راهنمای مادربرد چاپگر سه بعدی
در این مقاله به شما کمک میکنیم که بتوانید درک پایه ای از Motherboard چاپگر سه بعدی پیدا کنید. اطلاع از این موارد به شما در خرید یا ساخت یک چاپگر با کیفیت کمک میکند، زیرا استاندارد سیستمهای حرکتی (مکانیک) و مادربرد (الکترونیک) اصلیترین عامل در تعیین کیفیت یک 3D Printer محسوب میشود.
معرفی ابتدایی مادربرد پرینتر سه بعدی
در پرینتر سه بعدی فرمانهای تمام اجزای الکتریکی به motherboard یا همان بُردِ مادر متصل می شوند، که میکروکنترلر را نیز در خود جای داده است. این میکروکنترلر است که کد را از نرم افزار چاپگر سه بعدی می‌گیرد و اجرا میکند تا در نهایت شیء سه بعدی ساخته شود. این کار نه تنها شامل دستورهای حرکتی مانند فرمان دادن به درایورهای استپر در مورد زمان و جهت حرکت موتورها میشود (شامل دستورات خطی G-Code)، بلکه همچنین دریافت و پاسخ دادن به ورودی های مختلفی مانند دمای اکسترودر یا وضعیت سوئیچ ها بر عهدۀ میکروکنترلرها است و در نهایت اتصال فیزیکی این خروجی و ورودی ها نیز وظیفه مادربرد است.
کسانی که در ایران قصد دارند خودشان یک چاپگر سه بعدی را از صفر تا صد طراحی و اسمبل کنند، باید در زمان خرید مادربرد جزئیاتی مانند استاندارد تعداد موتورهای استپر، هیترها، حسگرها و دکمه های پشتیبانی شده را جزو عوامل تعیین کننده در نظر بگیرند. با این حال، بسیاری ویژگی های دیگر، مانند وجود یا عدم وجود نوعی خاص از درایور استپر، وجود دارند که در تصمیم گیری برای انتخاب نوع مادربرد تاثیرگذار هستند. در این بخش به توانایی های چند مادربرد معروف در بازار خواهیم پرداخت (این موارد تا زمان نگارش این مقاله بوده است با جستجو در اینترنت یا سوال از افراد خبره حوزه بازار الکترونیک شهر خود میتوانید از بروزرسانی ها مطلع شوید).
استاندارها و سازگاری لازم مادربرد پرینتر سه بعدی
- تعداد اکسترودرها
در درجۀ نخست اهمیت، مادربرد باید بر اساس تعداد اکسترودرهای چاپگر شما انتخاب شود. ساده ترین راه برای دستیابی به چاپ هایی با متریال چندگانه، استفاده از اکسترودرهای بیشتر در طراحی پرینتر سه بعدی است. این اکسترودرهای اضافی می توانند در یک حامل مشترک قرار بگیرند، که به اکسترودر ثابت معروف است، یا می‌توانند روی ریل های مستقل خود سوار شوند، که به عنوان اکسترودر مستقل شناخته می شود. در مورد برندهای معروف جهانی حوزه پرینترهای سه بعدی اکسترودر دو گانه پیشنهاد میشود مقاله «پرینترهای سه بعدی دو نازل» را مطالعه کنید، همچنین جهت آشنایی با ساختار اکسترودر میتوانید مقاله «راهنمای جامع انواع نازل هد و اکسترودر» را مطالعه کنید.
اما روشن است که اکسترودرهای بیشتر به درگاه های اضافی روی مادربرد نیاز دارند؛ تقریباً همۀ مادربردها حداکثر از دو اکسترودر نصب شده روی یک حامل پشتیبانی می کنند، اما اگر به دنبال ساخت چاپگری متفاوت با بیش از دو اکسترودر یا اکسترودرهایی روی حاملهای مستقل هستید، باید مادربرد خود را به دقت انتخاب کنید:
- مادربردهای پیشنهادی برای اکستروژن تکی یا دوگانۀ ثابت به ترتیب افزایش قیمت MKS Gen 1.4، Azteeg X5 GT و RAMBo 1.3 هستند (یا هر برندی سازنده ای که ویژگیهایی مشابه یا بهتر از این شرکتها دارد و از نظر کیفیت ساخت خوشنام است).
- مادربردهای قویتر برای مدل های پیچیده تر مثل Duet Wifi می تواند حداکثر 7 اکسترودر و 10 موتور استپر را پشتیبانی کند (دو موتور استپر دیگر را می توان با درایورهای استپر خارجی اضافه کرد).
هندسۀ یا ساختار مکانیکی-حرکتی پرینتر سه بعدی
- بیشتر افراد پرینتر سه بعدی دکارتی را انتخاب می کنند، که در آنها شکل قرارگیری محورهای X، Y و Z به نمودار دکارتی شبیه است. به طور پیش فرض، تمام مادربردهای پرینترهای سه بعدی از این «هندسه» پشتیبانی می کنند، اما هندسه های دیگری هم وجود دارد؛
- دومین هندسۀ پرینتر سه بعدی معروف به دلتا است. چاپگرهای دلتا پرینترهای لاغر و بلند با سکوی ساخت دایره ای هستند. چاپگر دلتا تقریباً از همان تعداد اجزای الکتریکی پرینترهای دکارتی (مثلاً موتور استپر، سوئیچ ها و غیره) استفاده می کنند، بنابراین از لحاظ نظری اگر مادربرد بتواند پرینتر دکارتی را کنترل کند، نباید در کنترل پرینتر دلتا مشکلی داشته باشد. با این حال، این امر همیشه صدق نمی کند و معمولاً این محدودیت به نرم افزار مادربرد که سفت افزار (firmware) نامیده میشود، مربوط میگردد و نه سخت افزار مادربرد. اگر به دنبال ساخت یک پرینتر با هندسه ای غیرمعمول تر هستید، حواستان باشد مادربردی تهیه کنید که فِریمِور آن پشتیبانی لازم را انجام دهد.
| مطلب مرتبط: انواع مکانیک ساخت پرینتر3بعدی: دکارتی، دلتایی، قطبی، رباتیک و بِلت |
ویژگیهای مهم مادربرد پرینتر سه بعدی
پس از تعیین این که کدام مادربرد با طراحی پرینتر سه بعدی شما سازگاری دارد، می توانید گزینه های خود را با تعیین ویژگی هایی که ارزش هزینه کردن را دارند، کمتر کنید. منظور ویژگی هایی است که برای عملکرد پرینتر ضروری نیستند اما ساخت و کارکرد چاپگر را لذت بخش تر می کنند.
مثلا لیست کوچکی از این ویژگی ها را در زیر می بینید:
- ولتاژ ورودی 24 ولت– 24 ولت استاندارد غیررسمی جدیدی برای تامین انرژی موتورهای استپر، اکسترودرها و بسترهای گرم شونده نسبت به استاندارد قدیمی 12 ولت است. با خرید مادربردی که از 24 ولت پشتیبانی می کند، می توانید برای اتصال قطعات و عملکرد موتور استپر از سیم هایی با قطر کمتر استفاده کنید.
- پردازندۀ 32 بیتی– بیشتر چاپگرهای ارزان دارای یک میکروکنترلر 8 بیتی هستند که تمام اجزای الکتریکی دستگاه را راه می اندازد، اما معمولا این نوع مادربرد ضعیف در انجام صحیح تمام وظایف مورد نیاز به مشکل برخورد میکند (مثلا در قطعات هندسی پیچیده و سرعت بالای چاپ). مادربردهای پیشرفته از پردازنده های 32 بیتی استفاده می کنند که می توانند مسیرهای حرکتی پیچیده را بسرعت محاسبه کرده و در نتیجه 3D Print بهتری داشته باشند (پیشنهاد میشود برای این مورد هزینه کنید تا دستگاهی آینده دار داشته باشید که هنگام فروش دست دوم نیز خریداران بهتری خواهد داشت).
- اتصال به اینترنت– وجود ماژول وای-فای یا اِترنت بر روی مادربرد امکان نظارت از راه دور را برای شما فراهم می کند. با استفاده از یک دوربین بی سیم می توانید از راه دور چاپ های ناموفق را لغو کنید، در مصرف فیلامنت صرفه جویی کنید و از آسیب احتمالی به چاپگر جلوگیری کنید.
- پین های IO (خروجی-ورودی) اضافی– مادربردهایی با پینهای IO قابل دسترسی و استفاده نشده، امکان شخصی سازی تجربۀ چاپ را برای شما فراهم می کنند. این پین های IO می توانند برای عکس برداری هوشمند از چاپ بکار روند (با برنامه نویسی دوربین، پس از تکمیل هر لایه و کنار رفتن اکسترودر، یک عکس گرفته میشود درحالیکه نازل و پک اکسترودر در کادر حضور ندارد؛ این عکسها بعدا به روش وقفه زمانی بصورت ویدئو در می آیند. (حتما کلیپهای جذاب 3d print هایی را دیده اید که در آن خبری از اکسترودر بالای قطعه نیست و شی پرینتی، مانند یک جادو خود به خود تکمیل میگردد!).
معرفی مثالهایی از مادربرد سازگار چاپگر سه بعدی
برای درک بهتر در ادامه چند نوع مادربرد خوب سازگار با چاپگر سه بعدی را معرفی میکنیم. توجه کنید که اینها نمونه هایی فرضی هستند و با توجه به زمان خریدتان از بازار شهرتان، موجود باشند یا نباشند یا بسته به پرینتری که دارید یا میخواهید بسازید، این قطعات ممکن است سازگار باشند یا نباشند. بهتر است محصولات زیر را به عنوان نمونه در نظر بگیرید و محصولات جدیدتر را در اینترنت یا بازار الکترونیک شهر خودتان بررسی کنید.
مادربرد Duet Wifi محصول برند Duet
یک مادربرد درجۀ یک با پردازندۀ 32 بیتی و درایورهای استپر TMC2660. این مادربرد RepRap Firmware را اجرا می کند.
مادربرد RAMBo 1.3 محصول برند Ultimachine
نام این مدل مخفف Reprap Arduino Mega-compatible MotherBoard است و مادربردی کاربردی محسوب می شود که از سفت افزار Marlin استفاده می کند.
مادربرد MKS Gen V1.4 محصول برند KingPrint
یک مادربرد ارزان قیمت که firmware برنامه Marlin را اجرا می کند.
** توجه: این کنترلر درایورهای استپر ندارد. **
مادربرد Azteeg X5 Gt محصول برند Panucatt
یک مادربرد کوچک اما کامل و دارای پردازندۀ 32 بیتی با سفت افزار Smoothieware
مادربرد RAMPS 1.4 محصول برند HiLetGo
یک مبدل ارزان و محبوب از Arduino که Arduini Mega معمولی را به مادربرد پرینتر تبدیل می کند.
امیدواریم این مطلب در درک بهتر ساختار الکترونیکی چاپگر سه بعدی متریال ترموپلاستیک FDM بشما کمک نماید. توجه کنید که بخش الکترونیک پرینتر3بعدی شامل قسمتهای دیگری نیز میباشد که بتدریج مطالب مفیدی دراینباره منتشر خواهد شد.
لطفا نظرات خود را در بخش کامنتیگ مطرح کنید.
ممنون خوب بود