RepRap проект

Проект RepRap стартовал в Англии в 2005 году как инициатива Университета Бата по разработке недорогого 3D-принтера, который может печатать большинство своих собственных компонентов, но теперь в нем участвуют сотни сотрудников по всему миру. [1] RepRap коротка для респ licating рэп ID Prototyper .

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

Как открытый дизайн , все созданные в рамках проекта разработки выпускаются под лицензией свободного программного обеспечения , GNU General Public License . [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 намеревались, чтобы RepRap продемонстрировал эволюцию этого процесса, а также его экспоненциальный рост. [1] [6] В предварительном исследовании утверждалось, что использование RepRaps для печати обычных продуктов приводит к экономической экономии. [7]

RepRap был основан в 2005 году доктором Адрианом Бойером , старшим преподавателем кафедры машиностроения в Университете Бата в Англии. Финансирование было получено от Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам .

13 сентября 2006 года прототип RepRap 0.2 напечатал первую деталь, идентичную своей 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 из более чем половины своих частей для быстрого прототипирования. 14 апреля 2008 года RepRap изготовил предмет для конечных пользователей: зажим для крепления iPod к приборной панели автомобиля Ford Fiesta . 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 со сменной головкой, способной печатать как пластик, так и проводящий припой. 2 октября 2009 года дизайн второго поколения, названный Mendel, напечатал свою первую часть. Форма Менделя больше напоминает треугольную призму , чем куб. Строительство Mendel было завершено в октябре 2009 года. 27 января 2010 года Foresight Institute объявил 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 Хаксли. Это была миниатюра Менделя с 30% оригинального объема печати. В течение двух лет создание и использование RepRap и RepStrap получили широкое распространение в сообществе разработчиков технологий, гаджетов и инженеров. [10]

В 2012 году первый успешный проект Delta, Росток, имел радикально иной дизайн. В последних версиях использовались OpenBeams , проволока (обычно лески Dyneema или Spectra) вместо ремней и т. Д., Что также отражало некоторые из последних тенденций в RepRaps. [ необходима 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-го дня рождения RepRap:
    Слева направо в заднем ряду : Бонни (самый ранний сотрудник E3D), Торбьёрн Людвигсен (создатель Hangprinter ), основатели E3D Online Дэйв Лэмб, Джошуа Роули и Санджай Мортимер, Крис Палмер (фигура Мендель 90), Кристиан, Клэр Дифацио.
    Слева направо в первом ряду : Ронгшенг Чжан (RepRapPro China), Грег Холлоуэй (сменщик инструментов и BigBox), Рори (инженер E3D), Адриан Бойер , Мэри, Салли Бойер (директор RepRapLtd) и Ричард Хорн.

Поскольку проект был разработан доктором Бойером для поощрения эволюции, было создано множество вариаций. [12] [13] Как проект с открытым исходным кодом , дизайнеры могут вносить изменения и замены, но они должны разрешить использование любых своих потенциальных улучшений другими пользователями.

Дизайн

Есть много дизайнов принтеров RepRap, в том числе:

"> File:Adrian Bowyer - PopTech 2007.webmВоспроизвести медиа
Адриан Бойер рассказывает о проекте RepRap на Poptech 2007

RepRap был задуман как полная система репликации, а не просто как часть оборудования. С этой целью система включает компьютерное проектирование (CAD) в виде системы 3D-моделирования и программное обеспечение для автоматизированного производства (CAM) 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 Java ведущим разработчиком RepRap Адрианом Бойером. Второй, «Skeinforge» [14], написал Энрике Перес. Обе системы представляют собой законченные системы для перевода трехмерных компьютерных моделей в G-код , машинный язык, управляющий принтером.

Позже были созданы другие программы, такие как sl3r , pronterface , [15] Cura , [16] . Недавно была создана прошивка Franklin [17], позволяющая использовать принтеры RepRap для других целей, таких как фрезерование и обработка жидкостей. [18]

RepRapFirmware (RRF) - еще одна популярная прошивка, используемая на платах Duet. Из-за природы прошивки с открытым исходным кодом люди сейчас работают над переносом RepRapFirmware на платы Marlin, такие как серия SKR.

Также используются закрытый исходный код KISSlicer [19] и Repetier host [20] .

Бесплатные программы трехмерного моделирования с открытым исходным кодом, такие как Blender , OpenSCAD и FreeCAD, являются предпочтительными в сообществе RepRap, но с RepRap можно использовать почти любую программу CAD или 3D-моделирования, если она может создавать файлы STL (также поддерживает файлы .obj и .amf ). Таким образом, создатели контента используют любые знакомые им инструменты, будь то коммерческие программы САПР, такие как SolidWorks и Autodesk AutoCAD , Autodesk Inventor , Autodesk 123D Design , Tinkercad или SketchUp вместе с программным обеспечением libre .

"> Воспроизвести медиа
Замедленное видео модели робота (логотип журнала Make ), печатаемого с использованием FFF на RepRap Fisher , дельта-принтере.

RepRaps печатает объекты из ABS , полимолочной кислоты (PLA), нейлона (возможно, не все экструдеры), HDPE , TPE и подобных термопластов .

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 пределу прочности 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, было разработано и изготовлено несколько RecycleBot для преобразования пластиковых отходов, таких как контейнеры для шампуня и молочники, в недорогую нить RepRap. [22] Есть некоторые свидетельства того, что использование этого подхода распределенной переработки лучше для окружающей среды [23] [24] [25] и может быть полезно для создания « волокна справедливой торговли ». [26]

Кроме того, продукты для 3D-печати с точки зрения потребления также оказались более безопасными для окружающей среды. [27]

В рамках проекта RepRap поливиниловый спирт (ПВС) определен как потенциально подходящий материал для поддержки 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 металл Филда : металлические сплавы с низкой температурой плавления для включения электрических цепей в деталь по мере ее формирования.
  • 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: могут быть уложены в деталь из катушки в процессе печати.

Используя сварочный аппарат MIG в качестве печатающей головки, можно использовать столик RepRap deltabot для печати на таких металлах, как сталь . [30] [31]

Концепция RepRap также может быть применена к фрезерному станку [32] и к лазерной сварке . [33] [34]

Хотя цель проекта состоит в том, чтобы RepRap мог в ближайшее время автономно создавать многие из своих собственных механических компонентов с использованием ресурсов довольно низкого уровня, некоторые компоненты, такие как датчики, шаговые двигатели и микроконтроллеры, еще не могут быть изготовлены с использованием технологии 3D-печати RepRap и так что должны производиться самостоятельно. 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 соединительную проводку , печатные платы и, возможно, двигатели в продукты RepRapped. Изменения в природе экструдированных, электропроводящих сред могут позволить производить электрические компоненты с различными функциями из чистых проводящих дорожек, подобно тому, как в 1940-х годах было установлено оборудование для изготовления электронных схем (ECME) с распылительной схемой, разработанное Джоном Саргроувом . Родственный подход - печатная электроника . Другой невоспроизводимый компонент - стержни с резьбой для линейных перемещений. Текущая область исследований заключается в использовании реплицированных связей Сарруса для их замены. [35]

В «Ядро» проекта [36] вошли:

  • Д-р Адриан Бауэр, бывший старший преподаватель кафедры машиностроения Батского университета
  • Майкл С. Харт (умер в 2011 г.), создатель Project Gutenberg , штат Иллинойс

"> Воспроизвести медиа
Видео о печати объекта RepRap

Заявленная цель проекта RepRap - создать полностью самовоспроизводящееся устройство не ради него самого, а, скорее, передать в руки людей в любой точке планеты с минимальными затратами капитала настольную производственную систему, которая позволила бы человек для изготовления многих артефактов, используемых в повседневной жизни. [1] С теоретической точки зрения проект направлен на доказательство гипотезы о том, что «технологии быстрого прототипирования и прямого письма достаточно универсальны, чтобы их можно было использовать для создания универсального конструктора фон Неймана ». [37]

По мнению некоторых ученых, технология RepRap имеет большой потенциал в образовательных приложениях. [38] [39] [40] RepRaps уже использовались для образовательной мобильной робототехнической платформы. [41] Некоторые авторы утверждают, что RepRaps предлагают беспрецедентную «революцию» в образовании STEM . [42] Доказательства исходят как из низкой стоимости быстрого прототипирования студентами, так и из изготовления недорогого высококачественного научного оборудования из открытых аппаратных проектов, образующих лаборатории с открытым исходным кодом . [4] [5]

  • Производство добавок
  • Лязгающий репликатор
  • Потребительское использование 3D-печати
  • Список производителей 3D-принтеров
  • Услуги 3D печати
  • Изготовление плавленых волокон
  • Самовоспроизводящаяся машина
  • Подрывные технологии
  • Распределенное производство
  • MyMiniFactory
  • Соответствующая технология с открытым исходным кодом
  • Лаборатория открытого исходного кода (книга)
  • Fab lab
  • MakerBot
  • Recyclebot
  • Thingiverse
  • Fab @ Home
  • G-код

  1. ^ a b c Джонс, Р .; Haufe, P .; Продает, E .; Иревани, П .; Olliver, V .; Palmer, C .; Бойер, А. (2011). «Reprap - реплицирующийся быстрый прототип» . Роботика . 29 (1): 177–191. DOI : 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). DOI : 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 : 2012Sci ... 337.1303P . DOI : 10.1126 / science.1228183 . PMID  22984059 . S2CID  44722829 .
  5. ^ a b Дж. М. Пирс, Лаборатория с открытым исходным кодом: как создать собственное оборудование и снизить затраты на исследования , Elsevier, 2014.
  6. ^ Sells, Э. Смит, З., Bailard, С. Бойер, А., и Olliver, В. (2009). Reprap: воспроизводящийся быстрый прототип: максимальная настраиваемость за счет выбора средств производства. Справочник по исследованиям в области массовой настройки и персонализации.
  7. ^ Wittbrodt, BT; Glover, AG; Laureto, J .; Анзалоне, GC; Oppliger, D .; Ирвин, JL; Пирс, Дж. М. (2013). «Экономический анализ жизненного цикла распределенного производства с 3-D принтерами с открытым исходным кодом» (PDF) . Мехатроника . 23 (6): 713–726. DOI : 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 . Проверено 4 июня 2010 .
  9. ^ «Призы Гада» . человечество + . Проверено 25 апреля 2011 года .
  10. ^ "Ingeniøren" . Ingeniøren media. 2012-09-26 . Проверено 26 сентября 2012 .
  11. ^ «RepRap Professional Ltd. закрывается» . 6 января 2016 г.
  12. ^ Семейное древо RepRap
  13. ^ Чулилла, JL (2011). «Кембрийский взрыв популярной 3D-печати». Международный журнал интерактивных мультимедиа и искусственного интеллекта . 1 : 4.
  14. ^ Skeinforge
  15. ^ «Pronterface, Pronsole и Printcore: программное обеспечение для 3D-печати на чистом Python - kliment / Printrun» . 2018-12-24.
  16. ^ «Ultimaker Cura: расширенное программное обеспечение для 3D-печати, доступное | Ultimaker» .
  17. ^ Github скачать https://github.com/mtu-most/franklin
  18. ^ «Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления трехмерным движением и обработкой» . Журнал открытого программного обеспечения . 4 . 2016. doi : 10.5334 / jors.78 .
  19. ^ «KISSlicer» .
  20. ^ "Документация Repetier-Host" .
  21. ^ Тимрак, БМ; 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. DOI : 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. DOI : 10.1108 / 13552541311302978 .
  23. ^ Kreiger, М., Anzalone, ГХ, Малдер, М.Л., Гловер, А., и Пирс, JM (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 Архивировано 18 марта 2014 г.на 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. ^ Фили, SR; Wijnen, B .; Пирс, Дж. М. (2014). «Оценка потенциальных стандартов справедливой торговли для этической нити для трехмерной печати» . Журнал устойчивого развития . 7 (5): 1–12. DOI : 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. DOI : 10.1021 / sc400093k .
  28. ^ Саймон Дж. Ли, Роберт Дж. Брэдли, Кристофер П. Пурсел, Дункан Р. Биллсон, Дэвид А. Хатчинс . Простой недорогой проводящий композитный материал для 3D-печати электронных датчиков.
  29. ^ Блог RepRap 2009 посетил 2/26/2014
  30. ^ Недорогой способ распечатать металлические детали - The New York Times
  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. DOI : 10,1109 / ACCESS.2013.2293018 .
  32. ^ Kostakis В., & Papachristou, M. (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: проектирование и определение характеристик линейных многослойных сварных швов полиэтилена низкой плотности» . Машины . 4 (3): 14. doi : 10.3390 / machines4030014 .
  35. ^ «Я, репликатор». Новый ученый . 29 мая 2010 г.
  36. ^ "The Core Team - who we are" Архивировано 06 апреля 2013 г.на Wayback Machine , reprap.org/wiki
  37. ^ «RepRap - проект быстрого прототипа репликации, IdMRC» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 06.04.2012 . Проверено 19 февраля 2007 .
  38. ^ Шелли, Челси; Анзалоне, Джеральд; Wijnen, Bas; Пирс, Джошуа М. (2015). «Технологии трехмерной печати с открытым исходным кодом для образования: внедрение аддитивного производства в учебные классы» . Журнал визуальных языков и вычислений . 28 : 226–237. DOI : 10.1016 / j.jvlc.2015.01.004 .
  39. ^ Grujović, Н., Радович, М., Kanjevac, В., Борота J., Grujović G., & Divac, D. (2011, сентябрь). Технология 3D-печати в образовательной среде. В 34-й Международной конференции по технологии производства (стр. 29-30).
  40. ^ Меркури, Р., и Мередит, К. (2014, март). Образовательное предприятие в области 3D-печати. В конференции Integrated STEM Education Conference (ISEC), 2014 IEEE (стр. 1-6). IEEE.
  41. Перейти ↑ Gonzalez-Gomez, J., Valero-Gomez, A., Prieto-Moreno, A., & Abderrahim, M. (2012). Новая мобильная роботизированная платформа с открытым исходным кодом для 3D-печати для образования. В достижениях 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).

  • Репликация революционная . Новая электроника , 12 декабря 2006 г.
  • 3D-принтер для производства копий самого себя . Селеста Бивер, новый ученый , 18 марта 2005 г.
  • Машина, которая может копировать все что угодно . Саймон Хупер, CNN , 2 июня 2005 г.
  • Самовоспроизводящиеся роботы и развивающийся мир . KnowProSE.com, 5 июня 2005 г.
  • Интервью с Виком Олливером о RepRap , сентябрь 2006 г.
  • Китайские препятствия для роста на пути к новой Великой стене
  • Аудиоинтервью Канадской радиовещательной корпорации с Адрианом Бойером

  • Официальный веб-сайт
  • Видео выступления Адриана Бойера на RepRap