3D-принтер Prosthetic Cap: 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Обзор

В мире спорта спортсмены с ограниченными возможностями игнорируют их потребности в производительности. Многим требуется специальное оборудование для обеспечения комфорта и максимальной производительности при занятиях любимым спортом. В местной паралимпийской баскетбольной команде The Austin River City Rec'cers есть много членов команды, которые страдают от физических лишений, таких как травмы спинного мозга, ампутации, мышечные заболевания и инсульты. Из-за отсутствия оборудования, предназначенного для помощи такому спортсмену, наша команда решила сосредоточиться на конкретном инвалиде в команде, который потерял руку. Игрок прикрыл свою уцелевшую конечность изолентой для защиты, но это решение одноразовое, расточительное и менее эффективное, чем другие решения, которые использовали мои коллеги-инвалиды в спортивном мире.

Мозговой штурм

Наша команда была привлечена к этой проблеме, поскольку у нас есть личные связи с Rec'cers Остин Ривер Сити, и мы с энтузиазмом помогали организации, которую мы полностью поддерживаем. У одного из членов нашей команды есть родитель, который играет за команду, и она сама оказала огромное влияние, работая волонтером в некоммерческой организации, создавая свой веб-сайт и проводя многие из своих турнирных игр. Игроки стали ее семьей, и благодаря ее участию она стала свидетелем большой проблемы, которую она была полна решимости решить с помощью ресурсов, предоставленных во время Cornerstone. После представления идеи другому члену ее команды и получения информации от наших производителей-наставников, мы завершили семинар 6-3-5 с нашими коллегами для идей о том, как улучшить наш продукт и различных ресурсов, которые мы могли бы использовать, о которых мы не думали. еще. Затем мы завершили пакет исследований и проектирования, чтобы оценить эффективность предлагаемого нами проекта в следующих категориях: автоматизация, электрические, механические, структурные и увлеченные. Оглядываясь назад на эти ресурсы и размышляя о нашей связи с организацией, мы решили продолжить нашу первоначальную идею для спортсменов.

Наше решение

Мы сформулировали идею создания 3D-принтера, который будет печатать бейсболки для спортсменов из нити TPU, которая является более гибкой и прочной, чем обычно используемая нить PLA. Наша цель состояла в том, чтобы запрограммировать и сконструировать продукт, в котором принтер автоматически печатал бы защитный рукав, который можно было настроить с различными размерами, чтобы он идеально подходил спортсмену. Мы стремились запрограммировать микропроцессор (Printerbot), который будет управлять различными системами двигателей и регулироваться датчиками концевого выключения в качестве меры предосторожности во время печати. Из-за наших ограниченных расходов и возможности использовать детали от существующих принтеров, наш проект остался ниже бюджета в 200-300 долларов и удовлетворил потребности нашего клиента, предоставив эффективное и удобное решение, которое можно было бы легко распространить по всему Паралимпийскому миру.

Запасы

Крепеж / Винты

Гайка M8- 100

Шайба M8- 100 (заказ 2)

Болт М3х20- 50 (заказ 2)

Гайка М3- 50

Болт М3х10- 6 (звено пачка 50 шт.)

Винт с резьбой M3x8 (он же набор) - 2

Винты для листового металла с плоской головкой и крестообразным шлицем # 10 x 1 дюйм - 4 (упаковка из 100 шт.)

Подшипники

Подшипники роликовых коньков 608 - от 3 до 4

Линейные подшипники LM8UU - от 10 до 11 (заказ 2)

Резьбовые стержни

370мм 8мм- 6

300мм 8мм- 4

450мм 8мм- 3

210мм 8мм- 2

50мм 8мм-1

Купите 5 метров и отрежьте соответственно

Гладкие стержни

350мм 8мм- 2 (заказ 2)

405 мм 8 мм - 2 (заказ 2 и отрежь 1 мм)

420 мм 8 мм- 2 (отрезать 80 мм)

Ремни

Зубчатый ремень GT2 840 мм - 1

Зубчатый ремень GT2 900 мм - 1

Шкивы с 16 зубьями для ремней GT2- 2

Вот ссылка на комплект ремней на Amazon (вырезать соответственно)

Файлы для 3D-принтеров

Вершина рамы со стопой - 4 шт.

Вершина рамы без стопы - 2

Муфта- 4 (печать дважды)

X вагон - 1

Х конечный натяжной ролик - 1

X конец двигателя- 1

Крепление двигателя Z- 2

Зажим для ремня- 4

Держатель гайки зажима ремня - 2

Зажим стержневой- 8

Зажим штанги - 2

Кронштейн мотора Y- 1

Втулка Y- 4

Концевой держатель-3

Другой:

Виниловая трубка 1,5 см, внешний диаметр 6,35 мм, внутренний диаметр 4,32 мм (всего 3 см) - 2

Фанера 225х225х6мм - 1 (для нагревательной кровати)

Нагревательная кровать MK1 / MK2 - 1 (рекомендуется 200x200 мм)

Двигатели шаговые NEMA17- 5

4-дюймовые стяжки - 50

Микропроцессор и код

Наша команда будет обновлять этот документ по мере разработки кода для нашего микропроцессора.

* приведенный выше список поставок был рекомендован rep rap, но будет полностью проверен для этой итерации, как только мы закончим наш принтер *

Шаг 1: Создание каркаса

Первым шагом к созданию 3D-принтера является сборка его рамы, которая состоит из двух треугольников с гладкими стержнями, которые соединены дополнительными стержнями, идущими вертикально. Нашей группе посчастливилось найти уже построенную раму в нашем кампусе, которую мы затем модифицировали, чтобы она стала точной копией Prusa Mendel Iteration 2, заменив зажимы, удерживающие штангу, перпендикулярную оси Y, и гладкие стержни. используется для оси абсцисс. Для тех, кто строит сам каркас, зайдите на веб-сайт Rep Rap *, в котором есть специальный раздел с подробными инструкциями о том, как построить идеальный каркас, и о необходимых материалах для сборки (включенных в наши общие расчеты). Выше приведены несколько фотографий, на которых изображены некоторые напечатанные части рамы и конструкции, а также наша рама до того, как она была изменена для соответствия версии Rep Raps.

* Наша группа сочла, что этот ресурс дает более полную информацию о конструкции корпуса, чем мы, поскольку мы сами не создавали этот аспект принтера. Нам очень жаль, что мы не смогли добавить нашу собственную точку зрения на этот шаг, но мы чувствуем, что ограничиваем строителей и причиняем им вред, предоставляя потенциально неточную информацию, предоставленную нами. Этому сайту можно глубоко доверять, и он был отличным справочником во всех наших строительных начинаниях.

Шаг 2: построение оси X

Материалы:

Печатный X конец холостого хода

Печатный X end Motor

2 гладких стержня 420 мм

3 болта M3x10

1608 подшипник

2 шайбы крыла / брызговика M8x30

1 шток с резьбой M8 50 мм

2 гайки M8

3 шайбы M8

3 подшипника линейного перемещения LM8UU

инструкции

- Просверлите центральное отверстие в деталях x-end-idler и x-end-двигателя до 8 мм и просверлите 4 отверстия, куда будут вставлены гладкие стержни (при необходимости напишите, чтобы убедиться, что они могут плотно войти в отверстие)

- Поместите электродвигатель на конце x слева, а натяжной ролик на конце x справа, так чтобы их «шестиугольные секции» были обращены друг к другу. Вставьте гладкие стержни в натяжное колесо.

-Теперь посмотрите на нижнюю часть каретки x и посмотрите, на какой стороне есть прорези для двух линейных подшипников, а на какой - только один. Помня об этом, определите, какая сторона будет передней, а какая задней, и наденьте правильное количество линейных подшипников на каждую штангу (1 для одного, 2 для другого) в соответствии с вашими предпочтениями.

-Прикрепите двигатель x-end к вашей установке стержня и убедитесь, что стержни отошли настолько далеко назад, насколько это необходимо (возможность полностью просверлить, чтобы упростить регулировку и прикрепление, просто нужны дополнительные гайки для фиксации)

На фотографиях выше показаны две распечатанные детали для этой сборки и текущий прогресс нашей команды по оси x. Хотя наша группа еще не достигла этой точки, ось x не будет полностью собрана до тех пор, пока 50-миллиметровый стержень с резьбой не будет помещен на натяжной ролик на конце x и не будет прикреплен подшипник для ленты экструдера. Используйте источник реп-рэпа, указанный внизу, для получения дополнительной информации, и мы планируем продолжить обновление процесса сборки, как только у нас будет доступ к ресурсам.

Шаг 3: Создание нагревательной кровати

Материалы:

Фанера 225х225х6мм - 1 (для нагревательной кровати)

Нагревательная кровать MK1 / MK2 - 1 (рекомендуется 200x200 мм)

Винты для листового металла с плоской головкой и крестообразным шлицем # 10 x 1 дюйм - 4

Y-образные втулки с печатным рисунком - 4

Инструкции:

- Поместите Y-образные втулки (направленными вверх) на кусок фанеры и убедитесь, что два набора с каждой стороны имеют расстояние 140 мм друг от друга (измеряйте от точной середины) и что их расстояния слева и справа равны.

-Все втулки и их каналы стержней будут двигаться / смотреть одинаково, так что пластина может плавно перемещаться вдоль стержней оси Y

-Зажмите фанеру и осторожно используйте винты *, чтобы прикрепить Y-образные втулки, размещая их как можно ближе к передней и задней сторонам, чтобы дерево не растрескивалось, так как тогда они не будут мешать нагревательной кровати.

-Если винты выступают из фанеры вверх, вы можете использовать ножовку с вращающимся лезвием, чтобы отрезать лишний металл, так как это может быть опасно и ограничивать функции принтера.

- Повторяющаяся важная информация для втулок: все они должны быть обращены одинаково, и их расстояние от передней и задней сторон фанеры не имеет значения, только левая и правая втулки и расстояние между втулками (также идущие слева к Правильно)

- Измерьте свою нагревательную кровать на три части на двух противоположных краях кровати (либо слева и справа, либо спереди и сзади) и просверлите два отверстия диаметром 8 мм по линиям (при использовании рекомендованных 200x200 мм просверлите примерно 7 см с каждой стороны и как можно ближе к край по возможности) - как показано на одной из фотографий выше

- Вычтите разницу в длине нагревательной кровати до фанеры, разделите ее на два и измерьте с каждой стороны фанеры этим числом, чтобы ваша нагревательная кровать находилась точно посередине дерева. (маркировку с использованием этих методов также можно увидеть на одной из фотографий выше

-Зажмите основание и дерево вместе, одновременно закрепив его на продаваемой поверхности, и прикрутите 4 винта для листового металла с плоской головкой и крестообразным шлицем.

* Наша команда не знает конкретного размера и типа винта, который использовался для крепления Y-образных втулок к фанере, но, как только мы вернемся в производственное пространство и получим доступ к принтеру, мы выясним тип винта и обнови страницу. Большое спасибо за понимание

Шаг 4: построение оси Y

Материалы:

Собранная нагревательная кровать (с последнего шага)

Собранный каркас

Зажимы для ремня с принтом-2

Ремень ГРМ с шагом 840 мм × 5 мм T5

Двигатели шаговые NEMA17-1

Шкивы с 16 зубьями для ремней GT2 - 1

4-дюймовые стяжки - 4

Инструкции:

-Соберите собранную нагревательную кровать, зажим для ремня и 2 винта, которые должны войти в отверстия зажимов для ремня *. Переверните нагревательную кровать и с помощью линейки измерьте и поместите зажим для ремня посередине на лицевой стороне / краю фанеры (поместите его как можно ближе к краю). Теперь вставьте один край 840-миллиметрового ремня в прорезь для ремня зубцами вверх. Закрепите ремень винтами.

- Убедившись, что два гладких стержня находятся на расстоянии 140 мм друг от друга (как показано на изображении выше), переверните нагревательный стол на правую сторону и защелкните Y-образные втулки нагреваемого слоя на стержнях.

-Если есть какие-либо проблемы с креплением из-за различного расстояния в стержнях, вы можете отрегулировать их размещение, ослабив гайки и сдвинув зажимы стержня на резьбовых стержнях, к которым прикреплены стержни оси y.

- Как только нагревательная платформа сможет плавно скользить по стержням, переверните принтер на бок. Затем на каждой втулке протяните стяжку-молнию через небольшой проход на каждой печатной втулке и вокруг стержня, к которому она прикреплена, затем потяните до упора.

- Теперь, когда ваша кровать закреплена, мы можем перевернуть принтер в его нормальное положение и временно закрепить шаговый двигатель оси Y (это максимальное расстояние, которое наша команда сделала на этом конкретном этапе). Вставьте шаговый двигатель в кронштейн Y-двигателя и прикрепите шкив ремня с 16 зубьями, при необходимости затяните.

- Теперь, когда вы убедились, что подшипники ремня для оси Y идеально выровнены, оберните ремень, прикрепленный к нагревательной платформе, вокруг первого подшипника и шкива, прикрепленного к двигателю. Затем плотно потяните его под нагревательный стол и оберните вокруг второго подшипника, убедившись, что на обоих подшипниках зубчатая сторона ремня касается подшипника и что зубья идеально входят в шкив двигателя.

- Для удобства сдвиньте станину до конца мотора ременной системы. Теперь, как и раньше, измерьте и поместите зажим для ремня посередине на обратной стороне фанеры так, чтобы он был как можно ближе к краю. Плотно натяните край ремня и закрепите его (при необходимости отрежьте излишки). Теперь кровать должна скользить с небольшим усилием, но при этом хорошо закреплена.

* Наша команда не знает конкретного размера и типа винта, который использовался для крепления зажимов ремня к фанере, но, как только мы вернемся в производственное пространство и получим доступ к принтеру, мы выясним тип прикрутите и обновите страницу. Большое спасибо за понимание

Шаг 5. Двигаясь вперед…

Наш процесс строительства был прерван из-за недавней пандемии, но, как только у нас появится доступ к нашему проекту и материалам, мы планируем завершить работу над принтером и передать его сотрудникам службы поддержки Austin River City Rec'cers. При этом нам еще многое предстоит сделать, прежде чем мы достигнем нашей цели, поэтому ниже приведен список того, что еще необходимо сделать.

-Прикрепите вертикальные части рамы к держателям двигателя и к каждому концу стержня, идущему перпендикулярно оси Y (используйте зажимы для стержня).

-Завершение сборки оси X: мы планируем закрепить подшипник для ленты экструдера, затем мы должны прикрепить шаговый двигатель и экструдер, предоставленные нам одним из наших наставников (необязательно: включить вентилятор экструдера для нити)

-Подумайте, как надежно закрепить нить (варианты: дизайн и печатное колесо, которые могут натягиваться или выступать из рамы)

-Полная ось Z: нам нужно прикрепить резьбовые стержни 210 мм к двум двигателям оси Z с помощью муфт и виниловых трубок.

- Прикрепите держатели конечных упоров / конечные упоры к каждой оси (по 1)

- Закрепите микропроцессор робота-принтера с помощью стяжек на одной стороне рамы.

-Программирование: подключите все конечные упоры, шаговые двигатели и станину нагревателя к микропроцессору принтера. Найдите существующий код для итерации 2 prusa (используйте rep rap в качестве источника) и при необходимости измените

Приносим извинения за неудобства, связанные с нашим незавершенным проектом, но мы надеемся продолжить работу над ним в течение летних месяцев и обещаем обновлять этот сайт по мере улучшения / доработки нашего принтера.

Шаг 6: Источники

Наша команда следила за процессом сборки и списком материалов, предоставленным сайтом Rep Rap. Они содержат подробные инструкции по каждому аспекту этой итерации принтера Prusa, и их сайт чрезвычайно прост для просмотра. При этом ниже приведены ссылки на главную страницу сайта, а также ключевые страницы с информацией о сборке, расходных материалах и т. Д.

Файлы 3D-принтера (мы использовали файлы на вкладке metric-prusa)

Реп-рэп "Bill of Materials"

Rep Rap принтер в сборе

Наша команда также хотела бы добавить ссылку на веб-сайт Austin River City Rec'cers (организация, которой мы стремились помочь с нашим продуктом), чтобы узнать больше о цели и игроках команды. Вы также можете сделать пожертвование здесь, чтобы помочь команде с их ежегодными расходами, так как любой вклад очень нужен и ценится.