Prosthetic Cap 3D Printer: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Oversikt

I idrettens verden blir idrettsutøvere med nedsatt funksjonsevne oversett med sine prestasjonsbehov. Mange krever spesialisert utstyr for å sikre komfort og topp ytelse mens de spiller sportene de liker. Det lokale paralympiske basketballaget, The Austin River City Rec'cers, har mange lagmedlemmer som lider av fysiske vanskeligheter, for eksempel ryggmargsskader, amputasjoner, muskelsykdommer og slag. På grunn av mangel på utstyr for å hjelpe en slik idrettsutøver, bestemte teamet vårt oss for å fokusere på en spesifikk amputerte på laget som mistet hånden. Spilleren dekket sitt overlevende lem med gaffatape for beskyttelse, men denne løsningen er ikke gjenbrukbar, sløsing og mindre effektiv enn andre løsninger som brukte mine andre amputerte i friidrettsverdenen.

Brainstorming

Teamet vårt ble tiltrukket av dette problemet ettersom vi har personlige forbindelser til Austin River City Rec'cers og brenner for å hjelpe en organisasjon vi fullt ut støtter. Ett av teammedlemmene våre har en forelder som spiller for laget, og hun har selv vært ekstremt innflytelsesrik med frivillig arbeid for ideelle organisasjoner, opprettet nettstedet og kjørt mange av turneringskampene sine. Spillerne har blitt hennes familie, og gjennom sitt engasjement var hun vitne til et stort problem som hun var fast bestemt på å løse med ressursene som ble gitt under Cornerstone. Etter å ha presentert ideen for sitt andre teammedlem og fått innspill fra våre maker-mentorer, fullførte vi en 6-3-5 workshop med våre jevnaldrende for ideer om hvordan vi kan forbedre produktet vårt og forskjellige ressurser vi kunne bruke som vi ikke hadde trodd av ennå. Vi fortsatte deretter med å fullføre en forsknings- og designpakke for å vurdere effektiviteten til vårt foreslåtte prosjekt i følgende kategorier: Automatisering, elektrisk, mekanisk, strukturelt og lidenskap. Når vi så tilbake på disse ressursene og reflekterte over forbindelsen vi hadde til organisasjonen, bestemte vi oss for å gå videre med vår opprinnelige idé for utøverne.

Vår løsning

Vi formulerte ideen om å bygge en 3D -skriver som skulle skrive ut caps for idrettsutøvere av TPU -filament, som er mer fleksibel og holdbar enn det vanlige PLA -filamentet. Målet vårt var å programmere og konstruere et produkt der skriveren automatisk ville skrive ut et beskyttende hylse som kan tilpasses med forskjellige størrelser for å passe utøveren perfekt. Vi hadde som mål å programmere en mikroprosessor (Printerbot) som ville kontrollere forskjellige motorsystemer og bli regulert av ende-stopp-sensorer som en sikkerhetsforanstaltning under utskrift. På grunn av våre begrensede utgifter og muligheten til å bruke deler fra eksisterende skrivere, holdt prosjektet vårt oss under budsjettet på $ 200-$ 300 og oppfylte kravene til vår klient ved å tilby en effektiv og praktisk løsning som enkelt kunne distribueres over hele den paralympiske verden.

Rekvisita

Festemidler / skruer

M8 Mutter- 100

M8 vaskemaskin- 100 (rekkefølge 2)

M3x20 bolt- 50 (rekkefølge 2)

M3 Mutter- 50

M3x10 Bolt- 6 (lenken er en pakke med 50)

M3x8 grub (aka sett) skrue- 2

#10 x 1 Phillips skruer med flat hodeplate- 4 (pakke med 100)

Lagre

608 rulleskøyter- 3 til 4

LM8UU lineære lagre- 10 til 11 (rekkefølge 2)

Gjengede stenger

370mm 8mm- 6

300mm 8mm- 4

450 mm 8 mm- 3

210 mm 8 mm- 2

50mm 8mm-1

Kjøp 5 meter og skjær deretter

Glatte stenger

350mm 8mm- 2 (rekkefølge 2)

405mm 8mm- 2 (rekkefølge 2 og kutt 1mm)

420 mm 8 mm- 2 (avskåret 80 mm)

Belter

840 mm GT2 tannbelte- 1

900 mm GT2 tannbelte- 1

16-tannskiver for å passe GT2-belter- 2

Her er en lenke til et beltesett på Amazon (kutt deretter)

3D -skriverfiler

Ramme toppunkt med fot- 4

Ramme toppunkt uten fot- 2

Kobling- 4 (skriv ut to ganger)

X vogn- 1

X ende tomgangs- 1

X ende motor- 1

Z motorfeste- 2

Belteklemme- 4

Belteklemme mutterholder- 2

Stangklemme- 8

Stangklemme- 2

Y motorbrakett- 1

Y bushing- 4

Endestop holder-3

Annen:

1,5 cm vinylrør, 6,35 mm OD 4,32 mm ID (3 cm totalt)- 2

225x225x6mm kryssfiner- 1 (for oppvarming av seng)

MK1/MK2 varmeseng- 1 (200x200mm anbefalt)

NEMA17 trinnmotorer- 5

4 tommers glidelåser- 50

Mikroprosessor og kode

Teamet vårt vil oppdatere dette dokumentet når vi utvikler koden for vår mikroprosessor

*forsyningslisten ovenfor ble anbefalt av rep rap, men vil bli fullstendig bekreftet for denne iterasjonen når vi er ferdige med skriveren*

Trinn 1: Bygg rammen

Det første trinnet for å bygge 3D -skriveren er å sette sammen rammen som består av to glatte stang trekanter som er forbundet med ytterligere stenger som går vertikalt. Vår gruppe var så heldige å finne en allerede konstruert ramme på campus vår, som vi deretter endret for å være en eksakt kopi av Prusa Mendel Iteration 2 ved å bytte ut klemmene som holdt stangen vinkelrett på y-aksen og de glatte stengene brukes for x-aksen. For de som bygger rammen selv, kan du gå til Rep Rap -nettstedet*, som har en spesifikk seksjon som gir detaljerte instruksjoner om hvordan du konstruerer rammestrukturen slik at den er perfekt og de nødvendige materialene for bygningen (inkludert i våre totale beregninger). Over er noen bilder med visse trykte deler av rammen og konstruksjonen, samt rammen vår før den ble endret for å passe til Rep Raps versjon.

*Gruppen vår følte at denne ressursen ga bedre informasjon om rammens konstruksjon enn vi kunne, siden vi ikke hadde konstruert dette aspektet av skriveren selv. Vi beklager dypt at vi ikke kunne legge til vårt eget personlige perspektiv på dette trinnet, men vi føler at vi ville begrense byggherrer og skade dem med potensiell unøyaktig informasjon fra oss. Dette nettstedet kan være dypt klarert og var en god referanse gjennom hele bygningsarbeidet.

Trinn 2: Bygg X-aksen

Materialer:

Trykt X ende tomgang

Trykt X -ende motor

2 420 mm glatte stenger

3 M3x10 bolter

1 608 lager

2 M8x30 skjerm-/skjermskiver

1 50 mm M8 gjengestang

2 M8 nøtter

3 M8 skiver

3 LM8UU lineære lagre

Bruksanvisning

-Bor ut senterhullet til x-ende-tomgangs- og x-ende-motordelene til 8 mm og bor ut de 4 hullene der de glatte stengene skal settes inn (fil om nødvendig for å sikre at de kan passe godt inn i hullet)

-Plasser x-enden motoren til venstre og x-enden tomgang til høyre med sine "sekskantede seksjoner" vendt mot hverandre. Skyv de glatte stengene inn i tomgangen.

-Se nå på bunnen av din x -vogn og se hvilken side som har spor for to lineære lagre og hvilken som bare har ett spor. Husk dette, bestem hvilken side som vil være fronten og hvilken som vil være baksiden, og skyv riktig mengde lineære lagre på hver stang (1 for en, 2 for den andre) i henhold til dine preferanser.

-Fest x-enden motoren til stangoppsettet og sørg for at stengene går så langt tilbake som nødvendig (mulighet for å bore helt gjennom slik at justering og feste blir enklere, trenger bare flere muttere for å sikre)

Bildene ovenfor viser de to trykte brikkene for denne forsamlingen og teamets nåværende fremgang på x-aksen. Selv om gruppen vår ennå ikke nådde dette punktet, er x-aksen ikke ferdig montert før 50 mm gjengestang er plassert på x-enden tomgang og lageret er festet til ekstruderbeltet. Bruk rep rap -kilden som er koblet nederst for ytterligere informasjon, og vi planlegger å fortsette å oppdatere byggeprosessen når vi har tilgang til ressursene.

Trinn 3: Bygg varmesengen

Materialer:

225x225x6mm kryssfiner- 1 (for oppvarming av seng)

MK1/MK2 varmeseng- 1 (200x200mm anbefalt)

#10 x 1 Phillips-skruer med flat hodeplate- 4

Trykte Y-foringer- 4

Bruksanvisning:

- Plasser Y-foringene (vendt oppover) på kryssfinerstykket og sørg for at de to settene på hver side måler 140 mm fra hverandre (mål fra nøyaktig midten) og at avstandene fra venstre og høyre side er like

-All foringer og stangkanaler vil løpe/vende på samme måte slik at platen kan løpe jevnt langs y-aksestengene

-Klem kryssfiner ned og bruk skruer* for å feste y-bøssingene, og plasser dem så nær forsiden og baksiden som mulig uten at treet sprekker, da de ikke vil forstyrre varmesengen.

-Hvis skruer stikker oppover fra kryssfiner, kan du bruke en håndsag med et roterende blad for å kutte overflødig metall, da det kan være farlig og begrense skriverens funksjoner

- Gjentatt viktig informasjon for gjennomføringene: alle må vende på samme måte, og avstanden fra kryssfinerens forside og bakside spiller ingen rolle bare venstre og høyre og avstanden mellom gjennomføringene (går også fra venstre til Ikke sant)

-Mål varmesengen din i tredjedeler på to motsatte kanter av sengen (enten venstre og høyre eller foran og bak) og bor to 8 mm hull på linjene (hvis du bruker anbefalt 200x200 mm, vil du bore ca 7 cm fra hver side og så nær kanten som mulig)- som vist på et av bildene ovenfor

-Trekk forskjellen i lengder på varmesengen til kryssfiner, del den med to, og mål fra hver side av kryssfiner med det tallet, slik at varmesengen din ligger perfekt midt i treverket. (merking ved hjelp av disse metodene kan også sees på et av bildene ovenfor

-Klem sammen sengen og treet samtidig som du fester det til en solgt overflate, og skru med de 4 flathead Phillips -skruene

*Teamet vårt kjenner ikke den spesifikke størrelsen og typen skrue som ble brukt til å feste y-bøssene til kryssfiner, men så snart vi er tilbake i produsentområdet og har tilgang til skriveren, vil vi finne ut hvilken type av skruen og oppdater siden. Tusen takk for forståelsen

Trinn 4: Bygg Y-aksen

Materialer:

Montert varmeseng (fra siste trinn)

Montert ramme

Trykte belteklemmer-2

840 mm × 5 mm T5 pitch -belte

NEMA17 trinnmotorer-1

16-tannskiver for å passe GT2-belter- 1

4 tommers glidelåser- 4

Bruksanvisning:

-Samle den monterte varmesengen, en belteklemme og 2 skruer som passer inn i hullene til belteklemmene*. Snu varmesengen og bruk en linjal, måle og plassere belteklemmen i midten på forsiden/kanten av kryssfiner (plasser den så nær kanten som mulig). Skyv nå den ene kanten av 840 mm beltet inn i beltesporet med tennene opp. Fest beltet med skruer.

- Etter å ha kontrollert at de to glatte stengene er 140 mm fra hverandre (som vist på bildet ovenfor), snu varmesengen til høyre side og fest y-foringene til den oppvarmede sengen på stengene.

-Hvis det er et problem med feste på grunn av forskjellige avstander i stengene, kan du justere plasseringen ved å løsne mutrene og forskyve stangklemmene på gjengestengene som y-aksestengene er festet til.

- Når varmesengen kan gli jevnt langs stengene, snu skriveren til siden. Deretter kjører du en glidelås på hver gjennomføring gjennom den lille gangen på hver trykte bøsning og rundt stangen den er festet til, og trekker den til den er stram

- Nå som sengen din er sikret, kan vi snu skriveren til normal posisjon og midlertidig sikre y-aksen trinnmotor (dette er det lengste teamet vårt fikk i dette spesifikke trinnet). Skyv trinnmotoren inn i y-motorbraketten og fest den 16 tenner remskiven som strammes etter behov.

- Når du først har sørget for at beltelagrene for y-aksen er helt på linje, vikler du beltet festet til varmesengen rundt både det første lageret og remskiven som er festet til motoren. Trekk den deretter godt under varmesengen og vikle den rundt det andre lageret, og pass på at beltets tannside berører begge lagrene og at tennene passer perfekt inn i motorens remskive.

- For enkelhets skyld skyv du sengen helt til motorenden av beltesystemet. Nå som du gjorde før, måler og plasserer belteklemmen i midten på baksiden av kryssfiner med den så nær kanten som mulig. Trekk til beltets kant tett og fest det på plass (kutt av eventuelt overflødig materiale). Nå skal sengen gli med liten kraft, men også godt festet.

*Teamet vårt kjenner ikke den spesifikke størrelsen og typen skrue som ble brukt til å feste belteklemmene til kryssfiner, men så snart vi er tilbake i skaperen og har tilgang til skriveren, vil vi finne ut hvilken type skru og oppdater siden. Tusen takk for forståelsen

Trinn 5: Gå fremover …

Byggeprosessen vår ble avkortet på grunn av den nylige pandemien, men så snart vi har tilgang til prosjektet og materialet vårt, planlegger vi å fullføre skriveren og gi den til Austin River City Rec'cers. Når det er sagt, har vi fortsatt mye å fullføre før vi når målet vårt, så nedenfor er en liste over hva som fortsatt må gjøres.

-Fester vertikale rammestykker til motorholderne og til hver ende av stangen som går vinkelrett på y-aksen (bruk stangklemmer)

-Finish Montering av X-aksen: vi planlegger å sikre lageret for ekstruderbeltet, så må vi feste trinnmotoren og ekstruderen som er levert til oss av en av våre produsentmentorer (valgfritt: inkludere ekstrudervifte for filament)

-Finn ut en måte å sikre filament på en trygg måte (alternativer: design og skrivehjul som enten kan stramme inn eller stikke ut av rammen)

-Komplett Z-akse: vi må feste de 210 mm gjengede stengene til de to z-aksemotorene med koblinger og vinylrør

- Fest endestoppholdere/ endestoppere til hver akse (1 hver)

- Sikker skriverbot -mikroprosessor med glidelåser til den ene siden av rammen

-Programmering: koble alle endestoppere, trinnmotorer og varmeapparatet til skriverbot -mikroprosessoren. Finn eksisterende kode for prusa iteration 2 (bruk rep rap som kilde) og endre om nødvendig

Vi beklager ulempene med vårt uferdige prosjekt, men vi håper å fortsette å jobbe med det i sommermånedene og lover å oppdatere dette nettstedet når vi forbedrer/ fullfører skriveren.

Trinn 6: Kilder

Teamet vårt fulgte byggeprosessen og materialelisten levert av Rep Rap -nettstedet. De inneholder detaljerte instruksjoner om alle aspekter av denne iterasjonen av Prusa -skriveren, og nettstedet deres er ekstremt enkelt å følge. Når det er sagt, nedenfor er koblingene til hovedsiden på nettstedet, men også nøkkelsidene for informasjon om montering, rekvisita, etc.

3D-skriverfiler (vi brukte filene under metric-prusa-fanen)

Rep -rap "Bill of Materials"

Rep Rap Printer Assembly

Teamet vårt vil også inkludere en lenke til nettstedet Austin River City Rec'cers (organisasjonen vi hadde som mål å hjelpe med produktet vårt) for å lære mer om lagets formål og spillere. Du kan også donere her for å hjelpe teamet med de årlige utgiftene, ettersom ethvert bidrag er både sterkt nødvendig og verdsatt.