3D-печать приобретает все большую популярность во всех сферах деятельности человека. Подобный способ производства имеет массу достоинств перед традиционными методами, например, скорость изготовления изделий, качество, точность и множество других преимуществ. 3D-печать используют в производстве крупногабаритных деталей для строительства, космической отрасли и многих других. А благодаря появлению настольных 3D-принтеров, любители и энтузиасты могут создавать бесконечное разнообразие моделей и деталей, которые тяжело найти в обычном магазине. Одним из важных шагов при подготовке к 3D-печати является калибровка принтера, без которой изделия могут быть деформированы. Многие 3D- печатающие устройства необходимо настраивать вручную, а те, что имеют автонастройку, после не всегда точны в печати. Ученые Пермского Политеха разработали новый способ автоматической калибровки платформы 3D-принтера, который поможет сохранить качество и точность при печати. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Учеными ПНИПУ получен патент Российской Федерации на способ автоматической калибровки платформы 3D-принтера № 2793563.
Как правило, на 3D-принтерах с автоматической калибровкой платформы, на которой изготавливается изделие, установлен датчик расстояния рядом с печатающей головкой, который исследует определенные точки. Он измеряет интервал между поверхностью и соплом, через которое подается материал для печати, и посылает эти данные в блок управления 3D-принтера. В нем обрабатываются данные и формируются управляющие сигналы на исполнительные механизмы принтера. Калибровка происходит за счет давления сопла на платформу в течение времени, пока пружинные механизмы не примут определенное положение. Но такой способ, по мнению ученых, имеет ряд недостатков.
— Существующие способы автоматической калибровки 3D-принтеров являются не столь эффективными. Основным их недостатком является надавливание сопла на стол 3D-принтера. Под его напряжением платформа может не выдержать нагрузку и разрушиться. Также минусом является то, что почти все методы могут измерить только ограниченное количество точек от сопла до стола, что говорит о невысоком качестве настройки. Чтобы их увеличить, необходимо изготавливать новую раму-держатель и другие элементы, что требует дополнительных затрат. Мы же предлагаем способ, который устранит все эти недостатки, — рассказывает Антон Свитек, магистрант 2 курса электротехнического факультета ПНИПУ кафедры микропроцессорные средства автоматизации.
Ученые Пермского Политеха разработали калибровочный механизм для 3D-принтера, на верхней части которого установили микросервопривод. Он служит для перемещения нижней части из горизонтального положения в вертикальное по средством шарнирного соединения, похожего на дверную петлю. Затем датчики расстояния в каждой обозначенной точке производят замеры и отправляют эти данные в блок управления. В нем интеллектуальные алгоритмы рассчитывают необходимую степень нажатия на стол и выдают управляющие сигналы на исполнительные механизмы. Нижняя часть калибровочного механизма опускается до необходимого уровня и с блока управления поступают сигналы на сервоприводы, которые производят заданное количество оборотов, воздействуя, тем самым, на пружинные механизмы, корректирующих высоту платформы. При достижении заданной точности, микросервопривод перемещает нижнюю часть калибровочного механизма обратно в горизонтальное положение. Таким образом, повышается качество калибровки и изготовляемых изделий
Новый способ автоматической калибровки 3D-принтера уже запатентован учеными ПНИПУ. Данная технология позволит настраивать принтер более точно, благодаря чему производство изделий станет более качественным.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн. рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.