Proteesikorkki 3D -tulostin: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Yleiskatsaus

Urheilumaailmassa vammaiset urheilijat jäävät huomiotta suoritustarpeidensa vuoksi. Monet vaativat erikoislaitteita mukavuuden ja huippusuorituksen takaamiseksi rakastamiensa urheilulajien parissa. Paikallisella paralympiakoripallojoukkueella, Austin River City Rec'cersilla, on monia joukkueen jäseniä, jotka kärsivät fyysisistä vaikeuksista, kuten selkäydinvammoista, amputaatioista, lihassairauksista ja aivohalvauksista. Koska tällaisen urheilijan auttamiseen tarvittavia laitteita ei ollut, tiimimme päätti keskittyä tiettyyn amputoituun joukkueeseen, joka menetti kätensä. Pelaaja peitti selviytyneen raajansa suojateipillä, mutta tämä ratkaisu on kertakäyttöinen, tuhlaava ja vähemmän tehokas kuin muut ratkaisut, joita käytin muita amputeettia urheilumaailmassa.

Aivoriihi

Tiimimme veti tämän ongelman puoleensa, koska meillä on henkilökohtaisia yhteyksiä Austin River City Rec'cersiin ja olimme intohimoisia auttamaan organisaatiota, jota tuemme täysin. Yhdellä tiimimme jäsenistä on vanhempi, joka pelaa joukkueessa, ja hän itse on ollut erittäin vaikutusvaltainen vapaaehtoistyöhön voittoa tavoittelematta, perustamalla verkkosivunsa ja järjestämällä monia turnauspelejään. Pelaajista on tullut hänen perheensä ja hänen osallistumisensa kautta hän näki suuren ongelman, jonka hän oli päättänyt ratkaista Cornerstonen aikana annetuilla resursseilla. Esitellessämme idean toiselle tiimin jäsenelleen ja saanut palautetta tekijöiltämme mentoreilta, saimme 6-3-5-työpajan vertaistemme kanssa ideoita siitä, miten voimme parantaa tuotettamme ja erilaisia resursseja, joita emme voineet ajatella vielä. Tämän jälkeen saimme valmiiksi tutkimus- ja suunnittelupaketin arvioidaksemme ehdotetun hankkeen tehokkuutta seuraavissa kategorioissa: automaatio, sähkö, mekaaninen, rakenteellinen ja intohimo. Kun tarkastelemme näitä resursseja ja pohdimme yhteyttä organisaatiomme kanssa, päätimme jatkaa eteenpäin alkuperäisen ideamme kanssa urheilijoille.

Ratkaisumme

Suunnittelimme ajatuksen rakentaa 3D -tulostin, joka tulostaisi urheilijoille korkit TPU -filamentista, joka on joustavampi ja kestävämpi kuin yleisesti käytetty PLA -filamentti. Tavoitteenamme oli ohjelmoida ja rakentaa tuote, jossa tulostin tulostaa automaattisesti suojaholkin, joka voidaan räätälöidä erikokoisina urheilijan täydelliseksi sopivaksi. Tavoitteenamme oli ohjelmoida mikroprosessori (Printerbot), joka ohjaa erilaisia moottorijärjestelmiä ja jota säätelevät päätepysäytysanturit turvatoimenpiteenä tulostuksen aikana. Rajoitetun kulutuksen ja kyvyn käyttää olemassa olevien tulostimien osia vuoksi projektimme pysyi alle 200–300 dollarin budjetin ja vastasi asiakkaidemme vaatimuksia tarjoamalla tehokkaan ja kätevän ratkaisun, joka voitaisiin helposti jakaa kaikkialle paralympialaisiin.

Tarvikkeet

Kiinnikkeet / ruuvit

M8 Mutteri- 100

M8 Aluslevy- 100 (tilaus 2)

M3x20 pultti- 50 (tilaus 2)

M3 Mutteri- 50

M3x10 pultti- 6 (linkki on 50 kpl: n pakkaus)

M3x8 grub (aka set) ruuvi- 2

#10 x 1 litteäpää Phillips-levyt, ruuvit- 4 (100 kpl pakkaus)

Laakerit

608 rullaluistimen laakerit- 3-4

LM8UU-lineaarilaakerit- 10-11 (tilaus 2)

Kierretangot

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

Osta 5 metriä ja leikkaa sen mukaan

Sileät tangot

350mm 8mm- 2 (tilaus 2)

405 mm 8 mm- 2 (tilaa 2 ja leikkaa 1 mm)

420mm 8mm- 2 (katkaistu 80 mm pois)

Vyöt

840 mm GT2-hammashihna- 1

900mm GT2-hammashihna- 1

16-hampaiset hihnapyörät GT2-hihnoille- 2

Tässä linkki hihnasarjaan Amazonissa (leikkaa sen mukaisesti)

3D -tulostintiedostot

Kehyksen kärki jalalla- 4

Kehyksen kärki ilman jalkaa- 2

Kytkin- 4 (tulosta kahdesti)

X vaunu- 1

X päätypyörä- 1

X-päätymoottori- 1

Z-moottorikiinnike- 2

Vyökiinnike- 4

Hihnakiristimen mutterin pidike- 2

Tangon puristin- 8

Sauvakiinnike- 2

Y-moottorin kiinnike- 1

Y-holkki- 4

Päätepysäytin-3

Muu:

1,5 cm: n vinyyliletku, 6,35 mm: n ulkohalkaisija 4,32 mm: n tunnus (yhteensä 3 cm)- 2

225x225x6mm vaneri- 1 (lämmitysvuoteelle)

MK1/MK2 lämmityspatja- 1 (suositus 200x200 mm)

NEMA17 askelmoottorit- 5

4 tuuman vetoketjut- 50

Mikroprosessori ja koodi

Tiimimme päivittää tämän asiakirjan, kun kehitämme mikroprosessorimme koodia

*edustajaluetteloa suositteli rep rap, mutta se tarkistetaan täydellisesti tätä iteraatiota varten, kun tulostin on valmis*

Vaihe 1: Kehyksen rakentaminen

Ensimmäinen askel 3D -tulostimen rakentamisessa on koota sen runko, joka koostuu kahdesta sileästä sauvakolmiosta, jotka on liitetty toisiinsa pystysauvalla. Ryhmämme oli onni löytää kampukseltamme jo rakennetun kehyksen, jonka muutimme olemaan tarkka kopio Prusa Mendel Iteration 2: sta vaihtamalla puristimet, jotka pitivät yhdessä tangon kohtisuorassa y-akselia ja sileitä tankoja käytetään x-akselille. Niille, jotka rakentavat kehyksen itse, vieraile Rep Rap -verkkosivustolla*, jossa on erityinen osio, jossa on yksityiskohtaiset ohjeet runkorakenteen rakentamisesta siten, että se on täydellinen ja tarvittavat materiaalit rakentamiseen (sisältyy kokonaislaskelmiimme). Yllä on joitain valokuvia, joissa on tiettyjä painettuja palasia kehyksestä ja rakenteesta, sekä kehyksestämme ennen kuin sitä muutettiin vastaamaan Rep Rapsin versiota.

*Ryhmämme koki, että tämä resurssi antoi parempaa tietoa kehyksen rakenteesta, joten pystyimme, koska emme olleet rakentaneet tätä tulostimen osaa itse. Olemme pahoillamme, ettemme voineet lisätä omaa näkökulmaamme tähän askeleeseen, mutta tuntuu siltä, että rajoittaisimme rakentajia ja vahingoittaisimme heitä mahdollisesti toimittamillamme virheellisillä tiedoilla. Sivustoon voi luottaa syvästi ja se oli hyvä viittaus koko rakennustyössämme.

Vaihe 2: X-akselin rakentaminen

Materiaalit:

Painettu X -päätypyörä

Painettu X -päämoottori

2 420 mm sileät tangot

3 M3x10 ruuvia

1 608 laakeri

2 M8x30 lokasuojan/lokasuojan aluslevyä

1 50 mm M8 -kierretanko

2 M8 mutteria

3 M8 aluslevyä

3 LM8UU -lineaarilaakeria

Ohjeet

-Poraa x-päätypyörän ja x-moottorin osien keskireikä 8 mm: iin ja poraa 4 reikää, joihin sileät tangot asetetaan (viilaa tarvittaessa varmistaaksesi, että ne mahtuvat tiukasti reikään)

-Aseta x-päämoottori vasemmalle ja x-päätypyörä oikealle "kuusikulmaiset osat" vastakkain. Liu'uta sileät tangot joutokäynnille.

-Katso nyt x -vaunusi pohjaa ja katso, millä puolella on lovet kahdelle lineaariselle laakerille ja millä vain yksi rako. Pidä tämä mielessä, määritä kumpi puoli on edessä ja mikä takana, ja liu'uta oikea määrä lineaarisia laakereita kullekin tangolle (1 toiselle, 2 toiselle) mieltymystesi mukaan.

-Kiinnitä x-end-moottori tankoosi ja varmista, että tangot menevät niin taaksepäin kuin mahdollista (mahdollisuus porata kokonaan läpi, jotta säätö ja kiinnitys ovat helpompia, tarvitset vain lisämuttereita)

Yllä olevat valokuvat osoittavat tämän kokoonpanon kaksi painettua kappaletta ja tiimimme edistyminen x-akselilla. Vaikka ryhmämme ei vielä saavuttanut tätä kohtaa, x-akseli ei ole täysin koottu ennen kuin 50 mm: n kierretanko on asetettu x-pään välipyörään ja laakeri on kiinnitetty suulakepuristimen hihnaa varten. Saat lisätietoja käyttämällä alareunassa linkitettyä edustuslähdettä, ja aiomme jatkaa rakennusprosessin päivittämistä, kun meillä on resurssit.

Vaihe 3: Lämmityspatjan rakentaminen

Materiaalit:

225x225x6mm vaneri- 1 (lämmitysvuoteelle)

MK1/MK2 lämmityspatja- 1 (suositus 200x200 mm)

#10 x 1 litteäpää Phillips-levyt, ruuvit- 4

Painettu Y-holkit- 4

Ohjeet:

- Aseta Y-holkit (ylöspäin) vanerikappaleen päälle ja varmista, että kummankin puolen kaksi sarjaa ovat 140 mm: n etäisyydellä toisistaan (mittaa täsmälleen keskeltä) ja että niiden etäisyys vasemmalta ja oikealta puolelta on sama

-Kaikki holkit ja niiden sauvakanavat kulkevat/osoittavat samalla tavalla, jotta levy voi kulkea tasaisesti y-akselin tankoja pitkin

-Kiinnitä vaneri ja kiinnitä y-holkit varovasti ruuveilla* ja aseta ne mahdollisimman lähelle etu- ja takapuolia ilman puun halkeilua, koska silloin ne eivät häiritse lämmityspatjaa.

-Jos ruuvit työntyvät ylöspäin vanerista, voit leikata ylimääräisen metallin käsisahalla, jossa on pyörivä terä, koska se voi olla vaarallista ja rajoittaa tulostimen toimintoja

- Toistuvat tärkeät tiedot holkeille: niiden kaikkien on oltava suunnattuna samalla tavalla, ja niiden etäisyydellä vanerin etu- ja takapuolelta ei ole väliä vain vasemmalla ja oikealla puolella ja holkkien välisellä etäisyydellä (myös vasemmalta oikein)

-Mittaa lämmitysvuoteesi kolmanneksiksi sängyn kahdelle vastakkaiselle reunalle (joko vasemmalle ja oikealle tai eteen ja taakse) ja poraa kaksi 8 mm reikää linjoihin (jos käytät suositeltavaa 200 x 200 mm, poraa noin 7 cm molemmilta puolilta ja niin läheltä reuna mahdollisimman)- kuten näkyy yllä olevissa valokuvissa

-Vähennä lämmityspatjan pituuden ero vaneriin, jaa se kahdella, ja mittaa vanerin kummaltakin puolelta tällä numerolla niin, että lämmityspatja on täydellisesti puun keskellä. (merkintä tällä menetelmällä näkyy myös yhdessä yllä olevista valokuvista

-Kiinnitä sänky ja puu yhteen samalla, kun kiinnität sen myös myytyyn pintaan, ja ruuvaa 4 litteällä ristipääruuvilla

*Tiimimme ei tiedä tiettyä ruuvin kokoa ja tyyppiä, jota käytettiin y-holkkien kiinnittämiseen vaneriin, mutta heti kun olemme takaisin valmistajan tilassa ja pääsemme tulostimeen, selvitämme tyypin ruuvi ja päivitä sivu. Kiitos ymmärryksestäsi

Vaihe 4: Y-akselin rakentaminen

Materiaalit:

Kokoontaittu lämmityspatja (viimeisestä vaiheesta)

Koottu runko

Painetut vyökiinnikkeet-2

840 mm × 5 mm T5 -jakohihna

NEMA17 askelmoottorit-1

16-hampaiset hihnapyörät GT2-hihnoille- 1

4 tuuman vetoketjut- 4

Ohjeet:

-Kerää koottu lämmityspatja, vyökiinnike ja 2 ruuvia, jotka mahtuvat vyökiinnikkeiden reikiin*. Käännä lämmityspatja ympäri ja mittaa ja aseta vyökiinnike viivaimen avulla vanerin etupuolen/reunan keskelle (aseta se mahdollisimman lähelle reunaa). Liu'uta nyt 840 mm: n hihnan yksi reuna vyöaukkoon hampaat ylöspäin. Kiinnitä hihna ruuveilla.

- Kun olet varmistanut, että kaksi sileää tankoa ovat 140 mm: n päässä toisistaan (kuten yllä olevassa kuvassa), käännä lämmityspatja oikealle puolelle ja napsauta lämmitetyn sängyn y-holkit tankoihin.

-Jos kiinnityksessä on ongelmia tangojen eri etäisyyksien vuoksi, voit säätää niiden asentoa löysäämällä mutterit ja siirtämällä tankokahvat kierteitettyihin tankoihin, joihin y-akselin tangot on kiinnitetty.

- Kun lämmityspatja voi liukua tasaisesti tankoja pitkin, käännä tulostin kyljelleen. Vedä sitten jokaisella holkilla vetoketju jokaisen painetun holkin pienen käytävän läpi ja tangon ympärille, johon se on kiinnitetty, ja vedä sitten tiukalle

- Nyt kun sängyt on kiinnitetty, voimme kääntää tulostimen normaaliin asentoonsa ja kiinnittää y-akselin askelmoottorin tilapäisesti (tämä on kauimpana tiimimme tässä vaiheessa). Liu'uta askelmoottori y-moottorin kiinnikkeeseen ja kiristä 16-hampainen hihnapyörä tarvittaessa.

- Nyt kun olet varmistanut, että y-akselin hihnalaakerit ovat linjassa täydellisesti, kiedo lämmityspatjaan kiinnitetty hihna sekä ensimmäisen laakerin että moottoriin kiinnitetyn hihnapyörän ympärille. Vedä se sitten tiukasti lämmityspatjan alle ja kiedo se toisen laakerin ympärille varmistaen, että molemmissa laakereissa hihnan hammaspuoli koskettaa laakeria ja että hampaat sopivat täydellisesti moottorin hihnapyörään.

- Liu'uta sänky mukavuussyistä hihnajärjestelmän moottorin päähän asti. Nyt samoin kuin ennenkin, mittaa ja aseta vyönkiinnike vanerin takapuolen keskelle siten, että se on mahdollisimman lähellä reunaa. Vedä hihnan reunasta tiukasti ja kiinnitä se paikalleen (leikkaa ylimääräinen tarvittaessa pois). Nyt sängyn pitäisi liukua pienellä voimalla, mutta myös hyvin kiinnitettynä.

*Tiimimme ei tiedä ruuvin erityistä kokoa ja tyyppiä, jolla vyökiinnikkeet kiinnitettiin vaneriin, mutta heti kun olemme palanneet valmistajatilaan ja pääsemme tulostimeen, selvitämme ruuvityypin ruuvaa ja päivitä sivu. Kiitos ymmärryksestäsi

Vaihe 5: Siirry eteenpäin…

Rakennusprosessimme keskeytettiin äskettäisen pandemian vuoksi, mutta heti kun meillä on pääsy projektiin ja materiaaleihin, aiomme saada tulostimen valmiiksi ja luovuttaa sen Austin River City Rec'cersille. Tästä huolimatta meillä on vielä paljon tehtävää ennen tavoitteen saavuttamista, joten alla on luettelo siitä, mitä on vielä tehtävä.

-Kiinnitä pystysuorat runkokappaleet moottorin pidikkeisiin ja tangon kumpaankin päähän, jotka kulkevat kohtisuoraan y-akseliin nähden (käytä tangokiinnikkeitä)

-Viimeinen X-akselin kokoaminen: aiomme kiinnittää suulakepuristimen hihnan laakerin, sitten meidän on kiinnitettävä askelmoottori ja suulakepuristin, jonka meille on antanut yksi valmistajamme ohjaajista (valinnainen: sisältää suulakepuristimen tuulettimen)

-Selvitä tapa kiinnittää filamentti turvallisesti (vaihtoehdot: muotoilu ja tulostuspyörä, jotka voivat joko kiristyä tai tarttua kehykseen)

-Täydellinen Z-akseli: meidän on kiinnitettävä 210 mm kierretangot kahteen z-akseliseen moottoriin liittimien ja vinyyliletkujen avulla

- Kiinnitä päätypysäyttimet/ päätypysäkit jokaiseen akseliin (1 kpl)

- Suojattu printerbot -mikroprosessori, jossa on vetoketjut kehyksen toiselle puolelle

-Ohjelmointi: kytke kaikki päätepysähdykset, askelmoottorit ja lämmityspatja tulostinbot -mikroprosessoriin. Etsi olemassa oleva koodi prusa -iteraatiolle 2 (käytä rep rap -ohjelmaa lähteenä) ja muokkaa sitä tarvittaessa

Pahoittelemme keskeneräisen projektimme aiheuttamaa haittaa, mutta toivomme, että voimme jatkaa sitä kesäkuukausien aikana ja lupaamme päivittää tämän sivuston, kun parannamme/ valmistamme tulostimeemme.

Vaihe 6: Lähteet

Tiimimme seurasi Rep Rap -verkkosivuston tarjoamaa rakennusprosessia ja materiaaliluetteloa. Niissä on yksityiskohtaiset ohjeet tämän Prusa -tulostimen iteroinnin jokaiselle osalle, ja niiden sivusto on erittäin helppo seurata. Tästä huolimatta alla on linkit sivuston pääsivulle, mutta myös avainsivut kokoonpanoon, tarvikkeisiin jne.

3D-tulostintiedostot (käytimme metrisen prusa-välilehden tiedostoja)

Rep Rap "Materiaalikirja"

Rep Rap tulostinkokoonpano

Tiimimme haluaisi myös sisällyttää linkin Austin River City Rec'cers -verkkosivustoon (organisaatio, jonka tarkoituksena oli auttaa tuotteitamme) saadaksesi lisätietoja joukkueen tarkoituksesta ja pelaajista. Voit myös lahjoittaa täällä auttaaksesi tiimiä vuosikustannuksissaan, koska kaikki panokset ovat sekä erittäin tarpeellisia että arvostettuja.