RepRap проект - RepRap project

Все пластмассовые детали для машины справа были произведены машиной слева. Адриан Бойер (слева) и Вик Олливер (справа) - участники проекта RepRap.

В RepRap проект началась в Англия в 2005 году как Университет Бата инициатива по разработке недорогих 3д принтер который может печатать большинство собственных компонентов, но теперь в нем работают сотни сотрудников по всему миру.[1] RepRap - это сокращение от представительлицензирование рэппрототип идентификатора.

Как открытый дизайн, все дизайны, созданные в рамках проекта, выпускаются под лицензия на бесплатное программное обеспечение, то Стандартная общественная лицензия GNU.[2]

Из-за способности машины изготавливать некоторые из своих собственных частей, авторы предусмотрели возможность дешевых устройств RepRap, позволяющих производить сложные продукты без необходимости в обширной промышленной инфраструктуре.[3][4][5] Они предназначались для RepRap, чтобы продемонстрировать эволюция в этом процессе, а также для того, чтобы его число увеличивалось в геометрической прогрессии.[1][6] В предварительном исследовании утверждалось, что использование RepRaps для печати обычных продуктов приводит к экономической экономии.[7]

История

RepRap был основан в 2005 г. доктором Адриан Бойер, старший преподаватель кафедры машиностроение на Университет Бата в Англии. Финансирование было получено от Совет по инженерным и физическим наукам.

13 сентября 2006 года прототип RepRap 0.2 напечатал первую часть, идентичную его собственной, которая затем была заменена исходной частью, созданной на коммерческом 3D-принтере. 9 февраля 2008 года RepRap 1.0 "Darwin" изготовил по крайней мере один экземпляр из более чем половины своих быстро прототипируемых частей. 14 апреля 2008 года RepRap изготовил предмет для конечных пользователей: зажим для удержания iPod на приборную панель Форд Фиеста машина. К сентябрю того же года в разных странах было выпущено не менее 100 экземпляров.[8]

  • RepRap 0.1 строит объект

  • Первая часть, когда-либо сделанная RepRap для создания RepRap, изготовленная прототипом Zaphod, Вик Олливер (2006/09/13)

В апреле 2009 года электронные платы были произведены автоматически с помощью RepRap с использованием автоматизированной системы управления и системы сменной головки, способной печатать как пластик, так и проводящий припой. 2 октября 2009 года дизайн второго поколения, названный Mendel, напечатал свою первую часть. Форма Менделя напоминает треугольная призма а не куб. Mendel был завершен в октябре 2009 года. 27 января 2010 года Институт Форсайта объявила о присуждении «Премии Картика М. Гада за гуманитарные инновации» за разработку и создание улучшенного RepRap.[9]

31 августа 2010 года дизайн третьего поколения был назван Huxley. Это была миниатюра Менделя, занимавшая 30% оригинального объема печати. В течение двух лет RepRap и RepStrap строительство и использование были широко распространены в сообществах технологий, устройств и инженеров.[10]

В 2012 году первый успешный проект Delta, Росток, имел радикально другой дизайн. Последние использованные итерации OpenBeams, проволоки (обычно лески Dyneema или Spectra) вместо ремней и т. д., что также представляет некоторые из последних тенденций в RepRaps.[нужна цитата ]

В начале января 2016 года RepRapPro (сокращение от «RepRap Professional» и одно коммерческое подразделение проекта RepRap в Великобритании) объявила, что прекратит торговлю 15 января 2016 года. Причиной этого была перегрузка рынка недорогой 3D-рекламы. принтеры и невозможность расширения на этом рынке. RepRapPro China продолжает работать.[11]

  • Празднование 10-летия RepRap:
    Слева направо задний ряд: Бонни (первый сотрудник E3D), Торбьёрн Людвигсен (создатель Hangprinter ), Основатели E3D Online Дэйв Лэмб, Джошуа Роули и Санджай Мортимер, Крис Палмер (nophead Mendel 90), Кристиан, Клэр Дифацио.
    Слева направо передний ряд: Ронгшенг Чжан (RepRapPro China), Грег Холлоуэй (сменщик инструментов и BigBox), Рори (инженер E3D), Адриан Бойер, Мэри, Салли Бойер (директор RepRapLtd) и Ричард Хорн.

Аппаратное обеспечение

Поскольку проект был разработан доктором Бойером для поощрения эволюции, было создано множество вариаций.[12][13] Как Открытый исходный код В проекте дизайнеры могут вносить изменения и замены, но они должны разрешить повторное использование любых своих потенциальных улучшений другими.

Дизайн

Есть много дизайнов принтеров RepRap, в том числе:

Программного обеспечения

Адриан Бойер рассказывает о проекте RepRap на Poptech 2007

RepRap был задуман как полная система репликации, а не просто как часть оборудования. Для этого в систему включены системы автоматизированного проектирования (CAD) в виде 3D моделирование система и автоматическое производство (CAM) программное обеспечение и драйверы, которые преобразуют проекты пользователей RepRap в набор инструкций RepRap для создания физических объектов.

Первоначально для RepRap были разработаны две цепочки инструментов CAM. Первый, названный «RepRap Host», был написан на Ява ведущего разработчика RepRap Адриана Бойера. Второй, "Skeinforge",[14] был написан Энрике Пересом. Оба являются законченными системами для перевода компьютерных 3D-моделей в G-код, машинный язык, управляющий принтером.

Позже другие программы, такие как Slice3r, пронтерфейс,[15] Cura,[16] были созданы. Недавно прошивка Франклина[17] был создан, чтобы позволить принтерам RepRap использоваться для других целей, таких как фрезерование и обработка жидкостей.[18]

RepRap Прошивка (RRF) - еще одна популярная прошивка, используемая на платах Duet. Из-за природы прошивки с открытым исходным кодом люди сейчас работают над портированием RepRap Прошивка на платы Marlin как серия СКР.

Закрытый исходный код KISSlicer[19] и Repetier host[20] также используются.

Бесплатные программы трехмерного моделирования с открытым исходным кодом, такие как Блендер, OpenSCAD, и FreeCAD в сообществе RepRap предпочитают, но почти любую программу CAD или 3D-моделирования можно использовать с RepRap, если она может производить STL файлы (Sl3r также поддерживает .obj и .amf файлы). Таким образом, создатели контента используют любые инструменты, с которыми они знакомы, будь то коммерческие программы САПР, такие как SolidWorks и Autodesk AutoCAD, Autodesk Inventor, Autodesk 123D Design, Tinkercad, или же SketchUp вместе с бесплатное программное обеспечение.

Репликационные материалы

Замедленное видео модели робота (логотип Сделать журнал ) печатается с использованием FFF на Репрэп Фишер, принтер дельта-стиля.

RepRaps печатает объекты из АБС, Полимолочная кислота (PLA), Нейлон (возможно, не все экструдеры могут), HDPE, TPE и подобные термопласты.

Полимолочная кислота (PLA) обладает такими техническими преимуществами, как высокая жесткость, минимальное коробление и привлекательный полупрозрачный цвет. Он получен из растений и поддается биологическому разложению.

Механические свойства PLA и ABS, напечатанных RepRap, были протестированы и эквивалентны прочность на разрыв деталей, изготовленных на собственных принтерах.[21]

В отличие от большинства коммерческих машин, пользователям RepRap предлагается экспериментировать с материалами и методами и публиковать свои результаты. Таким образом были разработаны методы печати новых материалов (например, керамики). Кроме того, несколько RecycleBots были разработаны и изготовлены для преобразования пластиковых отходов, таких как контейнеры для шампуня и молочники, в недорогую нить RepRap.[22] Есть некоторые свидетельства того, что использование такого подхода распределенной утилизации лучше для окружающей среды. [23][24][25] и может быть полезно для создания "честная торговля нить ».[26]

Кроме того, продукты для 3D-печати сами по себе в момент потребления потребителем также оказались более безопасными для окружающей среды.[27]

Проект RepRap выявил поливиниловый спирт (PVA) в качестве потенциально подходящего материала подложки для дополнения процесса печати, хотя массивные выступы могут быть получены путем экструзии тонких слоев основного материала для печати в качестве опоры (впоследствии они удаляются механически).

Печать электроники - основная цель проекта RepRap, чтобы он мог печатать собственные печатные платы. Было предложено несколько методов:

  • Металл Вуда или же Металл поля: металлические сплавы с низкой температурой плавления для включения электрических цепей в деталь при ее формовании.
  • Полимеры с серебряным / углеродным наполнением: обычно используются для ремонта печатных плат и рассматриваются для использования в качестве электропроводящих дорожек.[28]
  • Прямая экструзия припоя[29]
  • Токопроводящие провода: можно уложить деталь из катушки в процессе печати.

Используя МИГ сварщик как печатающая головка RepRap дельтабот этап может использоваться для печати металлов, таких как стали.[30][31]

Концепция RepRap также может быть применена к фрезерному станку.[32] и чтобы лазерная сварка.[33][34]

Строительство

Хотя цель проекта состоит в том, чтобы RepRap мог в ближайшее время автономно создавать многие из своих собственных механических компонентов, используя достаточно низкоуровневые ресурсы, некоторые компоненты, такие как датчики, шаговые двигатели и микроконтроллеры еще не могут быть изготовлены с использованием технологии 3D-печати RepRap и поэтому должны производиться независимо. План состоит в том, чтобы приблизиться к 100% репликации серии версий. Например, с самого начала проекта команда RepRap исследовала различные подходы к интеграции электропроводящих сред в продукт. Это позволило бы включить соединительная проводка, печатные платы, и возможно моторы в продуктах RepRapped. Изменения в природе экструдированных, электропроводящих сред могут производить электрические компоненты с различными функциями от чистых проводящих дорожек, как это было в 1940-х годах, когда производилось оборудование для изготовления электронных схем (ECME) с распылительной схемой. Джон Саргроув. Связанный подход печатная электроника. Другой невоспроизводимый компонент - стержни с резьбой для линейных перемещений. Текущая область исследований - использование реплицированных Связи Сарруса заменить их.[35]

Участники проекта

«Основная команда» проекта[36] включает:

Цели

Видео RepRap печати объекта

Заявленная цель проекта RepRap - создать чистое самовоспроизводящееся устройство не ради него самого, а, скорее, для того, чтобы передать его в руки людям в любой точке планеты с минимальными затратами капитала, настольное производство система, которая позволит человеку изготавливать многие из артефактов, используемых в повседневной жизни.[1] С теоретической точки зрения проект призван доказать гипотезу о том, что "быстрое прототипирование и технологии прямого письма достаточно универсальны, чтобы их можно было использовать для создания универсальный конструктор фон Неймана ".[37]

Приложения для образования

По мнению некоторых ученых, технология RepRap имеет большой потенциал в образовательных приложениях.[38][39][40] RepRaps уже использовался для образовательной мобильной робототехнической платформы.[41] Некоторые авторы утверждают, что RepRaps предлагают беспрецедентную «революцию» в КОРЕНЬ образование.[42] Доказательствами являются как низкая стоимость быстрое прототипирование студентами, а изготовление недорогого качественного научного оборудования из открытое оборудование формирование дизайна лаборатории с открытым исходным кодом.[4][5]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б c Jones, R .; Haufe, P .; Продает, E .; Иревани, П .; Olliver, V .; Palmer, C .; Бойер, А. (2011). "Reprap - быстро воспроизводящийся прототип". Роботика. 29 (1): 177–191. Дои:10.1017 / s026357471000069x.
  2. ^ "RepRapGPLLicence - RepRap".
  3. ^ Пирс, Джошуа М .; Моррис Блэр, Кристина; Laciak, Kristen J .; Эндрюс, Роб; Носрат, Амир; Зеленика-Зовко, Ивана (2010). "Трехмерная печать соответствующих технологий с открытым исходным кодом для самостоятельного устойчивого развития". Журнал устойчивого развития. 3 (4). Дои:10.5539 / jsd.v3n4p17.
  4. ^ а б Пирс, Джошуа М (2012). «Создание исследовательского оборудования с использованием бесплатного оборудования с открытым исходным кодом». Наука. 337 (6100): 1303–1304. Bibcode:2012Научный ... 337.1303П. Дои:10.1126 / science.1228183. PMID  22984059. S2CID  44722829.
  5. ^ а б Дж. М. Пирс, Лаборатория с открытым исходным кодом: как создать собственное оборудование и снизить затраты на исследования, Эльзевир, 2014.
  6. ^ Селлс, Э., Смит, З., Байлард, С., Бойер, А., и Олливер, В. (2009). Reprap: воспроизводящийся быстрый прототип: максимальная настраиваемость за счет выбора средств производства. Справочник по исследованиям в области массовой настройки и персонализации.
  7. ^ Wittbrodt, B.T .; Glover, A.G .; Laureto, J .; Anzalone, G.C .; Oppliger, D .; Irwin, J.L .; Пирс, Дж. М. (2013). «Экономический анализ жизненного цикла распределенного производства с 3-D принтерами с открытым исходным кодом» (PDF). Мехатроника. 23 (6): 713–726. Дои:10.1016 / j.mechatronics.2013.06.002. http://digitalcommons.mtu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1048&context=materials_fp
  8. ^ Мэтью Пауэр (2008-09-23). «Механическое поколение §». Seedmagazine. Получено 2010-06-04.
  9. ^ «Призы Гада». человечество +. Получено 25 апреля 2011.
  10. ^ "Ingeniøren". Ingeniøren media. 2012-09-26. Получено 2012-09-26.
  11. ^ «RepRap Professional Ltd. закрывается». 6 января 2016 г.
  12. ^ Семейное древо RepRap
  13. ^ Чулилла, Дж. Л. (2011). «Кембрийский взрыв популярной 3D-печати». Международный журнал интерактивных мультимедиа и искусственного интеллекта. 1: 4.
  14. ^ Skeinforge
  15. ^ "Pronterface, Pronsole и Printcore: хост-программа для 3D-печати на чистом Python - kliment / Printrun". 2018-12-24.
  16. ^ "Ultimaker Cura: передовое программное обеспечение для 3D-печати, стало доступным | Ultimaker".
  17. ^ Github скачать https://github.com/mtu-most/franklin
  18. ^ «Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления движением и обработкой трехмерных изображений». Журнал открытого программного обеспечения для исследований. 4. 2016. Дои:10,5334 / jors.78.
  19. ^ «KISSlicer».
  20. ^ "Документация Repetier-Host".
  21. ^ Tymrak, B.M .; Kreiger, M .; Пирс, Дж. М. (2014). «Механические свойства компонентов, изготовленных на 3-D принтерах с открытым исходным кодом в реальных условиях окружающей среды». Материалы и дизайн. 58: 242–246. Дои:10.1016 / j.matdes.2014.02.038.
  22. ^ Бахлер, Кристиан; ДеВуоно, Мэтью; Пирс, Джошуа М. (2013). «Распределенная переработка полимерных отходов в сырье RepRap». Журнал быстрого прототипирования. 19 (2): 118–125. Дои:10.1108/13552541311302978.
  23. ^ Крейгер, М., Анзалоне, Г. К., Малдер, М. Л., Гловер, А., и Пирс, Дж. М. (2013). Распределенная переработка постпотребительских пластиковых отходов в сельской местности. Библиотека онлайн-материалов MRS, 1492, mrsf12-1492. открытый доступ
  24. ^ Важность Lyman Extruder, Filamaker, Recyclebot и Filabot для 3D-печати В архиве 2014-03-18 в Wayback Machine - VoxelFab, 2013.
  25. ^ М. Крейгер, Г. К. Анзалоне, М. Л. Малдер, А. Гловер и Дж. М. Пирс (2013). Распределенная переработка постпотребительских пластиковых отходов в сельской местности. Библиотека онлайн-материалов MRS, 1492, mrsf12-1492-g04-06 DOI: 10.1557 / opl.2013.258. открытый доступ
  26. ^ Feeley, S. R .; Wijnen, B .; Пирс, Дж. М. (2014). «Оценка потенциальных стандартов справедливой торговли для этической нити для трехмерной печати». Журнал устойчивого развития. 7 (5): 1–12. Дои:10.5539 / jsd.v7n5p1.
  27. ^ Крейгер, Меган; Пирс, Джошуа М. (2013). «Анализ жизненного цикла окружающей среды распределенной трехмерной печати и обычного производства полимерных продуктов». ACS Устойчивая химия и инженерия. 1 (12): 1511–1519. Дои:10.1021 / sc400093k.
  28. ^ Саймон Дж. Ли, Роберт Дж. Брэдли, Кристофер П. Перселл, Дункан Р. Биллсон, Дэвид А. Хатчинс Простой недорогой проводящий композитный материал для 3D-печати электронных датчиков
  29. ^ Блог RepRap 2009 посетил 26.02.2014
  30. ^ Недорогой способ распечатать металлические детали - Нью-Йорк Таймс
  31. ^ Анзалоне, Джеральд С.; Ченлун Чжан; Wijnen, Bas; Сандерс, Пол Дж .; Пирс, Джошуа М. (2013). "Недорогой металлический трехмерный принтер с открытым исходным кодом". Доступ IEEE. 1: 803–810. Дои:10.1109 / ACCESS.2013.2293018.
  32. ^ Костакис, В., и Папахристу, М. (2013). Одноранговое производство и цифровое изготовление на базе Commons: случай фрезерно-фрезерной машины для 3D-печати на основе RepRap. Телематика и информатика.
  33. ^ http://www.appropedia.org/Open-source_laser_system_for_polymeric_welding
  34. ^ Лаурето, Джон; Дессиатун, Сергей; Охади, Майкл; Пирс, Джошуа (2016). «Система лазерной сварки полимеров с открытым исходным кодом: разработка и определение характеристик линейных многослойных сварных швов полиэтилена низкой плотности». Машины. 4 (3): 14. Дои:10.3390 / машины 4030014.
  35. ^ «Я, репликатор». Новый ученый. 29 мая 2010 г.
  36. ^ «Основная команда - кто мы» В архиве 2013-04-06 в Wayback Machine, reprap.org/wiki
  37. ^ "RepRap - проект быстрого прототипирования репликации, IdMRC" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-04-06. Получено 2007-02-19.
  38. ^ Шелли, Челси; Анзалоне, Джеральд; Wijnen, Bas; Пирс, Джошуа М. (2015). «Технологии трехмерной печати с открытым исходным кодом для образования: внедрение аддитивного производства в класс». Журнал визуальных языков и вычислений. 28: 226–237. Дои:10.1016 / j.jvlc.2015.01.004.
  39. ^ Груйович, Н., Радович, М., Каневац, В., Борота, Дж., Груйович, Г., и Дивац, Д. (2011, сентябрь). Технология 3D-печати в образовательной среде. В 34-й Международной конференции по технологии производства (стр. 29-30).
  40. ^ Меркури, Р., Мередит, К. (2014, март). Образовательное предприятие в области 3D-печати. В конференции Integrated STEM Education Conference (ISEC), 2014 IEEE (стр. 1-6). IEEE.
  41. ^ Гонсалес-Гомес, Дж., Валеро-Гомес, А., Прието-Морено, А., и Абдеррахим, М. (2012). Новая мобильная роботизированная платформа с открытым исходным кодом для 3D-печати для образования. В Достижения в области автономных мини-роботов (стр. 49-62). Springer Berlin Heidelberg.
  42. ^ Дж. Ирвин, Дж. М. Пирс, Д. Опплингер и Г. Анзалоне. Революция RepRap 3-D принтеров в образовании STEM, 121-я ежегодная конференция и выставка ASEE, Индианаполис, Индиана. Бумага ID № 8696 (2014).

Рекомендации

внешняя ссылка