Влияние динамического позиционирования каретки экструдера на 3D-печать Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетнеескцие чтения. 2015

УДК 681.6.012

ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ КАРЕТКИ ЭКСТРУДЕРА НА ЭБ-ПЕЧАТЬ

А. С. Торгашин, А. Ю. Леонгард, М. В. Кубриков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Авторы поднимают проблему улучшения точности работы 3D-принтера и влияния каретки экструдера на точность. Рассматривается применение технологии в ракетной отрасли.

Ключевые слова: точность позиционирования, улучшение, методы.

THE EFFECT OF DYNAMIC POSITIONING CARRIAGE EXTRUDER ON 3D PRINTING

А. S. Torgashin, А. J. Leongard, M. V. Kybrikov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: [email protected]

The authors raises the issue of improving the accuracy of the 3D printer carriage and the impact on the accuracy of the extruder. The research deals with application in the missile industry.

Keywords: position accuracy, improvement, methods.

3Б-принтер - это специальное устройство, позволяющее создать 3Б-модель на основе пластиков, металлов или композитных материалов. В основном технологии 3Б-печати применяются для прототипи-рования и визуализации объекта. Существует множество видов 3Б-печати: лазерная стереолитография, лазерное сплавление, спекание порошкообразного материала, FDM-печать и т. д. Также применяются различные технологии позиционирования печатающей головки: декартова, при помощи трех параллелограммов и автономная [3]. В отличие от классических методов обработки материалов (токарные, фрезерные и др.), процесс 3D-печати практически безотходен и позволяет сократить число операций изготовления модели. В свою очередь, данная технология открывает новые возможности (печать корпусов, моделей для литья и т. д.) перед проектировщиками, постепенно расширяя использование 3D-печати и внедряя ее во все сферы. Особо точные принтеры отвечают высоким требованиям, предъявляемым к изделиям ракетно-космической отрасли.

Одним из основных органов 3D-принтера является каретка с экструдером и направляющими осями. Каретка, закрепленная на одной из подвижных осей 3D-принтера, применяется во многих видах 3D-печа-ти. Она приводится в движение посредством передачи движения от двигателей на ось. Исходя из скорости печати и массы каретки, могут возникнуть проблемы с точным воспроизведением модели в связи со смещением печатного элемента относительно требуемого расположения, что влияет на точность позиционирования. Точность позиционирования 3D-принтеров составляет порядка нескольких десятков микрон.

Для предотвращения смещения, в международной практике применяются следующие варианты: увели-

чение точности шага, уменьшение массы каретки, увеличение жесткости корпуса и дополнительное крепление к поверхности, снижение скорости печати. Точность шага зависит от точности передачи. Точность передачи напрямую зависит от кинематической точности (характеризуется полной погрешностью углов поворота сцепляющих зубьев за один поворот колеса) и бокового зазора (зазор между неработающими поверхностями зубьев предотвращает их заклинивание; особо важен при реверсируемых передачах). Добиться улучшения точности шага можно путем увеличения степени точности изготовления зацепления [1]. Уменьшение массы каретки напрямую влияет на силу инерции, возникающую при изменении направления движения. Обычно применяют более легкие материалы для экструдера и корпуса каретки. Жесткость корпуса и крепление к поверхности уменьшают колебания, вызываемые при движении каретки и возникающие в связи с этим смещения. Добавляются дополнительные рамы или крепления, увеличивающие массу конструкции, но при этом более надежно фиксирующие 3Б-принтер и поглощающие нежелательные колебания [4].

В нашей работе мы взяли за основу несколько идей. Первая - увеличение жесткости конструкции путем добавления скрепляющих пластин [5]. Данная идея была применена при создании нового 3Б-принтера в лаборатории на базе СибГАУ. Также данное решение позволило увеличить герметичность корпуса и осуществить поддержание заданной температуры при работе 3Б-принтера. Была проведена сравнительная характеристика точности изготовленной модели на аналогичном 3Б-принтере (позиционирование головки осуществляется по декартовой технологии на обоих принтерах). За основу второй были

Механика специальных систем

взяты погрешности при работе принтера, внесены корректировки и в программу, отвечающею за позиционирование головки, был добавлен коэффициент погрешности работы [2]. Также была проведена сравнительная характеристика работы 3 Б-принтера, но уже на одном и том же станке с разными версиями программы. Был проведен эксперимент по увеличению скорости движения каретки с экструдером на основе результатов об увеличении эффективности с добавлением коэффициента. Из полученных данных можно сделать вывод о приросте точности изготовления моделей, что позволило изготовить более сложные по геометрической форме модели.

Библиографические ссылки

1. Анурьев В. И Справочник конструктора-машинострителя. В 3 т. Т. 1. М. : Машиностроение, 2001. 920 с.

2. Белов А. В. Разработка устройств на микроконтроллерах ЛУЯ // НиТ. 2013. 600 с.

3. Панченко В. А. Применение аддитивных технологий при проектировании изделий и блоков для ракетно-космических систем // Тезисы докладов ХХ научно-техн. конф. молодых учёных и специалистов. С. 256-258.

4. Гахун Г. Г., Баули В. И., Володин В. А. и др. Конструкция и проектирование жидкостных и ракетных двигателей : учебник для студентов вузов по спе-

циальности «Авиационные двигатели и энергетические установки». М. : Машиностроение, 1989. 424 с.

5. Анурьев В. И Справочник конструктора-машинострителя. В 3 т. Т. 2. М. : Машиностроение, 2001. 920 с.

References

1. Anur'ev V. I Spravochnik konstruktora-mashinostritelya: v 3 t. Vol. 1. M. : Mashinostroenie, 2001, 920 s.

2. Belov A. V Razrabotka ustroystv na mikro-kontrollerakh AVR. NiT, 2013, 600 s.

3. Panchenko V. A. Primenenie additivnykh tekhnologiy pri proektirovanii izdeliy i blokov dlya raketno-kosmicheskikh sistem. Tezisy dokladov KhKh nauchno-tekhnicheskoy konferentsii molodykh uchenykh i spetsialistov. Р. 256-258.

4. Gakhun G. G., Bauli V. I., Volodin V. A i dr. Konstruktsiya i proektirovanie zhidkostnykh i raketnykh dvigateley: Uchebnik dlya studentov vuzov po spetsial'nosti «Aviatsionnye dvigateli i energeticheskie ustanovki». M. : Mashinostroenie, 1989. 424 s.

5. Anur'ev V. I. Spravochnik konstruktora-mashinostritelya: v3 t. Vol. 2. M. : Mashinostroenie, 2001, 920 s.

© Торгашин А. С., Леонгард А. Ю., Кубриков М. В., 2015

УДК 621.01

РЕКУПЕРАЦИОННЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

А. В. Устюгов. М. В. Кубриков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Рассмотрена проблема энергетики в Красноярском крае, выявлено, что энергия ветровых генераторов используется в малом диапазоне своих возможностей.

Ключевые слова: генератор, ветер, аккумулятор, рекуператор.

REGENERATIVE WIND TURBINE IN URBAN AREAS А. V. Ustugov. M. V. Kybrikov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

We consider the problem of energy in Krasnoyarsk territory, the research proves that energy of the wind generator is used in a small range of its features.

Keywords: generator, wind, accumulator, regenerative heat exchanger.

Проблема малой энергетики остро стоит во всем Одно из основных решений - использование при-мире. родных источников энергии, таких как ветер или во-

Большинство стран и отдельные регионы проводят да. Источники воды менее доступны, чем ветер, за постоянные исследования в этой области. счет своей отдаленности от малой застройки.