Flessioni e soluzioni....

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kylotron
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Flessioni e soluzioni....

Messaggio da kylotron » venerdì 7 agosto 2015, 13:00

Ciao Ragazzi...

Allora il problema è questo:
Nel progettare la stampante di grandi dimensioni (area di stampa 1200x1100x1000), stavo tenendo conto del materiale che ho già in casa (motori stepper Nema 23 da 3.1 Nm) oppure che posso reperire a buon mercato (barre cromate di varie dimensioni e lunghezza).
La struttura XYZ dovrebbe essere qualcosa del genere....
Schermata.ridimensionato.png
dove in verde chiaro ci sono le viti trapezie 16x2 e in viola le barre cromate da 20 mm (lunghezza 1310. Il tutto per l'asse Z (e questo non mi crea problemi perché volendo posso aumentare il diametro delle barre cromate a 25 e sostituire del viti da 16x2 con delle 20x4. Fin qui nessun problema quindi...

L'asse X, collegto direttamente ai "pattini" dell'asse Z, è invece da progetto costituito da 2 barre cromate da 20 mm con trascinamento dei pattini a cinghia (con 1 solo motore). Tali barre sono distanziate verticalmente di 80 mm ma volendo posso cambiare tali barre con 2 barre da 25 mm, mantenendone la distanza interasse.

L'asse Y è costituito da 2 barre da 20 mm, distanziate 100 mm interasse.

L'interasse tra le barre dell'asse Z, lungo l'asse X è di 1400 mm, lungo l'asse Y è di 1354.

Detto questo vengono i problemi.

Per tutta una serie di motivazioni che non sto qui a spiegarvi, la testa di tale macchina è pensata "intercambiabile" e in tale circostanza il peso considerato in fase di calcolo e simulazione, è di 2 kg.

Mediante Solid Edge ho simulato quindi le flessioni per il solo ponte Y, con il carico centrato di 2 kg, e ho ottenuto un risultato di circa 0.0739 mm (se non erro). Il che potrebbe anche starmi bene... mah.....

Con lo stesso procedimento ho poi simulato l'asse X, considerando il carico di 2 kg della testa, più i 4 kg che graverebbero su ogni singolo "lato" di tale struttura (metà del ponte Y in pratica). E tra l'altro non ho considerato neanche il peso del motore dell'asse Y (1.4 kg il nema 23 da 3.1 Nm). E qui nascono i problemi... Perché con le barre da 20 la flessione risultante è di 0.208 mm, mentre con quelle da 25 è di 0.0961 mm. E anche quest'ultima mi starebbe bene... mah....

il problema nasce quando vado a simulare l'intera struttura... con X composto da 2 barre da 25 e Y al completo con carico di 2 kg sulla testa. La flessione è ovviamente esagerata e supera abbondantemente i 2 decimi di millimetro. Questo perché si crea una flessione laterale delle barre dell'asse X che accentuano la flessione verticale dell'asse Y.

Considerando che il limite massimo che mi sono imposto è una flessione di 0.05 mm con il carico di 2 kg... direi che sto lontano anni luce dall'eventuale soluzione.

A questo punto nascono tutta una serie di riflessioni... che non mi stanno portando da nessuna parte.

1) l'area di stampa minima deve restare 1200x1100 e sto già stretto perché dei pezzi potrebbero non entrarci (mi ero prefissato di raggiungere i 1500x1100). Ma vabbè... fa niente...

2) se cambio tipologia di guide e ne metto una differente, magari agganciata ad un profilato di alluminio, oltre a far lievitare i costi potrei rischiare di perdere dello "spazio utile" nella corsa sia dell'asse Z che dell'asse Y.

3) la più importante è: ma nelle stampanti 3D autocostruite o comunque in commercio, la flessione massima calcolata con la testa al centro degli assi... a quanto ammonta?


Qualcuno ha consigli, link, soluzioni e quant'altro?

Ho anche provato a vedere delle guide lineari già pronte... ma il mio problema è che sia per l'asse X che per l'asse Y, posso ancorare tali guide solo alle estremità... il che riduce pesantemente le possibilità di applicazione!


Grazie a quanti vorranno collaborare...
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Mariomill
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Re: Flessioni e soluzioni....

Messaggio da Mariomill » venerdì 7 agosto 2015, 17:53

La questione è che la maggior parte delle stampanti 3d in commercio hanno dimensioni estremamente
più ridotte di quella che stai realizzando tu e quindi le flessioni avranno valori trascurabili fermo
restando ad applicazioni hobbystiche o poco di più.

Diversamente pensando una stampante con le tue dimensioni avrà senza ombra di dubbio una
struttura talmente robusta e rigida che anche qui le flessioni in gioco saranno trascurabili ma
purtroppo a fronte di eborso di danaro abbastanza consistenti ma uscendo dal discorso del
fare hobbystico.

Sono convinto che dovrai realizzare una struttura tipo quella dei tralicci per alta tensione con
profilati in metallo che hanno un costo relativamente basso e che puoi lavorare in casa e che ti
permetta di utilizzare almeno delle barre supportate per la Z in modo di riuscire ad abbassare il
modulo di flessione .

Non dimenticare poi che per una stampante cosi grande dovrai pensare anche alla realizzazione
di un box chiuso con la regolazione e mantenimento della temperatura interna che inevitabilmente
andrà ad influire anche sul modulo di flessione della intera struttura e che quindi dovrai inserire nei
calcoli della stessa.

Tanto per guardare qualcosa di generose dimensioni ho trovato questa foto in rete che mostra la
struttura di una stampante BigRep ONE


Ciao
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Re: Flessioni e soluzioni....

Messaggio da kylotron » martedì 11 agosto 2015, 14:06

Ma secondo voi, il movimento dell'asse Z lo posso fare solo su viti trapezoidali da 30 mm o 40 mm?
Oppure serve comunque una barra cromata rettificata di fianco?
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Re: Flessioni e soluzioni....

Messaggio da c1anc10 » martedì 11 agosto 2015, 21:11

In quanto a flessione, il "tondino" (se pur cromato e rettificato) è sicuramente la forma peggiore, ma da quanto ho capito a te serve anche come scorrimento per i pattini della testata. Se al posto del tondo pieno utilizzassi un tubo meccanico, cromato e rettificato mantenendo la possibilità di usarlo come guida, guadagneresti qualcosa in termini di flessione (difatti il materiale posto in centro al tondo non crea alcun sostentamento, ma appesantisce solo il profilato, ovvero a parità di diametro un tubo si autosorregge meglio di un tondo pieno), i problemi sono che questo tipo di tubo è più difficile da reperire e di conseguenza più costoso.
Personalmente opterei per profilati "leggeri" con applicata la tua guida di scorrimento (che naturalmente non potrà più essere un tondo nudo e crudo). Anche senza spendere cifre impossibili, la flessione di un qualsiasi tubolare in ferro (ad esempio un 80x40x3 posto in verticale) su un metro credo che sia praticamente nulla con i pesi in gioco, c'è poi un po' da ingegnarsi sul fissaggio delle guide.
Altra cosa: se ti sei prefissato una flessione massima di 5 centesimi, e di conseguenza vuoi ottenere una macchina che crei prodotti con una tolleranza dello stesso ordine di grandezza, tutti i tuoi movimenti e tutta la costruzione deve avere una precisione simile. Parli di viti trapezoidali da 30 o 40: come fai a farle muovere in sincrono con un errore inferiore a un decimo?
Credo infine che per realizzare una macchina del genere serva una strumentazione di per se non economica (con cosa misurerai il parallelismo dei tuoi piantoni, le tolleranze sui pezzi, ... se hai un calibro cinquantesimale da 1,2 m credo che non sia il problema di una verga di profilato), quindi l'obbiettivo che credo tu ti ponga a mio modesto avviso non può essere raggiunto con una macchina che rientra nella mia definizione di "economica".

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Re: Flessioni e soluzioni....

Messaggio da kylotron » mercoledì 12 agosto 2015, 20:59

Gli assi X e Y li ho risolti.
Userò una guida su mio progetto, in alluminio, con doppi tubi rettificati cromati (già individuati) con vari diametri e dimensioni complessive a seconda della necessità.

Per l'allineamento ho la possibilità di usare un sistema laser (portatile) professionale, normalmente usato per la verifica delle quote durante l'assemblaggio di robot professionali.

Per la Z... le 4 viti le muovo in sincrono con una cinghia dentata... per ora. Poi arriveranno 4 motori stepper con encoder...
La mia piccolina....

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