Введение 4
Глава 1 Экспериментальный запуск без доработок 7
1.1 Описание процесса экструзии 7
1.2 Исследование результатов экструзии без вытягивания 9
1.3 Исследование результатов экструзии с ручным вытягиванием 10
1.4 Выводы по экструзии без доработок экструдера 15
Глава 2 Процесс модернизации механической части 18
2.1 Проектирование базовых элементов экструдера 18
2.2 Собственная SD-печать 23
2.3 Разработка и проектирование элементов 26
2.4 Печать элементов и установка на экструдер 28
Глава 3 Модернизация электрической части 34
3.1 Установка принудительного обдува 34
3.2 Установка и подключение датчика толщины 35
3.3 Подключение вытягивающего устройства 39
3.4 Схема подключения элементов 42
Глава 4 Автоматизация процесса вытягивания 45
4.1 Модули автоматизации 45
4.2 Программирование Arduino 52
Глава 5 Результаты модернизации 58
5.1 Запуск экструдера с установленными доработками 58
5.2 Исследование результатов модернизации экструдера 61
Заключение 67
Список используемой литературы и источников 69
Приложение А Статья в научном журнале 73
Приложение Б Наградной диплом 75
Целью данной диссертационной работы является определение пригодности к печати филаментной нити из недоработанного экструдера, модернизация экструдера средствами автоматизации, дополнительными элементами, спроектированными и напечатанными на SD-принтере, внесение изменений в существующую конструкцию, и проведение эксперимента и исследований с доработанным устройством с целью определения пригодности филаментного прутка к дальнейшему применению в SD-печати на реальном принтере. В конечном итоге необходимо использовать полученный филамент по назначению.
Модернизация заключалась не только в доработке механической части, но и в добавлении системы автоматизации, включающей в себя микроконтроллер Arduino. Так, для полноценной работы системы была изучена программная среда для программирования на базе выбранного микроконтроллера, который позволяет обрабатывать входной сигнал, производить вычисления и управлять скоростью вращения шагового двигателя, посылая сигнал на драйвер.
В ходе модернизации были произведены и установлены новые элементы конструкции экструдера, собрана электрическая схема с возможностью отдельного выключения электронных систем во избежание неисправностей в ходе процесса эксплуатации.
Была создана управляющая программа для микроконтроллера, в которой реализован принцип пропорционального регулятора, а также написан алгоритм, управляющий шаговым двигателем и произведена наладка процесса опроса датчика толщины прутка и применены коэффициенты, влияющие на работу алгоритма управления.
Результатом данной работы является устройство, готовое перерабатывать как готовые гранулы пластика, так и предварительно переработанные бракованные детали, и отходы от предыдущей печати в пруток хорошего качества для использования его в печати по технологии послойного моделирования.
В филаментном экструдере остались недостатки, которые несут скорее эргономический характер. Например, не совсем удобно каждый раз использовать персональный компьютер для наладки экструдера на новый материал, неудобно пользоваться кнопками включения Arduino и вентиляторами обдува.
Полученный филамент был использован на 3 D-принтере для печати некоторых изделий, по внешнему виду которых были сделаны выводы о практически полной пригодности филаментного экструдера к использованию для получения прутка для печати.
