social

Эволюция 3D-принтеров Makerbot Replicator от 2009 до начала 2014 года

27.01.2014  |  метки: , ,   |  текст:

В этом обзоре мы попробуем проследить эволюцию 3D-принтеров семейства Replicator производства известной американской компании MakerBot. Хочу подчеркнуть, что это не сравнение технических характеристик, а, скорее, попытка разобраться в причинах популярности этих 3D-принтеров.

Конструкция ранних принтеров MakerBot базируется на наработках знаменитого проекта RepRap. Для полноты картины, рассмотрим их вкратце.

printer-CupCake
Первым детищем MakerBot Industries, появившемся в марте 2009 года, был набор для сборки 3D-принтера CupCake CNC. Это простой принтер, способный печатать только небольшие объекты (100х100х130 мм). В сентябре 2010 года его выпуск был прекращен.

printer-Thing-O-Matic
Следующей машиной стал Thing-O-Matic, который был представлен в сентябре 2010 года. Он продавался как в виде набора деталей, так и в сборе. Принтеры Thing-O-Matic оснащались автоматическим конвейером, усовершенствованным механизмом вертикального движения экструдера и обновленной электроникой. На практике, система с конвейерной лентой по-настоящему никогда не работала, и большинство энтузиастов отказалось от нее в пользу стандартной платформы с подогревом. Thing-O-Matic был снят с производства весной 2012 года.

CupCake и Thing-O-Matic могли печатать только небольшие объекты и только одним цветом (материалом). Но больше всего их объединяло то, что печатающая головка в этих принтерах двигалась только вертикально, в то время как рабочая платформа с объектом перемещалась в горизонтальной плоскости.

Очевидно, что это не лучшее инженерное решение: во время работы объект всегда находится в движении, может сместиться или даже свалиться с платформы. Естественно, это не лучшим образом сказывается на качестве печати.

Впоследствии специалисты MakerBot отказались от этой схемы в пользу подвижного в горизонтальной плоскости экструдера. Рабочая платформа же, по мере постройки объекта, передвигается сверху вниз.

Replicator

printer-replicator
И вот, в январе 2012 года MakerBot представила Replicator. Принтер заметно отличался от своих предшественников: он был оснащен усовершенствованной электроникой с контрольной панелью, область печати значительно выросла, а рабочая платформа двигалась сверху-вниз. Но самое главное, Replicator имел возможность установки двойного экструдера (эта модификация известна как Replicator Dual).

Star-Trek-replikator

Свое название — “Replicator”, принтер получил в честь одноименного устройства из телесериала Star Trek: The Next Generation, способного создавать объекты (в том числе еду и воду) практически “из ничего”. Репликатор играл существенную роль в экономики вселенной Star Trek.
Несмотря на заметные усовершенствования, Replicator все же сохранил некоторые черты «самодельных» принтеров MakerBot: его корпус сделан из фанеры (довольно необычный материал для серийного принтера промышленного производства), а ножки подставки — из кусочков резинового шланга

О достоинствах…

В первую очередь, рабочий объем принтера увеличился более чем вдвое, по сравнению с Thing-O-Matic (225мм х 145мм х 150 мм). Кроме того, заключение рабочей платформы в деревянный корпус придало принтеру более серьезный внешний вид. Также это позволило удачно закрепить механизмы перемещения печатающей головки. Интересной особенностью Replicator стала возможность размещения на корпусе двух катушек с филаментом. Это помогло упростить процесс загрузки материалов в принтер, да и просто сделать рабочее место более аккуратным.

Модификацию принтера с одним экструдером мы рассматривать не будем — это хороший аппарат, но именно двойной экструдер в сумме с большим рабочим объемом стал отличительной чертой Replicator и обеспечил ему популярность.

Благодаря двойному экструдеру Мк. 8, принтер смог печатать объекты двумя материалами различных цветов или свойств. Кроме того, Replicator обеспечивал хорошее разрешение (толщина слоя 200-300 мкм со стандартным соплом). На тот момент, ни один принтер дешевле 2000 долларов не мог похвастаться аналогичными характеристиками.

Еще одним полезным нововведением стала контрольная панель принтера. Она включает в себя ЖК-экран на четыре строки и пять кнопок управления. Именно контрольная панель обеспечила тот уровень удобства пользования, который не могли предложить другие принтеры. Посредством панели запускаются процессы инсталляции и калибровки, загрузка и выгрузка филамента, ЖК-дисплей отображает температуру головки экструдера и рабочей платформы, состояние печати. Кроме того, благодаря встроенному слоту для карты памяти, появилась возможность автономной печати без подключения принтера к компьютеру.

…и о недостатках

Фанера в качестве материала для корпуса — не лучшее решение. Дело в том, что фанера, как и любое дерево, может деформироваться от температуры и влаги. Соответственно, искривленный корпус принтера способен оказывать негативное влияние на результаты печати.

replicator-platforma
Кроме того, большой закрытый корпус осложняет процесс замены подложки на рабочей платформе. Практика показала, что проще сформировать подложку из нескольких узких отрезков каптона, чем из входящей в комплект принтера широкой ленты.

Рост рабочего объема принтера тоже имел свою цену: во время печати объектов больших размеров могли возникать проблемы, связанные с их неравномерным охлаждением. Особенно это критично для ABS-пластика.

С цветной печатью тоже не все так радужно. Два экструдера принтера не могут работать одновременно, поэтому, смешивание материалов различных цветов возможно, но является непростой задачей.

Также с двухцветной печатью связана еще одна неприятность. Экструдеры жестко закреплены на общей печатающей головке. Т.к. во время печати незадействованный экструдер движется одновременно, бок о бок, с работающим, он может цеплять верхушку объекта или оставлять пятна от оставшегося в его соплах материала. В итоге, некоторые пользователи просто откручивали головку неработающего экструдера.

Еще один недостаток Replicator был связан с его программным обеспечением. Для управления принтером использовалось два приложения — ReplicatorG и Skeinforge. К сожалению, производитель не предусмотрел единственный установочный файл, поэтому пользователям приходилось самостоятельно заниматься поиском необходимых программных компонентов. Кроме того, Skeinforge — очень мощное приложение с массой возможностей, но в то же время, оно довольно сложное, особенно для новичков.

Резюме

Несмотря на недостатки, Replicator от MakerBot — очень удачная машина. На момент своего появления, он действительно был лучшим 3D-принтером на рынке в своей ценовой категории. Очевидно, что Replicator — не просто игрушка, на его освоение нужно потратить время и силы, но результаты печати это полностью компенсируют.

Replicator 2

printer-replicator2
В сентябре 2012 года MakerBot представила второе воплощение Репликатора — Replicator 2. Новая версия 3D-принтера отличалась увеличенным рабочим объемом (285х153х155 мм) и повышенным разрешением (толщина слоя 100 мкм). От возможности двойной экструзии и использования ABS инженеры MakerBot отказались, а электроника, ЖК-дисплей и контрольная панель остались аналогичными первому Replicator. Также, по заявлению производителя, новый принтер должен был стать значительно проще в использовании…

Взглянем на него поближе.

Внешний вид

Корпус Replicator 2 кардинально отличается от Replicator — он построен на стальной раме с черными пластиковыми панелями. В плане эстетики, это огромный шаг вперед — принтер стал выглядеть намного солиднее и «профессиональнее». Кроме того, крепкая металлическая конструкция лучше гасит шум и вибрацию, возникающую при работе принтера.

В этой связи стоит упомянуть фанерный Thing-O-Matic, болты которого, при скоростной печати, сами раскручивались от вибрации!

Помимо корпуса, одно из самых заметных нововведений в Replicator 2 — это новая рабочая платформа увеличенного размера. В связи с отказом от ABS, она сделана из акрила, более подходящего для печати PLA. Платформа Replicator 2 также оснащена подпружиненным механизмом быстрого отсоединения, что сделало извлечение напечатанного объекта более удобным. Кроме того, благодаря регулировочным винтам и встроенному скрипту, значительно упростился процесс выравнивания платформы по уровню.

replicator2-extruder

Механизм перемещения экструдера

Здесь изменилось мало что. Основное отличие состоит в способе крепления направляющих стержней оси Y. Вместо обычных для фанерных принтеров отверстий в верхней части корпуса, конструкторы MakerBot использовали отдельные литые блоки, удерживающие, кроме направляющих, также шкивы с подшипниками. Такая конструкция надежнее и прочнее, вдобавок, значительно проще в обслуживании.

Печатающая головка

И первая и вторая версия Replicator имеют практически одинаковые экструдеры, слегка различающиеся соплами. Также есть небольшие изменения в способе крепления термоэлемента и картриджа нагревателя.

Кроме того, Replicator 2 оснащен вентилятором с воздуховодом. Обдуватель — необходимое дополнение, связанное с полным переходом на PLA-пластик. Он помогает более равномерно охлаждать объект и предотвращать его температурную деформацию.

Блок подающего механизма экструдера остался аналогичным старому Mk.7, устанавливавшемуся еще в поздние версии Thing-O-Matic. Он вмещает в себе маленький подающий винт и зубчатое колесо, при помощи которых филамент проталкивается под давлением в нагревающее сопло.

Такая конструкция считается устаревшей и ненадежной — пластиковый плунжер на выдавливающем винте быстро изнашивается и теряет давление. В ранних версиях принтера это было серьезной проблемой, приводившей не только к заклиниванию экструдера, но и к его поломкам. Немного позже конструкторы MakerBot устранили этот недостаток, добавив в конструкцию экструдера пружину.

Электроника

По сравнению с Replicator, электроника принтера изменилась незначительно. Теоретически, она даже поддерживает установку двойного экструдера и платформы с подогревом, но на практике, мощности стандартного блока питания не хватает для поддержки дополнительных устройств.

panel-replicator2
Что касается контрольной панели, она практически не изменилась. Заметным нововведением можно назвать функцию Cold Pause, которая временно приостанавливает печать для охлаждения экструдера или смены филамента.

Программное обеспечение

Одной из главных проблем старого Replicator было его фрагментированное, переусложненное ПО. Поэтому, разработчики нового принтера предложили клиентам достойную альтернативу — MakerWare.

По своему назначению эта программа аналогична ReplicatorG. Но в ней есть некоторые ключевые отличия. В то время, как ReplicatorG был сторонним приложением, MakerWare специально разработан и оптимизирован для использования с принтерами MakerBot. В нем используется новый генератор gcode “Miracle Grue”, благодаря чему, скорость работы программы значительно возросла.

Плюс, MakerWare поддерживает файлы распространенного формата OBJ, также значительно усовершенствован процесс печати нескольких моделей за раз. В конце концов, MakerWare заметно проще в использовании благодаря дружественному интерфейсу.

По заявлению разработчиков, MakerWare работает до 20 раз быстрее, чем ReplicatorG. На практике оказалось, что программа склонна к падению при запуске некоторых фоновых процессов, а единственное лекарство — полная переустановка. Кроме того, процесс конвертации в gcode на высоких настройках приводил к постоянному подвисанию.

Резюме

Этот принтер нельзя назвать революционной разработкой. Существенных отличий от Replicator 1, как мы увидели, он тоже не имеет. По правде говоря, его возможности даже несколько снизились по сравнению с Replicator Dual.

С другой стороны, обновленный дизайн и специально разработанное программное обеспечение — несомненный шаг вперед. Если разобраться, большинство минусов этого принтера состоят не в его конструкции, как таковой, а в завышенной цене и несоответствии рекламных заявлений производителя реальному положению вещей. Иными словами, коммерческий успех Replicator 2 — больше заслуга маркетологов MakerBot, а не инженеров.

Replicator 2X

printer-replicator2x
Следующий виток эволюции принтеров серии Replicator — это экспериментальный Replicator 2X, представленный публике в начале 2013 года. На этот раз, в MakerBot честно заявили, что этот принтер предназначен для опытных пользователей.

В противовес Replicator 2, оптимизированного для печати PLA, 2X рассчитан на ABS. Использование PLA для печати, в принципе, возможно, но не рекомендуется.

Внешне принтер изменился мало — похожая на Replicator 2 стальная рама с черными полиэтиленовыми панелями. Главные отличия находятся внутри.

Во-первых, в связи с переходом на ABS, принтер получил алюминиевую рабочую платформу с подогревом и закрытый, изолированный корпус с прозрачными окнами, благодаря чему удалось избежать перепада температур, губительного для объектов из ABS.

replicator2x-extruder
Но главная особенность, отличающая 2X от Второй модели, это печатающая головка с двумя соплами, благодаря чему, снова появилась возможность печатать разноцветные объекты. Кроме того, для поддержки цветной печати было обновлено ПО MakerWare.

Резюме

Репликатор 2X имеет только одно существенное преимущество — это качественная печать ABS-филаментом двух цветов. Во всех остальных аспектах, Replicator 2 превосходит 2Х, который так и остался экспериментальным.

Будущее Репликатора

novie-replikatori
На выставке CES 2014, проходившей в январе, MakerBot представила целых три принтера Replicator: MakerBot Replicator fifth generation, неофициально прозванный “Replicator 3”, компактный Replicator Mini и огромный Replicator Z18.

На данный момент, информации по новинкам очень мало, поэтому они станут темой будущих статей.

  • Задать вопрос через форму сайта

Войти с помощью: 

Вопросы запрещены.