Çalışan bir prototip 3D yazıcı filament alarmı yarattım, ancak işlem, ilk başladığımda öngörmediğim yüzeye yeni sorunlar ve sorunlar getirdim. Bugün iyi belirtilen bir problem için yaratma konusunda bir fikir edinmek için prototipleme sürecine ek olarak dalga geçeceğim. Geldiklerim, filamentten pasif asılı olan ve bu değişiklikler hakkında bir şey varsa sizi bilgilendiren kolye inşa etmek kolaydır.
3D yazıcımın filamentten çıktığını bilmeniz gereken bir ihtiyaçla başladım, böylece ne yaptığımı düşürebilirim ve önceki makaraların sonuna karşı yeni bir filament makarası ekleyebilirim. Bunu, filamentin dört dakikasında yaparak yaparak, çok büyük işleri yazdırmak kesintisiz devam edebilir. Oluşturduğum cihaz Mister Screamer olarak adlandırıldı.
Temel kavram
Fikri, bir 3B yazıcının katıldığı (ancak sürekli denetim altında) katıldıysa ve operatörün gerektiğinde filament rulolarını değiştirmeye hazır olmasıdır, daha sonra yazıcının yazdırmayı duraklatılması gibi herhangi bir “akıllı” görevleri yapmasını gerek yoktur. Filamentin tükendiğinde bir alarmı tetiklemenin bir göstergesi olduğu sürece, operatör yapıcı yazdırmayı kesintisiz tutmak için gereken her şeyi yapabilir ve yazıcının kendisi bile bilmesi gerekmez.
İlk prototip
Önceki prototip, bir zil etkinleştirmek için bir silindir anahtarı kullandı. Filament cihazdan beslendi.
Önceki prototip, filament bittiğinde bir zil sesi tetikleyen bir rulo anahtarlı filament fiziksel olarak duydu. Başarılı bir deneme koşusu vardı, ancak bazı yeni problemleri ortaya çıkardı:
Filamentin cihazın içinden elle çekerken, dirençli keçe yoktu, ancak yazıcıda bir filament rulo sürmedikten sonra, beklenenden çok daha fazla bağlayıcı ve sürtünme yarattı. Baskı başarılı oldu, ancak yazıcının ekstruder her zamankinden daha zor çalışmak zorunda kaldı. Cihazın besleme sistemine ve filamentine ihmal edilebilir bir süzme koyacağını umuyordum. Bu durum değildi.
Filament kaçtığında, cihaz masa üstüne biraz uzaklaştı. Bu bekleniyordu. Ancak etki, pilleri neredeyse tamamen gevşetti, beklenmeyen sürtünme uygun pil tutucusundan çıkardı. Piller tamamen dışarı çıkmıştı, cihaz birincil işini yapmazdı. Aygıtın düşmesine dayanıklı olması gerekiyordu, ancak prototip tasarımı bunu yansıtmadı.
Önceki prototipin işi yapması gerektiğine rağmen, sorun olduğu açıktı ve bir tasarım güncellemesi gerekiyordu.
Tasarım hedefleri özeti
Mister Screamer’ın temel gereksinimleri çok fazla değişmedi. Cihazın görevleri:
Filament varsa, hiçbir şey olmuyor.
Filament kaçarsa, aldatıcı kafanızın yakındaki bir operatörü uyarmaya uzanır.
Tasarımın diğer unsurları, saklayacak kadar iyi çalıştı ve çoğunlukla değişmeden kaldı:
Muhafaza 3d basılı olabilir
Kendi kendine yeten (harici güç veya sinyal yok)
İzlenecek 3D Yazıcıda Değişiklik gerektirmez
Elektriksel olarak basit ve en azından kaynaklı parça kullanımı
Uzun pil ömrü, düşük güç kullanımı
Alarm’a cevap verirken kolayca kapanması kolaydır.
İlk prototipin oluşturulmasından ve test edilmesinden aşağıdaki tasarım hedeflerini eklemek için kullanıldı:
Yazıcının normal çalışmasına müdahale etmemelidir. İdeal olarak, yazıcı bunu bile farketmemelidir.
Cihaz sağlam ve bırakmaya dayanıklı olması gerekir.
Cihazı önceden bir baskının filamentine kolayca ekleme yeteneği.
Yeni prototip
Yeni prototip aynı temel işlevi, ancak tamamen farklı bir yaklaşımla tutar. Cihaz şimdi oryantasyona duyarlıdır ve gerçek filamentini yalnızca dolaylı olarak algılar. Bir kolye gibi bir top bağlantı zinciri tarafından asmak için oluşturulur.
Cihaz kapatılırken sessizdir. Eğer düşerse, alarm yedeklenene kadar seslenir. Bu nedenle, operasyonda filamentten filamentten filamentten, filamentin yazıcıya beslendiği sürece askıda kalır. Filamentin birikimi boşaltıldığı anda, cihaz masa üstüne düşer ve alarmı tetikler.
Yeni sistem teknolojileri değiştirir. Silindir düğmesinden kurtuldum ve bir kamış anahtarıyla değiştirdim. 3B basılı muhafazanın içinde, küçük bir disk mıknatısını yakalayan bir boşluktur. Boşluk, mıknatısı top zincirinden takılırken mıknatısı kamış anahtarından uzak tutan bir şekil kullanmak için tasarlanmıştır, ancak Mister Screamer’ı düz bir yüzeye yerleştirin ve mıknatıs, anahtarın çalışmasını sağlayacak kadar yakındır.
Yuvarlak kenarlar, düşmeden sonra her zaman düz bıraktığından emin olun.
Merkez M3 cıvatası her iki yarıyı da bir araya getirir.
Resimli işlem. Büyütmek için tıklayın.
Zincirinden dikey olarak asılırken (depolama için veya bir filament çizgisinden takılırken) Cihaz tamamen inert ve güç kullanmaz. Muhafaza düz kenarları ve yuvarlak kenarlarla oluşturulur, böylece ünite her zaman düştüğünde diğerine yerleşir.Central M3 bolt is plastic, so as not to interfere with the magnet.
Currently shrieking like a banshee in this orientation.
Other design Notes
Once the filament runs out, the device will fall to the tabletop.
There are a few other things to mention about the design:
The ball chain can be opened and closed. This indicates the device can be installed around filament while the printer is in use. No need to unload filament and thread it through the device like with the previous version.
The ball chain has another advantage: the smooth balls roll like little bearings on the filament itself. There is no perceptible wear or contamination risk.
Wiring all the parts — especially both battery contacts — into a single side of the enclosure indicated no flying wires between the two shells. This allowed me to glue wires in place, which in turn indicated much easier assembly (no pinched wires!) and a a lot more robust device overall.
There is a small amount of hysteresis from the attraction of the magnet to the ball link chain. The device requires a minor “tap” to shut off once it has turned on. This was pleasing but unintentional, and illustrates how closely physical design choices can affect operation.
Before creating the prototype I did a small proof-of-concept for a different idea: using a rolling ball tilt switch to sense orientation and activate the buzzer. These small devices use two metal balls inside a case to either close or open an electrical connection depending on orientation. regrettably the connection made is small, and they do not carry current very well. The buzzer emits only a faint, strangled sound with the power flowing directly through a rolling ball switch. This problem could be fixed by adding a lot more components to the design, but the rolling magnet and reed switch technique was chosen instead.
Video Tour
Warning: Audio consists of loud beeping
Sonuçlar
The new prototype was a success, and not just because it done its intended job in the expected way. It was a successful process because:
It continued to validate the basic premise: the printer itself doesn’t need to know it’s out of filament, so long as an operator is notified and has time to act.
It was able to be created cheaply and quickly.
Design changes due to lessons learned from the original prototype were successfully integrated.
Using the Iterative Prototyping Process
In prototyping Mister Screamer, I did the following to get the best results from an iterative approach:
Define the problem and the scope carefully. Make sure that the problem you think you have is the same one that actually exists. In part one of this project, I figured out that my problem wasn’t really that my printer didn’t have a filament monitor. My problem was that filament could run out unnoticed even if I was in the same room.
Design something that solves the observed problem, no a lot more and no less.
Test certain ideas with a proof-of-concept before committing them to a prototype.
Make the prototype as swiftly and cheaply as you feasibly can.
Test in real-world conditions. The prototype will probably fail or fall short in at least one way, and hidden problems will be forced to the surface. Make sure failure results in something being learned.
Use what was learned to refine the design.
Mister Screamer V2 satisfied all the requirements, but still yielded discoveries that could be used to improve a subsequent version. The greatest lesson learned was that this design is highly dependent on the layout of the 3D printer being used.
In my particular printer (a Raise3D N2) the filament spool is well away from the print area. Not only is there room for the device to hang from a spool, there isn’t any risk of the unit ending up somewhere troublesome when it falls. other 3D printers may have physical layouts that don’t allow Mister Screamer to work well. If the device dangles in the way of the print head, or can fall into the print area once filament runs out, that’s asking for trouble.
As it stands, Mister Screamer V2 does its job well enough to be reliably used for real work, even if its scope is focused generally on my own printer and needs. Ever-increasing improvements can be tempting to chase, but it’s rarely needed to iterate until a option is perfect. If a problem has been correctly identified and understood, it becomes much much easier to judge when the option is done.
The enclosure design for this version of Mister Screamer is available on GitHub.