stringtranslate.com

РепРэп

Все пластиковые детали для машины справа были произведены машиной слева. Адриан Бойер (слева) и Вик Олливер (справа) являются участниками проекта RepRap.

RepRap (сокращение от replicating rapid prototyper ) — проект по разработке недорогих 3D-принтеров , которые могут печатать большинство своих собственных компонентов. Как открытые проекты , все проекты, созданные в рамках проекта, выпускаются под лицензией свободного программного обеспечения , GNU General Public License . [1]

Благодаря способности этих машин изготавливать некоторые из своих собственных деталей, авторы предвидели возможность создания дешевых единиц RepRap, позволяющих производить сложные продукты без необходимости в обширной промышленной инфраструктуре. [2] [3] [4] Они намеревались, чтобы RepRap продемонстрировал эволюцию в этом процессе, а также чтобы его количество увеличивалось в геометрической прогрессии. [5] [6] Предварительное исследование утверждало, что использование RepRaps для печати обычных продуктов приводит к экономической экономии. [7]

Проект RepRap стартовал в Англии в 2005 году как инициатива Университета Бата , но сейчас в нем участвуют сотни участников по всему миру. [5]

История

RepRap 0.1 создание объекта
Первая деталь, когда-либо созданная RepRap для создания RepRap, изготовленная прототипом Зафода, Вик Олливер (2007-09-13)
Празднование 10-летия RepRap

RepRap был основан в 2005 году Адрианом Бойером , старшим преподавателем машиностроения в Университете Бата в Англии. Финансирование было получено от Научно-исследовательского совета по инжинирингу и физическим наукам .

13 сентября 2006 года прототип RepRap 0.2 напечатал первую деталь, идентичную его собственной, которая затем была заменена на оригинальную деталь, созданную на коммерческом 3D-принтере. 9 февраля 2008 года RepRap 1.0 «Darwin» изготовил по крайней мере один экземпляр более половины своих быстро прототипированных деталей. 14 апреля 2008 года RepRap изготовил изделие для конечного пользователя: зажим для крепления iPod к приборной панели автомобиля Ford Fiesta . К сентябрю того же года в разных странах было произведено по крайней мере 100 экземпляров. [8] 29 мая 2008 года Darwin добился самовоспроизводства, сделав полную копию всех своих быстро прототипированных деталей [9] (которые составляют 48% всех деталей, за исключением креплений). Пару часов спустя «детская» машина изготовила свою первую деталь: натяжитель ремня ГРМ.

В апреле 2009 года электронные платы были произведены автоматически с помощью RepRap, используя автоматизированную систему управления и сменную головку, способную печатать как пластиком, так и проводящим припоем. 2 октября 2009 года второе поколение конструкции, названное Mendel, напечатало свою первую часть. Форма Mendel напоминает треугольную призму, а не куб. Mendel был завершен в октябре 2009 года. 27 января 2010 года Foresight Institute объявил «Премию Картика М. Гады за гуманитарные инновации» за проектирование и создание улучшенного RepRap. [10]

31 августа 2010 года дизайн третьего поколения был назван Хаксли. Это была миниатюра Менделя с 30% от первоначального объема печати. ​​В течение двух лет создание и использование RepRap и RepStrap получили широкое распространение в технологических, гаджетных и инженерных сообществах. [11]

В 2012 году первый успешный проект Delta, Rostock, имел радикально иную конструкцию. В последних итерациях использовались OpenBeams, провода (обычно лески Dyneema или Spectra) вместо ремней и т. д., что также представляло некоторые из последних тенденций в RepRaps. [ необходима цитата ]

В начале января 2016 года RepRapPro (сокращение от «RepRap Professional» и одно из коммерческих подразделений проекта RepRap в Великобритании) объявила, что прекратит свою деятельность 15 января 2016 года. Причиной послужила перегруженность рынка недорогих 3D-принтеров и невозможность расширения на этом рынке. RepRapPro China продолжает свою деятельность. [12]

Аппаратное обеспечение

Поскольку проект был разработан Боуэром для поощрения эволюции, было создано множество вариаций. [13] [14] Поскольку это проект с открытым исходным кодом , дизайнеры могут свободно вносить изменения и замены, но они должны разрешать другим повторно использовать любые из своих потенциальных улучшений.

Существует множество конструкций принтеров RepRap, в том числе:

Программное обеспечение

Эдриан Бойер рассказывает о проекте RepRap на Poptech 2007

RepRap был задуман как полноценная система репликации, а не просто часть оборудования. Для этого система включает в себя автоматизированное проектирование (CAD) в форме системы 3D-моделирования и программное обеспечение автоматизированного производства (CAM) и драйверы, которые преобразуют проекты пользователей RepRap в набор инструкций для RepRap для создания физических объектов.

Первоначально для RepRap были разработаны две цепочки инструментов CAM. Первая, названная «RepRap Host», была написана на Java ведущим разработчиком RepRap Адрианом Бойером. Вторая, «Skeinforge», [15] была написана Энрике Пересом. Обе представляют собой полноценные системы для перевода 3D-моделей компьютера в G-код , машинный язык, управляющий принтером.

Позже были созданы другие программы, такие как Slic3r и Cura . Недавно была создана прошивка Franklin, позволяющая использовать принтеры RepRap для других целей, таких как фрезерование и обработка жидкостей. [16]

Бесплатные и открытые программы 3D-моделирования, такие как Blender , OpenSCAD и FreeCAD , являются предпочтительными в сообществе RepRap, но с RepRap можно использовать практически любую программу САПР или 3D-моделирования, если она может создавать файлы STL (Slic3r также поддерживает файлы .obj и .amf ). Таким образом, создатели контента используют любые инструменты, с которыми они знакомы, будь то коммерческие программы САПР, такие как SolidWorks и Autodesk AutoCAD , Autodesk Inventor , Tinkercad или SketchUp вместе с бесплатным программным обеспечением .

Материалы для репликации

Покадровая съемка модели робота (логотип журнала Make ), печатаемой с использованием технологии FFF на дельта-принтере RepRap Fisher.

RepRaps печатает объекты из АБС , полимолочной кислоты (ПЛА), нейлона (возможно, не все экструдеры это могут), HDPE , TPE и подобных термопластиков .

Механические свойства PLA и ABS, напечатанных с помощью RepRap, были протестированы и эквивалентны прочности на разрыв деталей, изготовленных с помощью фирменных принтеров. [17]

В отличие от большинства коммерческих машин, пользователи RepRap могут экспериментировать с материалами и методами, а также публиковать свои результаты. Методы печати новых материалов (например, керамики) были разработаны таким образом. Кроме того, было разработано и изготовлено несколько RecycleBots для переработки пластиковых отходов, таких как контейнеры для шампуня и молочные кувшины, в недорогую нить RepRap. [18] Есть некоторые свидетельства того, что использование этого подхода распределенной переработки лучше для окружающей среды [19] [20] [21] и может быть полезным для создания « нити справедливой торговли ». [22]

Кроме того, было доказано, что 3D-печатная продукция на этапе потребления более безопасна для окружающей среды. [23]

Проект RepRap определил поливиниловый спирт (ПВА) как потенциально подходящий материал-подложку для дополнения процесса печати, хотя можно получить массивные нависания путем экструзии тонких слоев первичного печатного носителя в качестве подложки (они впоследствии механически удаляются).

Печать электроники является основной целью проекта RepRap, чтобы он мог печатать свои собственные печатные платы. Было предложено несколько методов:

Используя сварочный аппарат MIG в качестве печатающей головки, платформу RepRap deltabot можно использовать для печати металлами, такими как сталь . [26] [27]

Концепция RepRap может быть также применена к фрезерному станку [28] и к лазерной сварке . [29]

Строительство

Хотя цель проекта заключается в том, чтобы RepRap мог в скором времени автономно конструировать многие из своих собственных механических компонентов, используя довольно низкоуровневые ресурсы, несколько компонентов, таких как датчики, шаговые двигатели и микроконтроллеры, пока не могут быть изготовлены с использованием технологии 3D-печати RepRap и поэтому должны быть изготовлены независимо. План состоит в том, чтобы приблизиться к 100% репликации в серии версий. Например, с самого начала проекта команда RepRap исследовала различные подходы к интеграции электропроводящих сред в продукт. Это позволило бы включить соединительную проводку , печатные платы и, возможно, двигатели в продукты RepRapped. Изменения в природе экструдированной электропроводящей среды могли бы производить электрические компоненты с различными функциями из чистых проводящих дорожек, аналогично процессу распыления схем 1940-х годов Electronic Circuit Making Equipment (ECME) Джона Саргроува . Связанный подход - печатная электроника . Другим невоспроизводимым компонентом являются резьбовые стержни для линейных движений. Текущая область исследований заключается в использовании реплицированных связей Сарруса для их замены. [30]

Участники проекта

В «основную команду» проекта [31] вошли:

Цели

Видео RepRap печатает объект

Заявленная цель проекта RepRap — создать чистое самовоспроизводящееся устройство не ради него самого, а скорее для того, чтобы предоставить в руки людей в любой точке планеты, за минимальные капиталовложения, настольную производственную систему, которая позволит человеку изготавливать многие артефакты, используемые в повседневной жизни. [5] С теоретической точки зрения проект направлен на доказательство гипотезы о том, что « технологии быстрого прототипирования и прямого письма достаточно универсальны, чтобы позволить использовать их для создания универсального конструктора фон Неймана ». [34]

Образование

По мнению некоторых ученых, технология RepRap имеет большой потенциал в образовательных приложениях. [35] [36] [37] RepRaps уже использовались для образовательной мобильной робототехнической платформы. [38] Некоторые авторы утверждают, что RepRaps предлагают беспрецедентную «революцию» в образовании STEM . [39] Доказательства исходят как из низкой стоимости быстрого прототипирования студентами, так и из изготовления недорогого высококачественного научного оборудования из открытых аппаратных конструкций, образующих лаборатории с открытым исходным кодом . [3] [4]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ "RepRapGPLLicence - RepRap".
  2. ^ Пирс, Джошуа М.; Моррис Блэр, Кристин; Ласиак, Кристен Дж.; Эндрюс, Роб; Носрат, Амир; Зеленика-Зовко, Ивана (2010). «3-D печать открытых исходных технологий, подходящих для самостоятельного устойчивого развития». Журнал устойчивого развития . 3 (4). doi : 10.5539/jsd.v3n4p17 .
  3. ^ ab Pearce, Joshua M (2012). «Создание исследовательского оборудования с помощью бесплатного оборудования с открытым исходным кодом». Science . 337 (6100): 1303–1304. Bibcode :2012Sci...337.1303P. doi :10.1126/science.1228183. PMID  22984059. S2CID  44722829.
  4. ^ ab JM Pearce, Open-Source Lab: Как создать собственное оборудование и сократить расходы на исследования , Elsevier, 2014.
  5. ^ abc Джонс, Р.; Хауфе, П.; Селлс, Э.; Иравани, П.; Олливер, В.; Палмер, К.; Бойер, А. (2011). «Reprap — реплицирующий быстрый прототип». Robotica . 29 (1): 177–191. doi : 10.1017/s026357471000069x .
  6. ^ Селлс, Э., Смит, З., Бейлард, С., Бойер, А. и Олливер, В. (2009). Reprap: воспроизводящий быстрый прототипировщик: максимизация настраиваемости путем разведения средств производства. Справочник по исследованиям в области массовой настройки и персонализации.
  7. ^ Wittbrodt, BT; Glover, AG; Laureto, J.; Anzalone, GC; Oppliger, D.; Irwin, JL; Pearce, JM (2013). «Анализ экономики жизненного цикла распределенного производства с использованием 3D-принтеров с открытым исходным кодом» (PDF) . Мехатроника . 23 (6): 713–726. doi :10.1016/j.mechatronics.2013.06.002. S2CID  1766321. http://digitalcommons.mtu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1048&context=materials_fp
  8. ↑ Мэтью Пауэр (23 сентября 2008 г.). «Механическое поколение §». Seedmagazine. Архивировано из оригинала 25 сентября 2008 г. Получено 4 июня 2010 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  9. ^ Вик Олливер [@VikOlliver] (27 мая 2021 г.). «Завтра — День RepRap. В тот день в 2008 году 3D-принтер впервые осуществил саморепликацию. Возможно, я немного помог ему» ( Твит ) — через Twitter .
  10. ^ "Gada Prizes". humanity+. Архивировано из оригинала 29 июля 2012 года . Получено 25 апреля 2011 года .
  11. ^ "Ингениёрен". Ingeniøren Media. 26 сентября 2012 года. Архивировано из оригинала 15 октября 2012 года . Проверено 26 сентября 2012 г.
  12. ^ "RepRap Professional Ltd. теперь закрыта". 6 января 2016 г.
  13. ^ Семейное древо RepRap
  14. ^ Чулилья, Дж. Л. (2011). «Кембрийский взрыв популярной 3D-печати». Международный журнал интерактивных мультимедиа и искусственного интеллекта . 1 : 4.
  15. ^ Скейнфордж
  16. ^ Wijnen, Bas; Anzalone, Gerald C.; Haselhuhn, Amberlee S.; Sanders, PG; Pearce, Joshua M. (2016). «Свободное и открытое программное обеспечение для управления трехмерным движением и обработкой». Journal of Open Research Software . 4 : 2. doi : 10.5334/jors.78 .
  17. ^ Tymrak, BM; Kreiger, M.; Pearce, JM (2014). «Механические свойства компонентов, изготовленных с помощью 3D-принтеров с открытым исходным кодом в реалистичных условиях окружающей среды». Materials & Design . 58 : 242–246. doi :10.1016/j.matdes.2014.02.038. S2CID  15552570.
  18. ^ Baechler, Christian; DeVuono, Matthew; Pearce, Joshua M. (2013). «Распределенная переработка отходов полимеров в сырье RepRap». Rapid Prototyping Journal . 19 (2): 118–125. doi :10.1108/13552541311302978. S2CID  15980607.
  19. ^ Kreiger, M., Anzalone, GC, Mulder, ML, Glover, A., & Pearce, JM (2013). Распределенная переработка отходов пластика после потребления в сельской местности. Библиотека онлайн-записей MRS, 1492, mrsf12-1492. открытый доступ
  20. ^ Значение экструдеров Lyman, Filamaker, Recyclebot и Filabot для 3D-печати. ​​Архивировано 18 марта 2014 г. на Wayback Machine – VoxelFab, 2013 г.
  21. ^ M. Kreiger, GC Anzalone, ML Mulder, A. Glover и J. M Pearce (2013). Распределенная переработка отходов пластика после потребления в сельской местности. Библиотека онлайн-записей MRS, 1492, mrsf12-1492-g04-06 doi:10.1557/opl.2013.258. открытый доступ
  22. ^ Feeley, SR; Wijnen, B.; Pearce, JM (2014). «Оценка потенциальных стандартов справедливой торговли для этической нити для 3D-печати». Журнал устойчивого развития . 7 (5): 1–12. doi : 10.5539/jsd.v7n5p1 .
  23. ^ Крейгер, Меган; Пирс, Джошуа М. (2013). «Анализ жизненного цикла окружающей среды распределенной трехмерной печати и традиционного производства полимерных изделий». ACS Sustainable Chemistry & Engineering . 1 (12): 1511–1519. doi :10.1021/sc400093k.
  24. ^ Саймон Дж. Ли, Роберт Дж. Брэдли, Кристофер П. Перссел, Дункан Р. Биллсон, Дэвид А. Хатчинс Простой и недорогой проводящий композитный материал для 3D-печати электронных датчиков
  25. ^ Блог RepRap 2009 г., посещение 26 февраля 2014 г.
  26. ^ Недорогой способ распечатать металлические детали - The New York Times
  27. ^ Анзалоне, Джеральд К.; Чэньлун Чжан; Вийнен, Бас; Сандерс, Пол Г.; Пирс, Джошуа М. (2013). «Недорогой открытый исходный код для 3D-принтера по металлу». IEEE Access . 1 : 803–810. doi : 10.1109/ACCESS.2013.2293018 .
  28. ^ Костакис, В. и Папахристу, М. (2013). Производство на основе общественных ресурсов и цифровое изготовление: случай 3D-печатно-фрезерного станка на базе RepRap, построенного из Lego. Телематика и информатика.
  29. ^ Лаурето, Джон; Дессиатун, Сергей; Охади, Майкл; Пирс, Джошуа (2016). «Система лазерной сварки полимеров с открытым исходным кодом: проектирование и характеристика линейных многослойных сварных швов из полиэтилена низкой плотности». Машины . 4 (3): 14. doi : 10.3390/machines4030014 .
  30. ^ "Я, репликатор". New Scientist . 29 мая 2010 г.
  31. ^ "Основная команда - кто мы" Архивировано 06.04.2013 на Wayback Machine , reprap.org/wiki
  32. ^ Петч, Майкл (31 мая 2018 г.). «Интервью: Эд Селлс, RepRap „открыл многомиллиардную индустрию, теперь известную как 3D-печать“». Индустрия 3D-печати . Архивировано из оригинала 28 июля 2020 г.
  33. ^ «Интервью: Вик Олливер, первый доброволец RepRap – «Мы не просто построили 3D-принтер». 29 мая 2018 г. Архивировано из оригинала 21 февраля 2020 г.
  34. ^ "RepRap—проект быстрого прототипирования репликации, IdMRC" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 апреля 2012 г. . Получено 19 февраля 2007 г. .
  35. ^ Schelly, Chelsea; Anzalone, Gerald; Wijnen, Bas; Pearce, Joshua M. (2015). «Открытые технологии 3D-печати для образования: внедрение аддитивного производства в класс». Journal of Visual Languages ​​& Computing . 28 : 226–237. doi :10.1016/j.jvlc.2015.01.004.
  36. ^ Груйович, Н., Радович, М., Каневац, В., Борота, Й., Груйович, Г. и Дивац, Д. (2011, сентябрь). Технология 3D-печати в образовательной среде. На 34-й Международной конференции по производственной инженерии (стр. 29-30).
  37. ^ Меркьюри, Р. и Мередит, К. (2014, март). Образовательное предприятие в 3D-печать. На конференции по комплексному образованию STEM (ISEC), 2014 IEEE (стр. 1-6). IEEE.
  38. ^ Гонсалес-Гомес, Дж., Валеро-Гомес, А., Прието-Морено, А. и Абдеррахим, М. (2012). Новая мобильная роботизированная платформа с открытым исходным кодом для образования, печатаемая на 3D-принтере. В Advances in Autonomous mini robots (стр. 49-62). Springer Berlin Heidelberg.
  39. ^ Дж. Ирвин, Дж. М. Пирс, Д. Опплингер и Г. Анзалоне. Революция 3D-принтеров RepRap в образовании STEM, 121-я ежегодная конференция и выставка ASEE, Индианаполис, штат Индиана . Идентификатор статьи #8696 (2014).

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме RepRap .