustar la seva posició afluixant les femelles i canviant les brides de barres de les barres roscades a les quals estan fixades les barres de l'eix y.

- Quan el llit calefactori pugui lliscar suaument al llarg de les barres, gireu la impressora cap al seu costat. A continuació, a cada casqueta, passeu una tirolina pel petit passadís de cada casquet imprès i al voltant de la vareta que hi estigui fixada i, a continuació, estireu-la

- Ara que el llit està assegurat, podem girar la impressora a la seva posició normal i fixar temporalment el motor pas a pas de l'eix Y (aquest és el més llunyà que el nostre equip té en aquest pas específic). Feu lliscar el motor pas a pas al suport del motor i i fixeu la corretja de 16 dents que estrenyi si cal.

- Ara, assegureu-vos que els coixinets de l'eix y estan perfectament alineats, emboliqueu la corretja fixada al llit de calefacció al voltant del primer coixinet i de la politja connectada al motor. A continuació, estireu-lo fort sota el llit calefactor i emboliqueu-lo al voltant del segon coixinet, assegurant-vos que en tots dos coixinets el costat dentat del cinturó toqui el coixinet i que les dents encaixin perfectament a la politja del motor.

- Per comoditat, llisqueu el llit fins a l'extrem del motor del sistema de corretges. Ara, igual que abans, mesureu i col·loqueu la pinça del cinturó al centre a la part posterior de la fusta contraxapada amb el màxim de vora possible. Tireu bé de la vora del cinturó i fixeu-lo al seu lloc (talleu-ne l'excés si cal). Ara el llit hauria de lliscar amb poca força però també ben subjectat.

* El nostre equip desconeix la mida i el tipus de cargol específics que s’utilitzaven per fixar les pinces de la corretja a la fusta contraxapada, tot i que tan bon punt tornem a estar a l’espai del fabricant i tinguem accés a la impressora, descobrirem el tipus de cargolar i actualitzar la pàgina. Moltes gràcies per la vostra comprensió

Pas 5: avançar …

El nostre procés de construcció es va reduir a causa de la recent pandèmia, però tan aviat com tinguem accés al nostre projecte i materials, tenim previst completar la impressora i donar-la als Austin River City Rec'cers. Dit això, encara ens queda molt per completar abans d’assolir el nostre objectiu, de manera que a continuació es mostra una llista del que encara falta fer.

-Adjuntar peces de bastidor verticals als suports del motor i a cada extrem de la vareta perpendicular a l'eix y (utilitzeu pinces de barra)

-Acabat Muntatge de l'eix X: tenim previst fixar el coixinet de la corretja d'extrusora, després hem de fixar el motor pas a pas i l'extrusora que ens ha proporcionat un dels nostres mentors del fabricant (opcional: incloure un ventilador d'extrusió per a filament)

- Esbrineu la manera de protegir el filament de manera segura (opcions: disseny i roda d’impressió que poden incloure tensions o sortir del marc)

-Eix Z complet: hem de fixar les barres roscades de 210 mm als dos motors de l'eix Z amb els acoblaments i els tubs de vinil

- Col·loqueu els suports de parades finals / parades finals a tots els eixos (1 cadascun)

- Assegureu el microprocessador de la impressora amb llaços de cremallera a una cara del marc

-Programació: connecteu totes les parades finals, motors pas a pas i el llit de l'escalfador al microprocessador de la impressora. Cerqueu el codi existent per a la iteració 2 de prusa (utilitzeu el rep rap com a font) i modifiqueu-lo si cal

Lamentem les molèsties del nostre projecte inacabat, però esperem continuar treballant-hi durant els mesos d’estiu i prometem actualitzar aquest lloc a mesura que millorem / completem la impressora.

Pas 6: fonts

El nostre equip va seguir el procés de construcció i la llista de materials proporcionada pel lloc web Rep Rap. Inclouen instruccions detallades sobre tots els aspectes d’aquesta iteració de la impressora Prusa i el seu lloc és molt fàcil de seguir. Dit això, a continuació es mostren els enllaços a la pàgina principal del lloc, però també les pàgines clau per obtenir informació sobre muntatge, subministraments, etc.

Fitxers d'impressora 3D (hem utilitzat els fitxers a la pestanya mètrica-prusa)

Rep "Llista de materials"

Assemblea d'impressora Rap Rap

El nostre equip també voldria incloure un enllaç al lloc web Austin River City Rec'cers (l'organització que preteníem ajudar amb el nostre producte) per obtenir més informació sobre el propòsit i els jugadors de l'equip. També podeu donar aquí per ajudar l'equip amb les seves despeses anuals, ja que qualsevol contribució és molt necessària i agraïda.