Prosthetic Cap 3D -skrivare: 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Översikt

I idrottsvärlden förbises idrottare med funktionsnedsättning med sina prestationsbehov. Många kräver specialutrustning för att säkerställa komfort och högsta prestanda när de spelar de sporter de älskar. Det lokala paralympiska basketlaget, Austin River City Rec'cers, har många lagmedlemmar som lider av fysiska svårigheter, såsom ryggmärgsskador, amputationer, muskelsjukdomar och stroke. På grund av bristen på utrustning för att hjälpa en sådan idrottsman, beslutade vårt lag att fokusera på en specifik amputerad på laget som tappade handen. Spelaren täckte sin överlevande lem med gaffatejp för skydd, men denna lösning är inte återanvändbar, slösande och mindre effektiv än andra lösningar som använde mina andra amputerade i friidrottsvärlden.

Brainstorming

Vårt team drogs till detta problem eftersom vi har personliga kontakter till Austin River City Rec'cers och brinner för att hjälpa en organisation som vi stöder fullt ut. En av våra lagmedlemmar har en förälder som spelar för laget och hon har själv varit extremt inflytelserik med sitt volontärarbete för ideella organisationer, skapat sin webbplats och kör många av deras turneringsspel. Spelarna har blivit hennes familj och genom hennes engagemang bevittnade hon ett stort problem som hon var fast besluten att lösa med de resurser som tillhandahölls under Cornerstone. Efter att ha presenterat idén för hennes andra teammedlem och fått input från våra maker-mentorer, genomförde vi en 6-3-5 workshop med våra kamrater för idéer om hur vi kan förbättra vår produkt och olika resurser vi kan använda som vi inte trodde av ännu. Vi fortsatte sedan med att slutföra ett forsknings- och designpaket för att betygsätta vårt föreslagna projekts effektivitet i följande kategorier: Automation, Elektrisk, Mekanisk, Strukturell och Passion. När vi tittade tillbaka på dessa resurser och reflekterade över kopplingen vi hade till organisationen, bestämde vi oss för att gå vidare med vår ursprungliga idé för idrottarna.

Vår lösning

Vi formulerade tanken på att bygga en 3D -skrivare som skulle skriva ut kepsar för idrottare av TPU -filament, vilket är mer flexibelt och hållbart än det vanliga PLA -filamentet. Vårt mål var att programmera och konstruera en produkt där skrivaren automatiskt skulle skriva ut en skyddshylsa som kunde anpassas med olika storlekar för att passa idrottaren perfekt. Vi siktade på att programmera en mikroprocessor (Printerbot) som skulle styra olika motorsystem och regleras av slutstoppsensorer som en säkerhetsåtgärd under utskrift. På grund av våra begränsade utgifter och möjligheten att använda delar från befintliga skrivare förblev vårt projekt under budgeten på $ 200-$ 300 och uppfyllde våra kunders krav genom att tillhandahålla en effektiv och bekväm lösning som enkelt kunde distribueras över den paralympiska världen.

Tillbehör

Fästelement / skruvar

M8 Mutter- 100

M8 Bricka- 100 (beställning 2)

M3x20 bult- 50 (beställning 2)

M3 Mutter- 50

M3x10 Bolt- 6 (länk är ett paket med 50)

M3x8 grub (aka set) skruv- 2

#10 x 1 platta huvud Phillips-plåtskruvar- 4 (100-pack)

Kullager

608 rullskridslager- 3 till 4

LM8UU Linjära lager- 10 till 11 (beställning 2)

Gängade stavar

370mm 8mm- 6

300mm 8mm- 4

450mm 8mm- 3

210 mm 8 mm- 2

50mm 8mm-1

Köp 5 meter och skär därefter

Släta stavar

350mm 8mm- 2 (beställning 2)

405mm 8mm- 2 (beställ 2 och skär 1mm)

420 mm 8 mm- 2 (avskuren 80 mm)

Bälten

840 mm GT2 kuggrem- 1

900 mm GT2 kuggrem- 1

16-tands remskivor för att passa GT2-remmar- 2

Här är en länk till ett bältesats på Amazon (klipp i enlighet därmed)

3D -skrivarfiler

Ram toppunkt med fot- 4

Ramens toppunkt utan fot- 2

Koppling- 4 (skriv ut två gånger)

X-vagn- 1

X slutet tomgångs- 1

X-ändmotor- 1

Z motorfäste- 2

Bältesklämma- 4

Bältesklämmutterhållare- 2

Stångklämma- 8

Stångklämma- 2

Y motorfäste- 1

Y bussning- 4

Ändstopphållare-3

Övrig:

1,5 cm vinylrör, 6,35 mm OD 4,32 mm ID (3 cm totalt)- 2

225x225x6mm plywood- 1 (för uppvärmning av säng)

MK1/MK2 Uppvärmningssäng- 1 (200x200mm rekommenderas)

NEMA17 stegmotorer- 5

4 tums dragkedjor- 50

Mikroprocessor och kod

Vårt team kommer att uppdatera detta dokument när vi utvecklar koden för vår mikroprocessor

*leveranslistan ovan rekommenderades av rep rap men kommer att verifieras fullständigt för denna iteration när vi har slutfört vår skrivare*

Steg 1: Bygga ramen

Det första steget för att bygga 3D -skrivaren är att montera ramen som består av två släta trianglar som är anslutna med ytterligare stavar som löper vertikalt. Vår grupp hade turen att hitta en redan konstruerad ram på vårt campus, som vi sedan modifierade för att vara en exakt kopia av Prusa Mendel Iteration 2 genom att byta ut klämmorna som höll ihop stången vinkelrätt mot y-axeln och de släta stavarna används för x-axeln. För dem som bygger ramen själva, gå till Rep Rap -webbplatsen* som har ett specifikt avsnitt som ger detaljerade instruktioner om hur man konstruerar ramstrukturen så att den är perfekt och nödvändigt material för bygget (ingår i våra totala beräkningar). Ovan är några foton med vissa tryckta bitar av ramen och konstruktionen, liksom vår ram innan den modifierades för att passa Rep Raps version.

*Vår grupp kände att denna resurs gav bättre information om ramens konstruktion än vi kunde eftersom vi inte hade konstruerat denna aspekt av skrivaren själva. Vi beklagar djupt att vi inte kunde lägga till vårt eget personliga perspektiv på detta steg, men vi känner att vi skulle begränsa byggare och skada dem med potentiell felaktig information från oss. Denna webbplats kan vara djupt betrodd och var en bra referens i våra byggnadsarbete.

Steg 2: Bygga X-axeln

Material:

Tryckt X -end tomgång

Tryckt X -slutmotor

2 420 mm släta stavar

3 M3x10 bultar

1 608 lager

2 M8x30 skärmar/stänkskivor

1 50 mm M8 gängad stång

2 M8 muttrar

3 M8 brickor

3 LM8UU linjära lager

Instruktioner

-Borra ut mitthålet på x-end-idler och x-end-motordelar till 8 mm och borra ut de 4 hålen där de släta stavarna ska sättas in (fil om det behövs för att se till att de passar snyggt i hålet)

-Placera x-ändmotorn till vänster och x-ändhjulet till höger med sina "sexkantiga sektioner" mot varandra. Skjut in de släta stavarna i tomgången.

-Titta nu på botten av din x -vagn och se vilken sida som har spår för två linjära lager och vilken endast har en spår. Håll detta i åtanke, bestäm vilken sida som kommer att vara framsidan och vilken som kommer att vara baksidan, och skjut rätt mängd linjära lager på varje stav (1 för en, 2 för den andra) enligt dina önskemål.

-Fäst x-ändmotorn på din stånguppställning och se till att stavarna går så långt bak som behövs (möjlighet att borra helt igenom så att justering och fastsättning blir enklare, behöver bara ytterligare muttrar för att säkra)

Bilderna ovan visar de två tryckta bitarna för denna montering och vårt teams nuvarande framsteg på x-axeln. Även om vår grupp ännu inte nådde denna punkt, är x-axeln inte helt monterad förrän den 50 mm gängade stången placeras på x-end-tomgången och lagret är fäst för extruderbältet. Använd reprap -källan som är länkad längst ner för ytterligare information, och vi planerar att fortsätta uppdatera byggprocessen när vi har tillgång till resurserna.

Steg 3: Bygg värmebädden

Material:

225x225x6mm plywood- 1 (för uppvärmning av säng)

MK1/MK2 Uppvärmningssäng- 1 (200x200mm rekommenderas)

#10 x 1 platta Phillips-plåtskruvar- 4

Tryckta Y-bussningar- 4

Instruktioner:

- Placera Y-bussningarna (uppåt) på plywoodstycket och se till att de två uppsättningarna på varje sida mäter 140 mm från varandra (mätt från exakt mitt) och att deras avstånd från vänster och höger sida är lika

-Alla bussningar och deras stavkanaler kommer att gå/vända på samma sätt så att plattan kan löpa smidigt längs y-axelstavarna

-Spänn fast plywood och använd försiktigt skruvar* för att fästa y-bussningarna, placera dem så nära fram- och baksidan som möjligt utan att träet spricker eftersom de inte stör värmebädden.

-Om skruvar sticker ut uppifrån från plywood kan du använda en handsåg med ett roterande blad för att skära överflödig metall eftersom det kan vara farligt och begränsa skrivarens funktioner

- Upprepad viktig information för bussningarna: alla måste vara vända på samma sätt, och deras avstånd från plywoodens fram- och baksida spelar ingen roll bara de vänstra och högra och avståndet mellan bussningarna (går också vänster till höger)

-Mät din värmesäng i tredjedelar på två motsatta kanter av sängen (antingen vänster och höger eller fram och bak) och borra två 8 mm hål vid linjerna (om du använder rekommenderade 200x200 mm, skulle du borra cirka 7 cm från varje sida och så nära kanten som möjligt)- som visas på en av bilderna ovan

-Trahera skillnaden i längden på värmebädden till plywooden, dela den med två och mät från varje sida av plywooden med det numret så att din värmebädd är perfekt i mitten av träet. (markering med dessa metoder kan också ses på en av bilderna ovan

-Kläm ihop sängen och träet samtidigt som du sätter fast det på en såld yta, och skruva med de 4 plattskruvarna i Phillips -plåt

*Vårt team känner inte till den specifika storleken och typen av skruv som användes för att fästa y-bussningarna på plywood, men så snart vi är tillbaka i tillverkarens utrymme och har tillgång till skrivaren kommer vi att ta reda på typen av skruv och uppdatera sidan. Tack så mycket för din förståelse

Steg 4: Bygga Y-axeln

Material:

Monterad värmesäng (från sista steget)

Monterad ram

Tryckta bältesklämmor-2

840 mm × 5 mm T5 -kuggrem

NEMA17 stegmotorer-1

16-tands remskivor för att passa GT2-remmar- 1

4 tums dragkedjor- 4

Instruktioner:

-Samla ihop din uppvärmda säng, en remklämma och 2 skruvar som passar in i remklämmornas hål*. Vänd upp värmebädden och använd en linjal, mät och placera remklämman i mitten på plywoodens framsida/kant (placera den så nära kanten som möjligt). Skjut nu in ena kanten av 840 mm -bältet i bältesspåret med tänderna uppåt. Fäst remmen med skruvar.

- När du har kontrollerat att de två släta stavarna är 140 mm från varandra (som visas på bilden ovan), vänder du värmebädden till höger sida och klämmer fast den uppvärmda sängens y-bussningar på stavarna.

-Om det finns några problem med fastsättning på grund av olika avstånd i stavarna kan du justera deras placering genom att lossa muttrarna och flytta stångklämmorna på de gängade stavarna som y-axelstavarna är fästa vid.

- När värmebädden kan glida smidigt längs stavarna vänder du skrivaren åt sidan. Dra sedan en dragkedja på varje bussning genom den lilla passagen på varje tryckt bussning och runt stången som den är fäst vid och dra sedan tills den är tät

- Nu när din säng är säkrad kan vi vända skrivaren till sin normala position och tillfälligt säkra y-axelns stegmotor (detta är det längsta vårt team fick i detta specifika steg). Skjut in stegmotorn i y-motorfästet och fäst remskivan med 16 tänder efter behov.

- Nu när du har sett till att dina remmar för y-axeln är perfekt uppställda, linda bältet som är fäst vid värmebädden runt både det första lagret och remskivan som är fäst vid motorn. Dra det sedan hårt under värmebädden och linda det runt det andra lagret, se till att bältets tandade sida vidrör lagret på båda lagren och att tänderna passar perfekt in i motorns remskiva.

- För bekvämlighet, skjut sängen hela vägen till bältessystemets motorände. Nu samma som du gjorde tidigare, mäta och placera remklämman i mitten på plywoodens baksida med den så nära kanten som möjligt. Dra bältets kant ordentligt och säkra det på plats (skär av eventuellt överskott om det behövs). Nu ska sängen glida med liten kraft men också väl fastsatt.

*Vårt team känner inte till den specifika storleken och typen av skruv som användes för att fästa remklämmorna på plywood, men så snart vi är tillbaka i tillverkarens utrymme och har tillgång till skrivaren kommer vi att ta reda på vilken typ av skruva och uppdatera sidan. Tack så mycket för din förståelse

Steg 5: Framåt …

Vår byggprocess avbröts på grund av den senaste pandemin, men så snart vi har tillgång till vårt projekt och material planerar vi att slutföra skrivaren och ge den till Austin River City Rec'cers. Med detta sagt har vi fortfarande mycket att göra innan vi når vårt mål, så nedan är en lista över vad som fortfarande behöver göras.

-Fäst vertikala ramstycken på motorhållarna och i varje ände av stången som går vinkelrätt mot y-axeln (använd stångklämmor)

-Finish Montering av X-axeln: vi planerar att säkra lagret för extruderbältet, sedan måste vi fästa stegmotorn och extrudern som tillhandahålls av en av våra tillverkarmentorer (valfritt: inkludera extruderfläkt för filament)

-Finuera sätt att säkra glödtråden på ett säkert sätt (alternativ: design och tryckhjul som antingen kan spänna in i eller sticka ut från ramen)

-Komplett Z-axel: vi måste fästa de 210 mm gängade stavarna på de två z-axelmotorerna med kopplingar och vinylrör

- Fäst ändstopphållare/ ändstopp på varje axel (1 var)

- Säker skrivarbot -mikroprocessor med dragkedjor på ramens ena sida

-Programmering: anslut alla ändstopp, stegmotorer och värmebädd till skrivarbotens mikroprocessor. Hitta befintlig kod för prusa iteration 2 (använd rep rap som källa) och ändra om det behövs

Vi beklagar besväret med vårt oavslutade projekt, men vi hoppas kunna fortsätta arbeta med det under sommarmånaderna och lovar att uppdatera den här webbplatsen när vi förbättrar/ färdigställer vår skrivare.

Steg 6: Källor

Vårt team följde byggprocessen och materiallistan från Rep Rap -webbplatsen. De innehåller detaljerade instruktioner om varje aspekt av denna iteration av Prusa -skrivaren och deras webbplats är extremt lätt att följa. Som sagt, nedan är länkarna till webbplatsens huvudsida men också nyckelsidorna för information om montering, tillbehör etc.

3D-skrivarfiler (vi använde filerna under fliken metric-prusa)

Rep Rap "Materialredigering"

Rep Rap Printer Assembly

Vårt team skulle också vilja inkludera en länk till Austin River City Rec'cers webbplats (organisationen vi siktade på att hjälpa till med vår produkt) för att lära sig mer om lagets syfte och spelare. Du kan också donera här för att hjälpa laget med sina årliga utgifter, eftersom alla bidrag är både välbehövliga och uppskattade.