Machine de flexion en fil 3D Arduino

Dans ce tutoriel, je vais vous montrer comment j'ai construit une machine de flexion de fil 3D basée sur Arduino. Il s'agit en fait d'un système mécatronique typique car il implique un génie mécanique, électrique et informatique. Par conséquent, je crois que de nombreux étudiants en génie ou quiconque est nouveau dans la mécatronique a trouvé ce projet intéressant.

Aperçu

Voici le principe de travail de cette machine de flexion en fil 3D. Donc, d'abord, le fil passe par des rouleaux de série ou des lisseurs. À l'aide d'un moteur pas à pas, le fil est précisément alimenté au mécanisme de flexion du fil qui utilise également un moteur pas à pas ainsi qu'un petit servo pour le processus de flexion.

Il y a aussi un autre moteur pas à pas, appelé l'axe Z, qui permet en fait à la machine de créer des formes tridimensionnelles. Bien sûr, le cerveau de la machine est une carte Arduino qui, avec les autres composants électroniques, est attachée sur un PCB conçu sur mesure.

Quant au programme, j'ai fait quelques fonctions personnalisées pour fabriquer différentes formes, comme une étoile, un cube et un support simple, ainsi qu'un mode manuel où nous pouvons faire les formes de fil en entrant des commandes via le moniteur série.

Modèle 3D de machine de flexion de fil 3D bricolage

Comme d'habitude, j'ai commencé par faire du projet à l'aide d'un logiciel de modélisation 3D. Vous pouvez télécharger et le modèle 3D ci-dessous.

Pour certaines pièces, comme les engrenages, les blocs d'oreiller de roulement et certains coupleurs d'arbre, j'ai utilisé une imprimante 3D pour les faire. Les fichiers STL de ces pièces, qui sont utilisés pour l'impression 3D, peuvent être téléchargés à partir des fichiers ci-dessus.

Ma nouvelle imprimante 3D, Creality CR-10, a fait un excellent travail et a imprimé les pièces de grande qualité. Voici un lien vers cette imprimante 3D au cas où vous souhaitez le vérifier.

Construire la machine à flexion du fil

J'ai continué à préparer les autres parties, pour lesquelles j'ai utilisé le MDF et le contreplaqué. Donc, une fois que j'ai pris toutes les dimensions du modèle 3D, en utilisant une scie circulaire, j'ai coupé les pièces à la taille. J'ai utilisé du MDF à tick 8 mm et un contreplaqué à tick 18 mm. Une fois que je les ai préparés, j'ai commencé avec l'assemblage. J'ai d'abord fait la base à partir de deux plaques MDF et de 4 colonnes en contreplaqué. Pour les fixer, j'ai utilisé une colle en bois et quelques vis.

Ensuite, sur le panneau supérieur, j'ai fixé les blocs d'oreiller de roulements imprimés en 3D à l'aide de quelques boulons et écrous de 8 mm. Nous pouvons remarquer ici que j'ai ajouté des plaques MDF à tick de 3 mm entre le haut et les blocs d'oreiller afin d'obtenir la bonne hauteur. Maintenant, dans ces blocs, nous pouvons s'adapter aux roulements 6202.

Leur diamètre extérieur est de 35 mm et le diamètre intérieur est de 15 mm. Alors maintenant, à travers ces roulements, nous devons insérer un arbre creux de 15 mm afin que le fil puisse le traverser. Cet arbre est en fait l'axe Z, qui permet de faire tourner le mécanisme de flexion autour du fil et de faire ainsi des formes tridimensionnelles. J'ai utilisé un tube en cuivre à cet effet et sa longueur doit être d'environ 30 cm.

Entre les deux roulements, j'ai également inséré un équipement imprimé 3D avec un module de 1,5 et 30 dents. L'équipement a des emplacements de conception personnalisés où nous pouvons insérer des écrous M3, puis en utilisant des boulons M3, nous pouvons serrer l'engrenage sur l'arbre.

Ensuite, nous avons besoin d'installer le moteur pas à pas de l'axe Z. À cette fin, j'ai imprimé un support de montage personnalisé. J'ai donc fixé le stepper sur le support à l'aide de boulons M3, puis j'ai inséré l'équipement à 18 dents sur l'arbre des moteurs. J'ai utilisé la même méthode pour sécuriser l'engrenage sur l'arbre comme indiqué précédemment.

Ensuite, en utilisant une perceuse de 6 mm, j'ai fait deux trous sur le dessus sur lequel le support de montage sera sécurisé. Nous pouvons remarquer que le support au lieu de trous, a des emplacements qui permet aux deux engrenages d'être correctement appariés.

J'ai continué à installer le moteur pas à pas pour le mécanisme de l'alimentation. Ce moteur sera directement monté sur la plaque supérieure, j'ai donc percé les trous appropriés dessus. Ensuite, en utilisant quatre boulons, j'ai fixé le stepper dans la plaque, et au cas où vous vous demandez ce que font ces écrous ici, ils agissent en fait comme des écrous de distance parce que les boulons que j'avais étaient plus longs et ne pouvaient pas s'adapter aux filetages des moteurs.

Alors maintenant, sur l'arbre de ce stepper, nous devons insérer le mangeoire. À cette fin, j'ai imprimé un coupleur d'arbre personnalisé sur lequel j'ai inséré un tube de cuivre qui sera en fait la surface de contact de l'alimentation.

Ensuite, de l'autre côté du moteur, j'ai inséré un levier, sur lequel j'ai attaché un roulement qui appuiera contre le mangeoire. Pour avoir suffisamment d'adhérence pour que le mangeoire puisse déplacer le fil, je fixerai un morceau de contreplaqué avec une noix en T, puis en utilisant un boulon, nous pourrons contrôler la poignée du mangeoire.

L'étape suivante consiste à faire le système de redressement du fil. En utilisant trois boulons M8, j'ai obtenu un morceau de contreplaqué que j'ai précédemment foré selon le modèle 3D. Maintenant, au-dessus, j'ai inséré les rouleaux. J'ai fait les rouleaux à partir de roulements et des anneaux extérieurs rainurés imprimés en 3D.

Trois rouleaux vont de ce côté et deux rouleaux de l'autre côté. Pour l'autre côté, j'ai fait une fente dans la pièce en contreplaqué afin que les boulons restent à chasse d'eau avec la pièce. Maintenant, en utilisant seulement deux boulons, nous pouvons associer les deux côté, et en utilisant les écrous, nous pouvons resserrer les lisseurs de manière appropriée.

Une fois terminée avec cette étape, j'ai ajouté deux autres morceaux de contreplaqué à l'avant et après les lisseurs qui serviront de guides de fil.

OK, alors maintenant, nous pouvons passer à autre chose avec la fabrication du mécanisme de flexion du fil. D'abord sur un morceau de MDF, nous devons fixer le moteur de cintrel. Avant de faire cela, la pièce MDF que j'avais besoin de façonner, donc en utilisant une scie à main, une scie à adapter et une râpe, j'ai facilement obtenu la forme souhaitée. Ensuite, en utilisant un trou de 38 mm, j'ai fait une ouverture pour le plus gros sabot que nous utiliserons pour la flexion, un moteur pas à pas NEMA 23. J'ai également foré quelques trous plus petits nécessaires pour fixer les autres parties.

J'ai fixé le stepper NEMA 23 à l'aide de boulons et d'écrous M4 et sur son arbre de sortie, j'ai fixé un engrenage avec un module de 2,5 et 18 dents. Cet équipement sera associé à un équipement de 30 dents plus grand qui est un équipement conçu sur mesure avec une plaque intégrée pour le montage d'un servo MG996R. Ce servo déplacera un mécanisme de rack et de pignon, qui est en fait une épingle qui sortira de l'équipement et il servira pour plier le fil. À l'aide d'un époxy de 5 minutes, j'ai fixé un roulement sur le matériel et j'ai également ajouté un morceau de tube de cuivre sur le rack qui sera la surface de contact lors de la pliage du fil.

Après que l'époxy a séché, j'ai apparié les deux engrenages en fixant le plus grand engrenage en place avec un boulon M8 et des écrous. Ensuite, j'ai inséré le rack et le servo dans placé, et je l'ai fixé en utilisant les vis fournies dans le paquet Servos. Ensuite, j'ai fixé le pignon sur la corne ronde du servo à l'aide de deux boulons et écrous M3.