15 Mayıs 2014 Perşembe

Kit içeriğini tanıyalım: Plastik parçalar

Geçen yazımda 3 boyutlu yazıcımızın ana iskeletini sigma profilleri ve uygun cıvata ve somunları kullanarak nasıl inşa ettiğimizi anlatmıştım. Ana iskeletimiz artık ortaya çıktığına göre, yavaş yavaş fonksiyonel parçaları yerlerine yerleştirme vaktimiz geliyor demektir. Fonksiyonel parçaların büyük kısmı plastikten imal edilmişler ve daha önce de belirttiğim gibi bu plastik parçaları yine bir 3 boyutlu yazıcı basıyor. Bir nevi kendi kardeşini imal ediyor da diyebiliriz (Reprap dendiğini belirtmiştim). Bu yazımda genel olarak kit içerisinde kullanılan plastik parçaları tanıtmayı hedefledim ve bunların yazıcı imalatı esnasında hangi kısımlarda kullanılacaklarından bahsetmeye çalışacağım.

Ancak ilk önce çok genel bir kavram olan koordinat sisteminden bahsetmem gerekiyor. Bunun sebebi bazı plastik parçaların koordinat sistemine göre isim almış olmaları. Y arabası, Z asansörü gibi kavramlar ile karşılaştığımızda aklımızın karışmaması için bu temel sistemi bilmemiz gerekiyor. Geometride ve fizik derslerinde koordinat sistemi anlatılır bilirsiniz. Koordinat sisteminin ana amacı, 2 veya 3 boyutlu bir cismin boşluktaki yerini tarif edebilmek. Yazıcının imalatı esnasında ise koordinat sistemini yön belirlemek için kullanacağız. Geleneksel olarak koordinat sistemi X, Y ve Z harfleri ile isimlendirilir. X, çoğunlukla sağ-sol yünündeki ekseni belirler ve yazıcımızda da yazıcının sağ-sol ekseni X ekseni adını alıyor. Y ekseni yazıcının ön-arka eksenini belirtmek için kullanılıyor. Z ekseni ise yazıcının yüksekliği yönündeki eksen. Aşağıdaki resimde yazıcımızın son halinin şematik resmi ve onun yanında eksenlerimizi görüyoruz (yazıcının son halinin resmini ilk kez burada yayınlamış oluyorum!):


Eksenleri tanımladığımıza göre parçaları tanımaya başlayabiliriz. Parçalarımız ABS plastikten imal edilmişler. Yazıcılarda kullanılan plastik türevlerine başka bir yazıda değinmeyi planlıyorum o sebeple çok detaya girmeyeceğim ama ABS kelimesinin Akrilonitril Butadiyen Styren adlı kimyasal maddenin kısaltması olduğunu ve bu maddenin  Lego oyuncaklarının imal edildiği madde ile aynı madde olduğunu belirteyim. Dayanıklı bir madde olduğundan bu tip imalat işlerinde ABS kullanılabiliyor.

Peki kitin içerisinde kaç tane plastik parça var? Extruder hariç yaklaşık 50'ye yakın parça saydım, extruder'de de 4 parça var. Toplam 55 civarı parça diyelim.

[Güncelleme (25.05.2014): Bu yazıyı yazarken plastik parçaların toplu halde resmini çekmemiştim. Cihazın tasarımcıları bana sonradan bu parçaların toplu halde çekilmiş bir resmini yolladılar. Bu resmi aşağıya ekliyorum. Toplam 51 parça saydım. Tasarımcılar zaman zaman ufak tefek değişikler yapıyorlar, o sebeple bazı parçaların şekilleri birebir yazıdaki şekillere uymayabilir:

güncelleme sonu]

Şimdi parçaları tanıyalım:


Yukarıdaki resimde gördüğümüz altı adet parça birleştirildikleri zaman bir kutu şeklini alacaklar. Bu kutunun içerisine yazıcımızın beyni olan Arduino mikrokontrolcü kartı ve RAMPS kartı yerleştirilecek (elektronik devreler ile ilgili başka bir yazımız olacağından detaya girmiyorum). Yazıcının son halindeki yeri aşağıdaki şematik resimde izleniyor (kırmızı renkli parça):


Konu kutulardan açılmışken, kitteki diğer kutu olan LCD kutusunu oluşturan parçanın resmimi aşağıya ekleyeyim:


LCD kiti yazıcımızın ayarlarına bilgisayar bağlantısı olmadan müdahale edebilmemizi sağlıyor. Ayrıca üzerinde bulunan SD kart okuyucu sayesinde, yine bilgisayar bağlantısı kurmadan baskı yapabilme fırsatını sunuyor. Bence her kitte olması gereken bir özellik. Elektronik kısımlarından tabii ki sonra bahsedeceğim. Kutunun şemadaki yerini görelim:


Kutu üstte duran sigma profile monte ediliyor. Hatırlarsanız bu profilin ön yüzüne iki tane kare somun yerleştirmiştik. O kare somunlar kutuyu vidalayabilmemiz için oradalar.

Şimdi biraz da yazıcımızın hareketli kısımlarını oluşturan ve bunları destekleyen parçalardan bahsedelim. Bildiğiniz gibi yazıcımızın, 2 boyutlu olsun, 3 boyutlu olsun diğer birçok tür yazıcıda olduğu gibi,  bir yazma kafası var. Bu kafa, kendisine gelen plastik filamenti eritiyor ve erimiş plastiği tıpkı bir kalemle resim çizer gibi alttaki yüzeye aktarıyor. Bu amaçla yazıcının kafasının hassas bir şekilde, her üç boyutta da hareket ettirilmesi gerekiyor. Yazıcımızda bunu sağlayan üç tane mekanizma var. Bu mekanizmaların ilki X aksı üzerinde çalışıyor. Yazıcının kafasını taşıyan ve X arabası adı verilen plastik bir parçamız var. Aşağıda resmini görebiliriz:


X arabasının fonksiyonu, yazıcının kafasını sağ-sol yönünde (yani X aksında) hareket ettirmek. Şemadaki yerini görelim:


Şemada iki tane metal çubuk (krom mil) üzerinde taşınmakta olan X arabasını görüyoruz. Hemen üstünde extruder sistemi var (plastik filamenti ilerleten sistem). Peki bu miller üzerinde nasıl hareket ediyor? X arabasının altına bakalım:


X arabasının altında 4 adet yarı-silindir şeklinde oyuk görüyoruz. Bu oyuklara rulmanlar yerleştiriliyor (rulmanlar konusunda daha fazla bilgiyi ilerde vereceğim). Rulmanlar sayesinde X arabası krom miller üzerinde serbest bir şekilde hareket edebiliyor.

Peki diğer iki yönde (yani ön-arka yönde (Y aksı) ve yukarı aşağı yönde (Z aksı)) hareketi nasıl sağlayacağız? X arabasının kendi başına ön-arka yönde hareket edebilme yeteneği yok, çünkü miller ve rulmanlar buna izin vermiyor. O halde ne yapacağız? Yazıcımızda bu sorunun çözümü, baskı yaptığımız yüzey olan baskı tablasını hareket ettirerek çözülmüş. Yani yazıcının kafası sağ-sol yününde hareket ederken, heated bed ve üstündeki tabla ön-arka yönünde hareket ediyor. Bu yönde hareketi sağlayan yapıya Y arabası adı verilmiş. Kitimizde Y arabası plastikten imal edilmemiş, aluminyumdan kesilerek yapılmış. O sebeple plastikler başlıklı bir konuda yeri olmayabilir, ancak Y arabasını taşıyan milleri yerine sabitleyen parçalar plastikten imal ediliyorlar. Bu konuyu daha iyi anlayabilmek için Y arabasının resmine bakalım:


Büyük bir çember ve X harfinin birleşmesiyle oluşmuş gibi duran yapı Y arabası. Y arabasının alt tarafında küçük kutular gibi görülen yapılar farklı bir rulman tipi. Bu rulmanlardan krom miller geçiyor.Krom milleri sigma profile tutturan ve yukarıdaki resimde kırmızı renkte gördüğümüz parçaya (toplam 4 tane var) Y mili tutucusu adını verebiliriz. Parçanın resmi aşağıda:


Bu resimde yatık duruyorlar ancak monte edilirken dik halde olacaklar.

Peki biz bu arabaları tanımlıyoruz ama bunlar nasıl hareket edecekler? Tabii ki motorlar yardımıyla. X ve Y yönlerinde hareketi sağlayan birer tane motorumuz var. Z aksında ise iki motor kullanılıyor. Bir motor da extruderin içerisine yerleştirilmiş (filamenti ilerleten motor). Motorları sigma profile sabitleyen parçaların (ki bu parçaya flanş adı veriliyor. Orijinali Almanca "flansch" kelimesinden geliyormuş, birkaç anlamı var ama burada bir parçayı yerinde tutmak için kullanılan yapı diye tarif edebiliriz) resimleri aşağıda:


Dikkatinizi çekmiş olabilir, 5 tane motordan bahsettim ama 3 tane flanş resmi gösteriyorum. Bunun sebebi sadece Z aksındaki 2 motorun ve Y aksında çalışan motorun profile ayrı flanşlar ile bağlanmaları. X eksenindeki motor ve extruder motorunu bağlayan flanşlar, daha büyük başka parçaların içerisine entegre edilmişler. Aşağıda Y eksenindeki motor ve flanşı izleniyor:


Z ekseni yönünde hareketi sağlayan motorlar ve flanşları da aşağıdaki resimlerde izlenebiliyor. İlki sol taraftaki motor, ikincisi ise sağ taraftaki  motor:



X ekseni ve extruderdeki flanşları daha ilerde göstereceğim.

Yazıcımızda X ve Y yönündeki hareketi kayışlar sağlıyorlar. Bu kayışlardan ileride bahsedeceğim. Tabii ki kayışların bir ucu motorlara bağlı. Diğer uçları ise kasnaklara (makara da diyebiliriz) bağlılar. Bu kasnakları yerinde tutan plastik parçalar var. Aşağıdaki resimde Y kayışının takılı olduğu kasnak ve tutucusu izleniyor:


Makine üzerindeki yeri de aşağıda görülebilir:


Kayış motordan çıkıp kasnağa doğru gidiyor. Tabii bir noktada Y arabasına da kayışın bağlanması gerek, yoksa Y arabasını hareket ettiremeyiz. Bu bağlantıyı sağlayan parçaya Y kayış tutucusu adı verilmiş. Resmi aşağıda:


Y kayış tutucusunun Y arabasının altındaki  konumu da aşağıdaki şematik resimde görülebiliyor:


Kayışın bağlantısının nasıl yapılması gerektiğinden daha sonra bahsedeceğiz. Şimdi biraz da X yönünde ve Z  yönünde hareketin nasıl gerçekleştiğini inceleyelim. Bunun için çok önemli iki parça olan Z asansörlerini tanıtmamız gerekiyor. Z yönünde (yani aşağı-yukarı yönde) hareketi sağlayan iki tane motor mevcut demiştik. Bu motorlar solda ve sağda, birbirlerine göre birkaç küçük değişikliği olan iki Z asansörünü hareket ettiriyorlar. Z asansörleri, Z mili adı verilen ve dik duran birer çift krom mil üzerinde hareket ediyorlar. Bu krom milleri de Z aksı mil tutucuları adı verilen, her mil için iki taneden toplamda 8 tane plastik parça meydana getiriyor. Bu parçaların resmi aşağıda:


Uçlarındaki deliklere krom miller yerleştirilip profile monte edildiklerinde aşağıdaki gibi görünüyorlar (Z asansörünün kayabilmesi için üzerlerine ayrıca rulman yerleştirildiğine dikkat ediniz):



Şimdi bir de Z asansörlerinin resimlerini görelim. İlk resmimiz sol taraftaki Z asansörünün resmi:


Bu resimde dikkatimizi çeken yapılara bakarsak, her iki yanda en uçta, birer tane, tam kapanmamış olan daire görüyoruz. Bunlar Z aksı yönünde harekete izin verecek olan Z millerinin geçecekleri rulmanların  takılacakları boşluklar. Sağdaki dairenin arkasında ortasında çember şeklinde bir açıklık bulunan kare şekilli bir bölüm görüyoruz. İşte bu bölüm X aksını kontrol eden motorun flanşı olarak görev alıyor. Daha ortaya doğru ilerlediğimizde, hem sol hem sağda, resme göre ön tarafları delik olan iki adet kutu görebiliriz. Bu kutulardaki deliklere X aksında harekete izin verecek olan krom miller takılıyor. En ortada gördüğümüz altıgen yapı ise gijon adı verilen ve Z aksını hareket ettiren motorun ucuna takılan dişli bir çubuğun geçtiği delik. Gijon sayesinde motorun dönüş hareketi yukarı-aşağı yönde harekete çevriliyor. Parçanın şemadaki yerine baktığımızda bahsettiğim yapılar daha kolay anlaşılabilir hale gelirler diye düşünüyorum:


Resimde bir de mavi renkli bir düğme şeklinde olan parça var. Bu parça Z ayar vidası adını taşıyor. Kullanım amacından ileride bahsedeceğiz. Şimdi bir de sağ taraftaki Z asansörüne bakalım:


Birçok parçası sol taraf ile aynı görevi görüyor, ancak bu tarafta motor yerine motorun kayışının bağlandığı bir kasnak var. Şematik resim aşağıda:


Her iki Z yatağının orta kısmında gijon adı verilen dişli çubuklar olduğundan bahsetmiştim. Bu çubukları Z motorlarına bağlamak için kullanılan plastik parçalar mevcut ve bunlara kaplin adı veriliyor (İngilizce "coupling" kelimesinin okunuşu şeklinde Türkçeleştirilmiş. Eşleştirici gibi bir anlamı var diyebiliriz). Parçaların resmi aşağıda:


Her bir kaplini oluşturan iki parça var, birbirlerine vidalanarak kullanılıyorlar (bir de kaplin hortumu var, sonra bahsedeceğim). Aşağıda kırmızı renkli olarak sol Z motorunun kaplini izleniyor:

  Gijonun diğer ucu sigma profile bağlı Z yatak adı verilen, içinde rulman bulunan bir plastik parçanın içine giriyor. Hem sol hem sağda birer tane var. Parçanın resmi aşağıda:


Şemadaki yerlerini de görelim. İlk resim sol taraftaki Z gijonunun yatağı:


Bu da sağ taraftaki yatak:


Kitimizdeki hareketle ilgili plastik parçaları genel olarak incelemiş olduk. Birkaç plastik parçamız daha var, şimdi onlara bir göz atalım. Aşağıda yer alan parçalara "endstop holder" adı verilmiş. Bu parçaların üstüne birer adet düğmeye benzer alet monte ediliyor. Bu aletlerin fonksiyonu, yazıcı kafanın konumunun yazıcı tarafından belirlenebilmesini sağlamak. Kafa bir yönde gereğinden fazla yol alırsa bu endstoplara çarpıp mikrokontrol devresine bir sinyal gönderiyor. Bu sayede kafanın başka bir yapıya çarpıp hasar görmesi (veya çevreye hasar vermesi)  ihtimali azaltılmış oluyor. Aşağıda bu parçanın resimleri var:


Her aksta bir tane olması gerekli demiştik:




Başka bir çift plastik paçamız yazıcının güç kaynağı kutusunu profile bağlamak için kullanılıyor:


Şematik görünümleri:


Plastik parçalarımzın bir kısmı da, plastik filamentlerinin sarılı oldukları makaraları tutmak için kullanılıyor:


Bu parçanın şemadaki yeri:


Bu parçanın içinden bir gijon geçiyor ve o gijona da makara takılıyor. Ama makaranın tam uyması için makaranın her iki ucuna da birer makara göbeği takılması gerekiyor:



Bu parçayla birlikte kitimizdeki plastik parçaların çok büyük kısmını incelemiş oluyoruz.Geriye extruderi oluşturan parçalar ve soğutma sistemi kalıyor. Onlar da başka bir yazının konusu......

1 yorum: