9999円以下で、3Dプリンターを自作するプロジェクト

激安な3Dプリンターは、検索すると 8100円というのがあるようです。101Hero というのがKickStarter であります。

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普通に安いパーツを寄せ集めて作るだけでも、前回試算したときには1万円以下で作れるんじゃないかと思いました。そこで、現在 CNC ルータを作っていますが、その後のプロジェクトとして、「世界1激安で高品質な3Dプリンターを自作する」「9999円以内で作るDIY 3Dプリンター」ってのをやってみたいと思います。

 

とにかく1台3Dプリンターさえあれば、CNC は自作でき、プロッターやレーザーカッターの結合パーツも作れます。

CNC ルータ、レーザーカッター、プロッター、3D プリンターのどれを最初に買うとしたら、迷わず3Dプリンターで、あとのは自作するという道が開けます。たぶん、DIYな方に一番必要なマシンだと思います。実際、簡単にパーツが作れるので面白いんですよね。

 

自分が買うときは、中華の安い3Dプリンターを検討していたのですが2万ちょいしたのと、組み立てるのが面倒だったので、結局、スチール製と半組み立て済みというのに引かれて、Wanhao i3 を買ったのですが、価格は約4万ちょい。

 

もうすこし、お手軽に手が出せるようなの価格帯のモノがあって、自作の前例みたいなのがあればこれから購入、またはDIYしてみようとしている人の背中を押せるんじゃないかと思い、このプロジェクトをはじめてみようと思います。

 

できれば、組み立て済みも販売して、組み立ての詳細説明なWEBなんかがあればより手が出しやすいかもしれません。

 

3Dプリンターは、CNCよりもXYZ軸の剛性は低くて良いので、自作しやすく、そしてXYZ軸(ステップモーターを含めて)と筐体が全体コストの半部以上を占めます。ので、アイデア次第では安く、高品質なものも作れるのではと。

制御ボードは、汎用品の RAMPS(ステップモータドライバ x 5) + Mega 2560 R3 + LCDで、これの合計は約2700円ほどです。

 

XYZ 軸を作るのに必要なメカ部分とステップモーターを中古で用意することで、かなりお値打ちに作れるはずで、まずは自分用にもう一台、作ってみようと思っています。

 

コンセプトや仕様はまとめると以下な感じですかね。

・安い(目標1万以下)

・中華の半組み立てな、wanhao i3 程度の品質が出せる。可能であればもっと品質良く。

・PLAだけで良しとして、ヒートベットはオプション(800円)

・ステップモーターは中古を使う

・corexy 機構

・xyzの稼動部は、D-Slot予定

・造形エリアは、200mm x 200mm x 200mm

・押し出し機は、稼動軸分離式

・ヒートヘッド(ホットエンド)は、V6 Typeで、E3Dの clone

・LCDは、LCD2004 か、コストが許すならLCD 12864(大きいやつ)

 

ということで、とりあえず以下の6点をゲット。3,227円

1pcs-RAMPS-1-4-3D-printer-control-panel-printer-Control-Reprap-MendelPrusa 5Pcs-Reprap-Stepper-Driver-A4988-Stepper-Motor-Driver-Module-Heat-Sink A4988-Stepper-Driver-Heatsink-For-Reprap-3D-Printer-1 HTB1hA9BPFXXXXXyapXXq6xXFXXX5 HTB1MwyLNVXXXXXNXXXXq6xXFXXXV HTB1QzNeJpXXXXahXXXXq6xXFXXXv HTB1xp5DPFXXXXcEaXXXq6xXFXXXT 1M-PTFE-Tube-Teflon-PiPe-to-J-head-hotend-RepRap-Rostock-Bowden-Extruderfor-E3D-V5-V6

 

現在までのパーツ代合計(送料込)

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RAMPS 1.4                                        —–> 436円

Stepper Driver A4988 x 5pcs               —–> 500円

J-head Hotend Extruder Kit For E3D V6 —–> 513円

Mega 2560 R3                                   —–> 872円

RAMPS 1.4 コンパネ (LCD 12864)         —–> 807円

Teflonチューブ 1m ( ID2mm OD4mm)   —–>   99円

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3,227円

残 6,773円

 

安いパーツでも、寄せ集めればそれなりに値段はしますね。

RAMPS は、Kit とバラでどちらが安いか、あれこれ見ていましたが、バラのほうがお値打ちでした。Mega 2560は裏が白くてこれは旧タイプの純正品じゃないかと思いますが、来てみないとわかりません。LCDは、小さなタイプ2004 LCD のもあるんですが、値段は変わらないので大きなタイプのにしてみました。

RAMPSとMega 2560 基板以外だと、MELZI という基板があります。これは、Wiki によれば、チップにATMEGA1284Pがのって、ステップモータドライバ(A4988)も4つ載っているオールインワンボードです。wanhao i3 の基板もこれですので、当初検討していましたが、1830円が最安値で、基板のパーツが壊れても単体で交換が可能な RAMPS と MEGAの組み合わせにしました。

 

ホットエンドは、E3D V6 タイプのクローン品ですが、ファンも付いて一式のセットです。ノズル径は、0.4mm の E3d M6 のノズルのようです。今使っているノズルとは先が尖っていて、少し形状が違います。稼動軸上に押し出し機を載せない構造にしますので、より小さなステップモータでXY軸が動かせるのではと考えています。

 

残り6700円で、電源、ステップモーターと筐体と押し出し機などを作る感じです。余れば、ヒートベッドも考えてみたいと思います。

ざっと、試算しますと以下です。

・電源12V 15A~20A・・・1500円くらい

・ステップモータ4つか、5つ・・・オリジナルマインドさんで予定 380円 x 5 + 送料(680円)=2580円

これで約4000円なのであと、2700円以内で筐体です。

・D-SLOT 5つ(ベアリング+ボルトナット)約1000円

・1700円で筐体アルミフレーム

・GT2 ベルト 6mm 5m 550円とかプーリーとか。リミットスイッチやファン

 

結構ぎりぎりか、オーバーしそうですね。筐体の作り方と、ステップモーターの数がキーポイントになりそうです。

Z軸のモータを1つで、うまく稼動させる方法を考えないといけなさそうです。電源はヒートベットを無視すればもっと小さくてもいけそうです。D-SLOTは、XY軸に最低3つ、Z軸に2つで5つ。ここに使うアルミフレームは最低5本。

筐体はキューブ方にするのであれば、6面分の板材。

 

以下のような構造も悪くないかもです。これはデュアルヘッドですね。今回はコストの関係でデュアル化はしませんが、いつか2つあるのも、作ってみたいです。

3dprinter

9999円以下で作るDIY 3Dプリンターその2

フィラメントの押し出し機(エクストルーダー)を作るため、ドライブギヤをゲットしました。時間限定で65円だったのでぽちっておきました。

MK8

ボアは、5mm です。MK7 のタイプと、MK8のタイプがありましたが、MK8 にしてみました。ベアリングと組み合わせて、以下のようなものを作ります。ベアリングは以下のは608タイプなので、参考に自作予定です。内径が4mmの継ぎ手は、何にしようか選考中です。これのキーワードは、「4mm BSP Push Fitting」とか「Bowden」です。

Compact_Bowden_Extruder__direct_drive_1_75mm_by_schlotzz_-_Thingiverse

良く探してみると、1Mの PTFEチューブと継ぎ手がセットになったものがありましたので、以下をゲット。

HTB14.TZMpXXXXayXpXXq6xXFXXX8 継ぎ手だけでよければ、以下のようなのものもありました。

HTB1iJ8dOXXXXXaqXFXXq6xXFXXXj

現在までのパーツ代合計(送料込)

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RAMPS 1.4                                        —–> 436円

Stepper Driver A4988 x 5pcs               —–> 500円

J-head Hotend Extruder Kit For E3D V6 —–> 513円

Mega 2560 R3                                   —–> 872円

RAMPS 1.4 コンパネ (LCD 12864)         —–> 807円

Teflonチューブ 1m ( ID2mm OD4mm)   —–>   99円 計上取り消し

チューブと継ぎ手セット                        —–> 121円 ★今回買ったもの

MK8 ドライブギヤ                               —–>   65円 ★今回買ったもの

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3,314円

残 6,686円

 

購入・調達予定

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ステップモーター(ただいま、選考中。280円のにしようかと)

電源

アルミフレーム(D-Slotスロット用)

筐体の構造用 ビールケース大瓶のを検討

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ベアリングは溝があるタイプの625 を使う予定。価格はまだ計上していません。スプリングは、自作か買うか迷い中。

 

ビールケースは大瓶のがサイズ的によさそうです。450mm x 350mm x 300mm (横・縦・高)

酒屋さんで、250円くらいで売ってくれるようで候補にしています。オフロードバイクのメンテ用に使っていますが、今回は3Dプリンターの筐体用に、中をくりぬいて使ってみようかと。バイク乗せても大丈夫なので、くりぬいても結構丈夫なはずです。

beercase

どうやって使うかは、別途検討するとして、これでスロット用のアルミフレームだけであとはケースに付けるパーツを作ればコスト削減です。

9999円以下で作るDIY 3Dプリンターその3

さて、あと残り金額 6,686円以内でステップモーター、電源、アルミフレームや筐体などを調達する必要があります。

まず、ステップモーターがないと話になりません。

 

今回もオリジナルマインドさんで目を皿のようにして選考。もちろん、1000円未満です。前回は、480円の日本電産サーボ 2相ステッピングモータ KH42KM2-802を選択したのですが、今回はそれほどトルクも必要はないので、もっと安いのに注目!

ステッピングモーター___ORIGINALMIND_オリジナルマインド

180円が最安値ですが、ステップ角がわからないので今回は見送り。

注目は、丸型の2つ。35492-1日本サーボ 2相ステッピングモーター KA50HM1-551

これは、ステップ角が0.9度です。安いのはコネクターが無いからだと思います。

もうひとつも同じ系統の 以下。

44624-1

 

日本電産サーボ 2相ステッピングモータ KA50HM1-552

こちらも、ステップ角は0.9度です。こっちはコネクター付き。

ka_pdf 違いは、巻き線の太さにあるようです。前者のほうが抵抗が少なく1.66Vで2A という仕様。静止トルクは同じです。

特性に違いがあり、1/16 ステップで動かしたときのトルクは前者の551 のほうが上です。

ka_pdf (1)

もうこれは、コネクタがないですが280円のにしようかと思います。500円の差額は後半の部品調達に有利になるはずです。コネクタは、直結するなどしてつければいいので5個調達しました。

1,400円+送料680円=2,080円

1つあたり、416円です。

単体だと一番お金が掛かっていますね。猛烈に安いんですが、1万円3Dプリンターの1/5の価格です。4個でもできるかもしれませんが、z軸は、メカ的に2つ使ったほうが良さそうですので。

 

今回の購入は安さで優先でしたが、思いのほか最安値付近のものにステップ角0.9度がありました。

ステップ角は、1.8度より0.9度のほうが細かく回ります。360/0.9=400パルス で、1/16 ステップで設定するので、6400パルスで1回転です。結構細かく制御できそうですね。1.8度の倍の解像度があるということですので、理論上は綺麗に出力するはずです。

 

現在までのパーツ代合計(送料込)

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RAMPS 1.4                                        —–> 436円

Stepper Driver A4988 x 5pcs               —–> 500円

J-head Hotend Extruder Kit For E3D V6 —–> 513円

Mega 2560 R3                                   —–> 872円

RAMPS 1.4 コンパネ (LCD 12864)         —–> 807円

チューブと継ぎ手セット                        —–> 121円

MK8 ドライブギヤ                               —–>   65円

ステップモーター x 5                           —–> 2080円 ★今回買ったもの

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5,394円

残 4,606円

購入・調達予定

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電源

アルミフレーム(D-Slotスロット用)

筐体の構造用 ビールケース大瓶のを検討

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さぁ、あと4600円でどこまでがんばれるでしょうか。現在のところスペック的には、wanhao i3に負けない数値が出ています。

ステップモーター到着

オリジナルマインドさんから、ステップモーターが到着。

日本サーボ 2相ステッピングモーター KA50HM1-551

IMGP1254

綺麗です。IMGP1255

丸型がかわいいです。

S20170301_004

純粋な日本製でしょうか。

IMGP1256

コネクタはありません(ので280円)この安さに惹かれました。

S20170301_003

molex の型番はわかっているのですが、2mm ピッチのソケットで代用するか、考え中。端子が細長いんですね。

IMGP1257

前回のモータと比較。

IMGP1258

M3 ボルトの穴も綺麗です。

S20170301_005

20TのGT2 プーリーを付けるとこんな感じ。3Dデータがないので採寸しておきます。5.73mm は M3 ボルトの穴の深さです。

IMGP1259

50mm 径です。

IMGP1260

いや、すばらしいですね。これが、5つで2000円(1,400円+送料680円=2,080円)とは。オリジナルマインドさんありがとー。

 

さぁ、あと4600円以内で以下を作る必要があります。

 

■XYZ 構造を4600円以内 のメモ

・2020の350mm が5本 = 172 * 5 = 860

  corexy で 3本、Z軸で2本

・625溝ベアリング 3×5 = 15個@60 = 975

・5m GT2 belt \512
・GT2 20T Pully x3 \343
・corexy 32T プリント用Pully のベアリング 625 x 8 @35 = \280

・ビールケース大瓶 250円
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残 \1474

電源は、Junkかなー。そうすれば、ホットプレート(726円)もいけるかも。

稼動軸は、8mmシャフト(350mmが500円)+筒ベアリング(60円x2)より今考えている構想のほうが、安くはできそう。

Z軸は台形ネジも考えましたが、ベルト駆動のほうが安そうなのでこのあたりも考えないとです。

 

フィラメント代や、ボルト代などは考慮していません。これも考慮しないとですね。

XH2.54 Terminal をステップモーターの端子に

ステップモーターのコネクターがないので、端子なんかないかなとパーツ箱を漁っていたら、XH2.54 Terminalのメス端子がちょうど良さそうでした。

S20170303_001

これは、200pcs で何かのコネクターを買ったときのやつです。1個、1円くらいのものです。6 x 5 = 30個分の30円を費用計上しておくことに。

S20170303_002

方向を固定して3Dプリンターでコネクターを作ることにします。

S20170303_003

 

現在までのパーツ代合計(送料込)

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RAMPS 1.4                                        —–> 436円

Stepper Driver A4988 x 5pcs               —–> 500円

J-head Hotend Extruder Kit For E3D V6 —–> 513円

Mega 2560 R3                                   —–> 872円

RAMPS 1.4 コンパネ (LCD 12864)         —–> 807円

チューブと継ぎ手セット                        —–> 121円

MK8 ドライブギヤ                               —–>   65円

ステップモーター x 5                           —–> 2080円

XH2.54 Terminal x 30 個                    —–>   30円 ★今回計上したもの

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5,424円

残 4,576円

 

購入・調達予定

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・電源 (ジャンクを予定)0円

・アルミフレーム(D-Slotスロット用)

2020の350mm が5本 = 172 * 5 = 860円

1515 のフレーム(HFS3-1515)150 x 5 = 725円

・Dスロット用 625 タイプの溝付きベアリング

3個 x 5set = 15 @65 = 975円

品質を落とせば、V623ZZ 3x12x4mm のスチールベアリング 15 x @32 = 480円

・5m GT2 belt 512円

・GT2 20T Pully x3 343円

ステップモータのドライブ用

・corexy 32T プリント用Pully のベアリング

625タイプ x 8 @35 = 280円

・筐体の構造用 ビールケース大瓶のを検討 250円ほどらしい

・ボルト、ナット代の計上

・フィラメント代の計上

・ステップモーターなど配線ワイヤー

・フィラメントのクーリングファン

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金額ついたものを合計 3220円(残1356円)

 

細かいのが積み重なると結構しますね。品質を落とせば、630円浮きます。が、フレームを1515 にするのはいいとしても、ベアリングの質を落とすと、プリントに響きそうです。どのくらい落ちるかはテストしてみないとですね。

 

フレームは、ミスミのグリーンフレームSというのがあり、これが350mm で 73円で、これが使えれば365円になります。または、グリーンフレームS SSスロットが同じ長さで、119円です。

こんな感じのやつですが、普通のベアリングを挟んで出来ないかなと考えたりしています。

グリーンフレーム_

ちょっと検討しましたが、溝は4mm じゃないとはまらず、また4mmだと左右にぶれるので、3点支持か4点支持しないとだめで、スマートにやるなら特殊なタイヤを旋盤かプリントしないときつそうです。プリントだと正確な厚みは出せないので、旋盤ですが、旋盤道具がないので、今回はパスですね。うーん、旋盤ほしいぞ。グリーンフレーム

微妙。

グリーンフレーム_ のコピーグリーンフレームS__カット品_|SUS|MISUMI-VONA【ミスミ】

ミスミのグリーンフレーム、サンプルが到着

先着500名に無料サンプルを配っていたので、申し込みしておきました。それが到着。

P1300008

外寸28mmタイプのサンプルです。前回検討していたのは、外寸19㎜のフレームのグリーンフレームS というやつです。

P1300007

想像より、がっちり固定されています。

P1300009

ボルト一本で固定できるのは考えましたね。これは便利です。

P1300011

このようにツメでクランプして固定する構造です。

 

このツメ上のフレーム部分に注目してみました。

S20170321_001

625 ベアリングに溝が切ってあるタイプを当ててみると、ちゃんとひっかかります。少し角度を変えて、上下180度で挟み込む感じでも大丈夫そうです。

S20170321_002

これだけひっかかれば、3個のベアリングで挟み込めます。グリーンフレームのS でもこのでっぱりはさほど変わらないはずなので、350mm が73 円で買えますから、1本のスロットは最安値ですみそうです。

 

9999円の3Dプリンターのスロット用に採用する方向で検討します。