Reprodukcja gałek przy użyciu hobbystycznej drukarki 3D (FDM)

[SP6GK]

Popularnym problemem wśród kolekcjonerów starych odbiorników radiowych są brakujące gałki oraz elementy ozdobne takie jak ramki skal, napisy, oprawki itp..
Znalezienie oryginału często oznacza konieczność zdekompletowania innego urządzenia, metody odlewania są dość czasochłonne i wymagają dobrej formy, metody usuwania materiału często są ograniczone do prostej geometrii (np. toczenie) albo nie oferują możliwość stworzenia tekstur na powierzchni gałki a podobne elementy z innych pospolitych urządzeń sprawiają, że nasz zabytek wygląda jakoś inaczej...

W tym poście przedstawię swoje efekty z prób reprodukcji kilku gałek radiowych używając drukarki FDM, czyli maszyny która wytłacza materiał poprzez gorącą dyszę i nakłada go warstwami.
Drukarka użyta w tym projekcie to Ender 3 (koszt mniej niż 700zł), modele stworzyłem w programie Free CAD. Jestem początkujący w Free CAD. W tym poście wszystkie gałki zostały wydrukowane używając PLA (polimer biodegradalny/ polilaktyd), o tym później. Wszystkie gałki zostały wydrukowanie z wysokością warstwy 0.12mm dla najlepszej jakości wydruku używając domyślnej dyszy 0.4mm. Drukarka nie miała żadnych ulepszeń oprócz prostego systemu prowadzenia filamentu (który sama wydrukowała dla siebie).

Celem mojego projektu jest:
-Sprawdzenie czy obecne drukarki 3D z niższej półki cenowej są w stanie stworzyć przeciętną replikę gałki przy jak najmniejszym nakładzie pracy.
-Stworzenie biblioteki modeli gałek i elementów ozdobnych starych odbiorników i opublikowanie ich w ramach idei open source.
-Zbadanie różnych materiałów oraz powłok tak aby uzyskać element najbliższy do oryginału pod względem kolorystycznym.
-Zminimalizowanie kroków po wydrukowaniu do minimum (wydrukuj i gotowe w idealnej sytuacji).

1. Modele i pierwsze druki
1.1.
Pierwsza gałka jaką chciałem odtworzyć to gałka do amerykańskiej konsoli Garod z 1940r która czeka na nią już chyba 2 lata. Gałka po lewej jest wydrukowana, oryginalne gałki były drewniane.

GarodCAD.png

Garod.jpg

Precyzja drukarki to 0.1mm dzięki czemu gałka pasuje na wcisk. Dodałem miejsce na nakrętkę i śrubkę M3 ale nie jest ona wymagana. Taka gałka drukuje się ok. 1 godz 15min. Gałka nie jest malowana.


1.2.
Atwater Kent 145 również długo czekał na gałki… wszystkie gałki. Tutaj wzorowałem się obrazkami z internetu mając tylko wysokość i zewnętrze fi oryginału. Te gałki były by łatwe do wytoczenia ale ciężkie do odlania ponieważ nie mamy oryginału. Tutaj zrobienie modelu zajęło bardzo mało czasu.

kent1.jpg

W tym radiu wszystkie gałki są wydrukowane, pozostało tylko przykręcić gałkę od strojenia, reszta trzyma się i obraca wałki potencjometrów na wcisk.

1.3.
W tym przykładzie postanowiłem wystawić drukarkę na próbę. Gałka ‘telefoniczna’ odbiornika Elektrit Allegro, Maestro, Opera itp.. Gałka ta na boku na małe rowki zwiększające tarcie pomiędzy dłonią a gałką. W modelu stworzyłem ok 500 rowków w układzie polarnym na dolnej części gałki i ok 400 na górnym. Spód gałki jest uproszczony i nie przypomina oryginału ale i tak jest normalnie nie widoczny.

AllegroCAD.png

Allegro2.jpg

Drukarka poradziła sobie idealnie, jedyny problem to długi czas druku, aż 9 godzin.
Mając już ten model zrobiłem też modele bocznych gałek. Ponieważ gałki od modelu Allegro mają mosiężne pierścienie wewnątrz zrobiłem je osobno tak aby można było je pomalować i potem przykleić.

Allegrosideknobs.jpg

Druk takich gałek (o kształcie grzyba) jest dłuższy niż gałek które całe opierają się na podłożu albo nie mają dużych kątów rozwartych, część gałki wisi w powietrzu więc drukarka musi wydrukować wsporniki które potem się odrywa ręcznie.

Allegro front.jpg

Prawa gałka jest oryginalna, reszta wydrukowana.


2 Podsumowanie

Modelowanie gałki trwa od 30 min do 1.5 godziny (dla doświadczonego w CAD z dobrą suwmiarką pewnie połowa tego czasu). Druk trwa od 40min do kilku godzin ale zazwyczaj to 1-2 godziny. Precyzja maszyny jest w zupełności wystarczająca na zrobienie pasującej gałki mającej identyczne wymiary.
Warstwy są widoczne z bliskiej odległości, na łukach gałka nie jest też taka gładka jak powinna być. brzeg warstwy może zostać lekko zeszlifowany lub pomalowany aby załamać przejścia pomiędzy warstwami co łagodzi efekt.

W obecnej chwili proces pozwala na szybką i w dużej części bezobsługową reprodukcję gałek, gdy mamy model każda kolejna sztuka kosztuje tyle samo. W zasadzie po wybraniu co drukarka ma drukować możemy zostawić ją i wrócić gdy skończy swoją pracę.

Gałki są wytrzymałe, nie kruszą się tak jak bakelit. Dokładna wytrzymałość zależy od wypełnienia, ja użyłem 30% w większości druków.
PLA nie jest odporne na UV oraz wysoką temperaturę (staje się miękkie przy ok 55*C). Podstawek lamp oraz elementów stosowanych na zewnątrz pomieszczeń raczej nie wydrukujemy (UV sprawia, że PLA traci kolor i staje się kruche).

3. Pomysły na dalsze ulepszenia

3.1 Malowanie gałek tak aby uzyskać kolor bliski do oryginału.
Użyty filament niestety jest zbyt jasny by imitować bakelit. Próbowałem pomalować farbą w sprayu ale efekt wciąż nie był zadowalający. Farby modelarskie albo ciemny brązowy spray mogły być dobrym pomysłem.

3.2 Użycie innych materiałów. Oprócz PLA Ender 3 i inne drukarki poniżej 700zł mogą drukować materiałami takimi jak ABS. ABS może być lekko rozpuszczony w acetonie tak aby załagodzić krawędzie warstw, może być użyte w gałkach które mają łuki ale nie mają ostrych detali. ABS jest też odporny na UV i ma wyższą wytrzymałość termiczną.

3.3 Drewniane gałki (często spotykane w amerykańskich odbiornikach) można reprodukować używając ‘wood PLA’ który jest mieszaniną polimeru oraz drobnych wiórów poprzez co imituje teksturę drewna. Materiał jest jednak droższy i nieco szybciej zużywa dyszę drukarki.

3.4 Użycie skanera 3D do stworzenia modelu elementu do reprodukcji. Takie rozwiązanie przyspieszyłoby proces reprodukcji i cały proces wymagałby minimalnej ingerencji operatora.

Jestem otwarty na opinie i sugestię, z czasem postaram się przetestować różne pomysły i przedstawić dalsze wnioski.

[Szrot majster]

Witam!
A że tak z innej beczki zapytam: czy takie kółko na kondensator zmienny do linki też można dorobić?
Mam problem z moim radiem REMA Toccata, nie było linki skali, niestety kółko ma urwany występ zaczepu linki.
Założyłem z innego, też NRD-owskiego radia, niestety mniejsze i działa to byle jak.
Czy warto więc kupić taką drukarkę 3D za 1200-1500zł?

[Jado]

Witam,

Są jeszcze metody wygładzania wydruku 3D poprzez umieszczenie gotowego wydruku w pudełku wypełnionym zmieloną drobno solą, ubitą wokół
wydrukowanego przedmiotu (sól zakrywa cały przedmiot ze wszystkich stron), a następnie tak przygotowany przedmiot jest wygrzewany w
odpowiednio wysokiej temperaturze w piecu. Dzięki temu następuje wygładzenie ścianek i zespolenie przedmiotu - uzyskuje on lekko matową
powierzchnię.
Widziałem również próby z oblepianiem przedmiotu gipsem i później podobnie były wygrzewane w piecu.
Sam nie próbowałem tych technik, gdyż do tej pory nie potrzebowałem przedmiotów o tak ładnej powierzchni.
Ale może warto zrobić próbę - jednak jest to dodatkowa czynność, która trochę zaprzepaszcza wygodę drukowania (uruchom drukowanie i rób co chcesz w tym czasie).
Sam posiadam (oprócz filamentowej CR-20) jeszcze drukarkę tzw. żywiczną (Anet N4), która drukuje z większą dokładnością i gładkością ścianek.
Do tej pory robiłem jednak stosunkowo mało prób na tej drukarce, więc nie wiem jak taka gałka by wyszła na niej w praktyce.

Użycie drukarki oraz programu typu FreeCad (sam z niego korzystam również) pozwala na na stworzenie przedmiotów (tutaj gałek) na podstawie
samych danych elektronicznych lub w oparciu o rysunek techniczny czy nawet zdjęcie.

Być może po wydruku i dokładnej obróbce modelu - tak aby można uzyskać jego doskonałość techniczną, można by go później użyć jako modelu dla technik odlewniczych na bazie klasycznych żywic dwuskładnikowych - metodami jakie były już tutaj opisywane na Forum.
To dało by możliwość wstawiania do odlewu elementów mechanicznych np. pierścieni metalowych, itp...

Temat ciekawy niewątpliwie

[SP6GK]

Mam problem z moim radiem REMA Toccata, nie było linki skali, niestety kółko ma urwany występ zaczepu linki.

Możliwe, że druk wytrzyma naciąg linki jednak należy pamiętać, że ten występ jest dość mały i wychodzi z płaszczyzny gałki układając warstwy tworzące występ. Sklejenie tych warstw jest najsłabszym punktem obiektów zrobionych na takich drukarkach.
Patrząc w układzie kartezjańskim drukarka nakłada warstwy w XY więc sklejenie warstw jest w XZ. Druk będzie wytrzymały w XY bo musimy rozerwać jednolity plastik. Przykładając siłę w osi XZ ciągniemy warstwy. Siła prostopadła (linka) do występu który jest znów prostopadły do XY komplikuje nieco sprawę.
Druk koła na XZ (pionowo+
) jest problematyczny ponieważ część będzie wisieć w powietrzu, chyba, że zastosujemy wsporniki ale wtedy trzeba obrabiać element po wydruku (zazwyczaj staramy się drukować większą powierzchnią na stole drukarki).
Sama geometria takiego koła nie jest problemem dla drukarki, więc można spróbować, miejsce z występem może być wypełnione na 100% dla wytrzymałości.
Ogólnie to powiedziałbym, że jest to możliwe do zrobienia.

Czy warto więc kupić taką drukarkę 3D za 1200-1500zł?

Krótko mówiąc, zależy do czego i kim jesteś. Jeśli chodzi o produkcję część do odbiorników radiowych to raczej się nie opłaca. Osobiście wybrałbym tańszą drukarkę i dołożył jakieś modyfikacje (większość drukarek FDM jest open source) lub zbudował swoją od podstaw https://en.wikipedia.org/wiki/RepRap_project gdybym miał czas.
Ja kupiłem drukarkę głównie, żeby zaoszczędzić czas w innym projekcie, gałki to taki poboczny projekt. Do zadań warsztatowych (nie jakiś artystycznych) drukarki do 1000zł radzą sobie dobrze.

[Szrot majster]

Mam problem z moim radiem REMA Toccata, nie było linki skali, niestety kółko ma urwany występ zaczepu linki.

Możliwe, że druk wytrzyma naciąg linki jednak należy pamiętać, że ten występ jest dość mały i wychodzi z płaszczyzny gałki układając warstwy tworzące występ. Sklejenie tych warstw jest najsłabszym punktem obiektów zrobionych na takich drukarkach.
Patrząc w układzie kartezjańskim drukarka nakłada warstwy w XY więc sklejenie warstw jest w XZ. Druk będzie wytrzymały w XY bo musimy rozerwać jednolity plastik. Przykładając siłę w osi XZ ciągniemy warstwy. Siła prostopadła (linka) do występu który jest znów prostopadły do XY komplikuje nieco sprawę.
Druk koła na XZ (pionowo+
) jest problematyczny ponieważ część będzie wisieć w powietrzu, chyba, że zastosujemy wsporniki ale wtedy trzeba obrabiać element po wydruku (zazwyczaj staramy się drukować większą powierzchnią na stole drukarki).
Sama geometria takiego koła nie jest problemem dla drukarki, więc można spróbować, miejsce z występem może być wypełnione na 100% dla wytrzymałości.
Ogólnie to powiedziałbym, że jest to możliwe do zrobienia.

Czy warto więc kupić taką drukarkę 3D za 1200-1500zł?

Krótko mówiąc, zależy do czego i kim jesteś. Jeśli chodzi o produkcję część do odbiorników radiowych to raczej się nie opłaca. Osobiście wybrałbym tańszą drukarkę i dołożył jakieś modyfikacje (większość drukarek FDM jest open source) lub zbudował swoją od podstaw https://en.wikipedia.org/wiki/RepRap_project gdybym miał czas.
Ja kupiłem drukarkę głównie, żeby zaoszczędzić czas w innym projekcie, gałki to taki poboczny projekt. Do zadań warsztatowych (nie jakiś artystycznych) drukarki do 1000zł radzą sobie dobrze.

Witam!
Powiem, że drukarka 3D też do wykonywania różnych obudów z ABS, to co jest w sklepach( Maszczyk i KRADEX) paskudnie wygląda.
Chciałbym dorobić czasem część do jakiegoś urządzenia typu joystick z la 90-tych( przeważnie to po 30 latach się sypie)
Z PLA nie będę robił, jak już to z ABS