תדפיס לי מכונה בבקשה! תכנון וייצור מכונה להזנת דפים למעבדת דיו

September 3, 2018

חברת טריקסל הנדסה הצליחה לייצר מכונה ש 95% מחלקיה מודפסים במדפסות תלת ממדיות ב- 4 טכנולוגיות שונות.

 

קיבלנו דרישה מלקוח לתכנון של מכונה למעבדת דיו להזנת דפים, מיוחדים בגודלם, אל 4 מערכות בדיקה שונות. ופה טמון הכלב... כי אין מקום לכלום... שום מוצר מדף ושום מערכת מכאנית עם מנועים ורצועות לא נכנסת באזור המיועד (4 אזורים ליתר דיוק – המערכת צריכה להתאים ל 4 מערכות מעבדה שונות בגודלן ובתצורתן) ואיך נתכנן מכונה שמתממשקת לכל מערכות הבדיקה הללו?

 

צריך לתכנן מ"אפס", כמו שאנחנו יודעים.

אז תכננו הכל: את המסגרת, המגלשה, הגלגלות, הצירים, הקפיצים ומערכות ההינע ללא מוצרי מדף.

(חוץ ממנוע חשמלי, צירי פלדה, מסבים וברגים כמובן)

 

המכונה צריכה להזין דף נייר עבה יחסית (200גר) אל גלגלות המושכות ודוחפות אותו אל מתחת לראש דיו. ואז לגלגלו לאחור ולהוציאו חזרה מאותו צד שהוזן (כמעט כמו במדפסות הזרקת דיו מוכרות)

 

אבל איך מתכננים גלגלות?

ואיך שומרים על גמישות בגובה, בעובי, בקושי, בחיכוך?  מלא שאלות....

 

אז תכננו את זה:

 

מערכת גלגלות: הגלגלת התחתונה בנויה מליבה מודפסת בטכנולוגית MJP במדפסת של 3D Systems

MJP2500. ועליה מולבשות טבעות מחומר גמיש שהודפס במדפסת FDM.

הגלגלת העליונה בנויה כולה מחומר קשיח שהודפס אף הוא ב MJP.

ושתיהן מושחלות על גבי ציר פלדה באפיצות מדחק (בכוח עם חיכוך גבוה, נאלצנו לשים את החלקים המודפסים במים חמים 70-80° בכדי לרכך את החלקים ולהשחיל את הציר בתוכם)

 

צירי הגלגלות נתונים במערכת קפיצים:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

זוהי מערכת שתפקידה לאפשר הזזה וגמישות של הצירים אחד כלפי השני ולאפשר הזזה של מערכת הצירים כולה בגובה של מול מגלשת הזנת הדפים. המערכת מכילה בורג עליון ששולט על חוזק הקפיצים. גם מערכת זו הודפסה כולה במדפסת MJP2500 של חברת 3D systems

 

את הדפים נזין על גבי מגלשה מודפסת בטכנולוגיות SLA.

 

מכיוון שהטכנולוגיה הזו מפיקה מוצר

עם טיב פני שטח חלקים להפליא.

ואנחנו מחפשים מינימום חיכוך עם הדף. ייצור מגלשה זו

בתהליכי ייצור סטנדרטיים יקח זמן רב ויעלה בסדר

גודל יותר מייצור בטכנולוגיית SLA

 

 

 

 

 

 

 

 

את הבסיס אנחנו צריכים לתכנןמחומר חזק שיחזיק את כל המערכת שלא תישבר.ולכן את קירות הצד הדפסנו בטכנולוגית SLS המפיקה מוצר מחומר פוליאמיד (ניילון).

 

 

ועכשיו למכניקה הממונעת:

 

 

את גלגלי השיניים רכשנו מוכנים

אלו גלגלי שיניים העשויים פלסטיק מוזרק

מסוג Pom Acetal, ולא רצינו להדפיס אותם עקב

השחיקה הגבוהה שהם צריכים לעמוד בה

לכל אורך חיי המערכת והדרישה שיהיו בעלי

מקדם חיכוך נמוך ככל הניתן

 

שילבנו 2 סוגי גלגלי שיניים:

80 שיניים ו 60 שיניים

וכך גם חישבנו את יחס ההעברה

בכדי להגיע למהירות קווית של דף הנייר

קבועה ומדודה.

 

למה מנוע צעד?

לכאורה מנוע צעד איננו מיועד להנעה במהירות ולא למומנטים גבוהים אלא למיקום מדויק של מערכות מכאניות (משתמשים במנועי צעד במדפסות תלת ממד לרוב עקב הצורך בדיוק המיקום של ראש ההדפסה).

 

אבל, אנחנו חיפשנו דיוק וקלות הפעלה במהירות קבועה והמערכת לא דורשת מהירויות גבוהות במיוחד

(500-700 סל"ד), וגם לא מומנט גבוה במיוחד.

 

עם זאת, מנוע צעד מאפשר שליטה במהירות ללא היזון חוזר (ללא מדידה בעזרת חיישן אנקודר על המנוע ושינויי מתח בתוכנה על מנת לבקר את המהירות), כמות הצעדים בשנייה שהבקר מזין למנוע יקבע את המהירות שלו (וישפיע גם על המומנט המקסימלי המתקבל).

 

 

מערכת הבקרה הייתה מורכבת מארדואינו

 

עם מסך מגע ודרייבר למנוע הצעד.

מערכת הבקרה שנדרשה הייתה פשוטה וזולה,

והיא צריכה לבקר אחר מהירות מנוע אחד בלבד,

לכן השתמשנו בארדואינו ,הנותן גמישות בכתיבת

התוכנה במחיר לא גבוה.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

התוצאה הסופית היא מכונה מודפסת ב 4 טכנולוגיות (שעובדת נהדר, לדברי הלקוח) שבלעדיהן זמן הייצור היה ארוך הרבה יותר ועלות הייצור היתה גבוהה הרבה יותר. הטכנולוגיות שבהן נעשה שימוש הן:

FDM, MJP, SLA, SLS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload

Featured Posts

I'm busy working on my blog posts. Watch this space!

Please reload

Recent Posts