РепРэп
RepRap (сокращение от «реплицирующий быстрый прототип» ) — это проект по разработке недорогих 3D-принтеров , которые могут печатать большинство своих собственных компонентов. Будучи открытыми проектами , все проекты, созданные в рамках проекта, выпускаются под лицензией свободного программного обеспечения , GNU General Public License . [1]
Благодаря способности этих машин изготавливать некоторые детали самостоятельно, авторы предусмотрели возможность создания дешевых агрегатов RepRap, позволяющих производить сложные продукты без необходимости в развитой 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 показало, что использование RepRap для печати обычных продуктов приводит к экономической экономии. [7]
Проект RepRap стартовал в Англии в 2005 году по инициативе Университета Бата , но сейчас в него входят сотни сотрудников по всему миру. [5]
История
[ редактировать ]
RepRap была основана в 2005 году Адрианом Бойером , старшим преподавателем 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, которая затем была заменена исходной деталью, созданной коммерческим 3D-принтером. 9 февраля 2008 года RepRap 1.0 «Дарвин» сделал по крайней мере один экземпляр более половины частей быстрого прототипирования. 14 апреля 2008 года RepRap выпустила предмет для конечного пользователя: 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] 29 мая 2008 года Дарвин добился самовоспроизведения, создав полную копию всех его быстропрототипированных частей. [9] (что составляет 48% всех деталей, без учета крепежа). Через пару часов «детская» машинка изготовила свою первую деталь: натяжитель ремня ГРМ.
В апреле 2009 года электронные платы были произведены автоматически с помощью RepRap с использованием автоматизированной системы управления и системы сменных головок, способной печатать как пластиком, так и проводящим припоем. 2 октября 2009 года дизайн второго поколения под названием Mendel напечатал свою первую часть. Форма Менделя напоминает скорее треугольную призму , чем куб. Менделя было завершено в октябре 2009 года. 27 января 2010 года Институт Форсайта объявил о присуждении «Премии Картика М. Гада за гуманитарные инновации» за проектирование и строительство улучшенного RepRap. [10]
31 августа 2010 года конструкция третьего поколения получила название «Хаксли». Это была миниатюра Менделя, занимающая 30% от первоначального объема печати. В течение двух лет создание и использование RepRap и RepStrap получили широкое распространение в сообществах технологий, гаджетов и инженеров. [11]
В 2012 году первый успешный проект Delta, Rostock, имел радикально иной дизайн. В последних итерациях вместо ремней использовались OpenBeams , проволоки (обычно лески Dyneema или Spectra) и т. д., что также отражало некоторые из последних тенденций в RepRap. [ нужна ссылка ]
В начале января 2016 года RepRapPro (сокращение от «RepRap Professional» и одно из коммерческих подразделений проекта RepRap в Великобритании) объявила о прекращении торговли 15 января 2016 года. Причиной была перегруженность рынка недорогих 3D-файлов. принтеров и невозможность расширения на этом рынке. RepRapPro China продолжает работать. [12]
Аппаратное обеспечение
[ редактировать ]Поскольку проект был разработан Бойером для стимулирования эволюции, было создано множество его вариаций. [13] [14] Поскольку проект является проектом с открытым исходным кодом , дизайнеры могут свободно вносить изменения и замены, но они должны разрешать повторное использование любых своих потенциальных улучшений другими.
Существует множество конструкций принтеров RepRap, в том числе:
- Пруса i3
- Hangprinter
- РепРэп Фишер
- РепРэп Snappy
- РепРэп Морган
- РепРэп Ормерод
- РепРэп Дарвин
- РепРэп Мендель
Программное обеспечение
[ редактировать ]RepRap задумывался как полноценная система репликации, а не просто аппаратное обеспечение. С этой целью система включает в себя систему автоматизированного проектирования (САПР) в виде системы 3D-моделирования , а также программное обеспечение и драйверы для автоматизированного производства (CAM), которые преобразуют проекты пользователей RepRap в набор инструкций для RepRap для создания физических объектов. .
Изначально для RepRap были разработаны две цепочки инструментов CAM. Первый, названный «RepRap Host», был написан на Java ведущим разработчиком RepRap Адрианом Бойером. Второй, «Скинфордж», [15] был написан Энрике Пересом. Обе системы представляют собой полноценные системы для перевода компьютерных 3D-моделей в G-код — машинный язык, который управляет 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]
В сообществе RepRap предпочитают бесплатные программы 3D-моделирования с открытым исходным кодом, такие как Blender , OpenSCAD и FreeCAD , но с RepRap можно использовать практически любую программу CAD или 3D-моделирования, если она может создавать файлы STL (также slic3r). 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 , а также бесплатное программное обеспечение .
Репликационные материалы
[ редактировать ]RepRaps печатает объекты из ABS , полимолочной кислоты (PLA), нейлона (возможно, не все экструдеры могут), HDPE , TPE и подобных термопластов .
Механические свойства PLA и ABS, напечатанных RepRap, были протестированы и эквивалентны прочности на разрыв деталей, изготовленных на фирменных принтерах. [17]
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 (таких как керамика). Кроме того, несколько RecycleBots для переработки пластиковых отходов, таких как контейнеры для шампуня и молочные кувшины, в недорогую нить RepRap. было разработано и изготовлено [18] Есть некоторые свидетельства того, что использование такого подхода к распределенной переработке лучше для окружающей среды. [19] [20] [21] и может быть полезен для создания « нити справедливой торговли ». [22]
Кроме того, было доказано, что продукты 3D-печати в местах потребления более безопасны для окружающей среды. [23]
Проект RepRap определил поливиниловый спирт (ПВА) как потенциально подходящий вспомогательный материал для дополнения процесса печати, хотя большие выступы могут быть созданы путем экструзии тонких слоев основного печатного носителя в качестве поддержки (впоследствии они удаляются механически).
Печать электроники — основная цель проекта RepRap, позволяющая 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 во время ее формирования.
- Полимеры, наполненные серебром и углеродом: обычно используются для ремонта печатных плат и рассматриваются для использования в качестве электропроводящих дорожек. [24]
- Прямая экструзия припоя [25]
- Проводящие провода: можно укладывать в деталь с катушки в процессе печати.
Используя сварочный аппарат MIG в качестве печатающей головки, платформу RepRap deltabot можно использовать для печати на таких металлах, как сталь . [26] [27]
Концепция RepRap также может быть применена к фрезерному станку. [28] и лазерной сварке . [29]
Строительство
[ редактировать ]Хотя цель проекта состоит в том, чтобы RepRap вскоре смогла автономно создавать многие из своих собственных механических компонентов, используя ресурсы довольно низкого уровня, некоторые компоненты, такие как датчики, шаговые двигатели и микроконтроллеры, пока не могут быть изготовлены с использованием технологии 3D-печати RepRap. поэтому придется производить самостоятельно. Планируется достичь 100% репликации в серии версий. Например, с самого начала проекта команда RepRap исследовала различные подходы к интеграции электропроводящих сред в продукт. Это позволит включать соединительную проводку , печатные платы и, возможно, двигатели в продукцию RepRapped . Вариации в природе экструдированной электропроводящей среды могут производить электрические компоненты с различными функциями из чистых проводящих дорожек, аналогично процессу изготовления электронных схем (ECME) 1940-х годов, созданному Джоном Саргроувом . Схожий подход – печатная электроника . Еще один невоспроизводимый компонент – стержни с резьбой для линейных перемещений. Текущая область исследований заключается в использовании воспроизведенных Соединения Сарруса для их замены. [30]
Участники проекта
[ редактировать ]«Ядро команды» проекта [31] включил:
- Адриан Бойер, бывший старший преподаватель кафедры машиностроения Университета Бата
- Эд Селлс, доктор философии Университета Бата «3D-печать: на пути к самовоспроизводящейся машине быстрого прототипирования» [32]
- Вик Олливер, первый волонтер RepRap, первый, кто предложил использовать PLA в качестве материала для печати. [33]
- Майкл С. Харт (умер в 2011 г.), создатель Project Gutenberg , Иллинойс
Цели
[ редактировать ]Заявленная цель проекта RepRap — создать чистое самовоспроизводящееся устройство не ради него самого, а, скорее, предоставить в руки людей в любой точке планеты при минимальных затратах капитала настольную производственную систему, которая позволит человек производит 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 их можно было использовать для создания универсального конструктора фон Неймана ». [34]
Образование
[ редактировать ]По мнению некоторых ученых, технология RepRap имеет большой потенциал в образовательных приложениях. [35] [36] [37] RepRap уже использовался для образовательной мобильной робототехнической платформы. [38] Некоторые авторы утверждают, что RepRaps предлагает беспрецедентную «революцию» в STEM- образовании. [39] Доказательства заключаются как в низкой стоимости быстрого прототипирования студентами, так и в изготовлении недорогого высококачественного научного оборудования на основе открытых аппаратных разработок, образующих лаборатории с открытым исходным кодом . [3] [4]
См. также
[ редактировать ]
- Процессы 3D-печати
- Сравнение 3D-принтеров
- Прорывные технологии
- Фаблаб
- Фаб@Дома
- Recyclebot
- Самовоспроизводящаяся машина
Примечания
[ редактировать ]- ^ «RepRapGPLLicence — РепРап» .
- ^ Пирс, Джошуа М.; Моррис Блэр, Кристина; Ласиак, Кристен Дж.; Эндрюс, Роб; Носрат, Амир; Зеленика-Зовко, Ивана (2010). «3D-печать подходящих технологий с открытым исходным кодом для самостоятельного устойчивого развития» . Журнал устойчивого развития . 3 (4). дои : 10.5539/jsd.v3n4p17 .
- ^ Перейти обратно: а б Пирс, Джошуа М (2012). «Создание исследовательского оборудования с использованием бесплатного оборудования с открытым исходным кодом». Наука . 337 (6100): 1303–1304. Бибкод : 2012Sci...337.1303P . дои : 10.1126/science.1228183 . ПМИД 22984059 . S2CID 44722829 .
- ^ Перейти обратно: а б Дж. М. Пирс, Лаборатория с открытым исходным кодом: как создать собственное оборудование и сократить затраты на исследования , Elsevier, 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Джонс, Р.; Хауфе, П.; Селлс, Э.; Иравани, П.; Оливер, В.; Палмер, К.; Бойер, А. (2011). «Reprap — быстрореплицирующийся прототип» . Роботика . 29 (1): 177–191. дои : 10.1017/s026357471000069x .
- ^ Селлс, Э., Смит, З., Бейлард, С., Бойер, А., и Олливер, В. (2009). Reprap: быстрое воспроизводство прототипов: максимизация индивидуализации за счет совершенствования средств производства. Справочник по исследованиям в области массовой настройки и персонализации.
- ^ Витбродт, Британская Колумбия; Гловер, АГ; Лаурето, Дж.; Анзалоне, Греция; Опплигер, Д.; Ирвин, Дж.Л.; Пирс, Дж. М. (2013). «Экономический анализ 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
- ^ Мэтью Пауэр (23 сентября 2008 г.). «Механическое поколение §» . Семенной журнал. Архивировано из оригинала 25 сентября 2008 года . Проверено 4 июня 2010 г.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Вик Олливер [@VikOlliver] (27 мая 2021 г.). «Завтра День RepRap. В этот день в 2008 году 3D-принтер впервые достиг самовоспроизведения. Возможно, я немного ему помог» ( Твит ) – через Твиттер .
- ^ «Премии Гада» . человечество+. Архивировано из оригинала 29 июля 2012 года . Проверено 25 апреля 2011 г.
- ^ «Инженер» . Инженер СМИ. 26 сентября 2012 г. Архивировано из оригинала 15 октября 2012 г. Проверено 26 сентября 2012 г.
- ^ «RepRap Professional Ltd. закрыта» . 6 января 2016 г.
- ^ Генеалогическое древо RepRap
- ^ Чулилья, JL (2011). «Кембрийский взрыв популярной 3D-печати». Международный журнал интерактивных мультимедиа и искусственного интеллекта . 1 :4.
- ^ Шейнфордж
- ^ Вейнен, Бас; Анзалоне, Джеральд К.; Хазелхун, Эмберли С.; Сандерс, П.Г.; Пирс, Джошуа М. (2016). «Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления трехмерным движением и обработкой» . Журнал открытого исследовательского программного обеспечения . 4 :2. дои : 10.5334/jors.78 .
- ^ Тымрак, Б.М.; Крейгер, М.; Пирс, Дж. М. (2014). «Механические свойства компонентов, изготовленных с помощью 3D-принтеров с открытым исходным кодом в реалистичных условиях окружающей среды» . Материалы и дизайн . 58 : 242–246. дои : 10.1016/j.matdes.2014.02.038 . S2CID 15552570 .
- ^ Бэхлер, Кристиан; ДеВуоно, Мэтью; Пирс, Джошуа М. (2013). «Распределенная переработка отходов полимера в сырье RepRap» . Журнал быстрого прототипирования . 19 (2): 118–125. дои : 10.1108/13552541311302978 . S2CID 15980607 .
- ^ Крейгер М., Анзалоне Г.К., Малдер М.Л., Гловер А. и Пирс Дж.М. (2013). Распределенная переработка бытовых пластиковых отходов в сельской местности. Интернет-библиотека материалов MRS, 1492, mrsf12-1492. открытый доступ
- ^ Важность экструдера Lyman, Filamaker, Recyclebot и Filabot для 3D-печати. Архивировано 18 марта 2014 г. в Wayback Machine - VoxelFab, 2013.
- ^ М. Крейгер, Г. К. Анзалоне, М. Л. Малдер, А. Гловер и Дж. М. Пирс (2013). Распределенная переработка бытовых пластиковых отходов в сельской местности. Интернет-библиотека протоколов MRS, 1492, mrsf12-1492-g04-06 doi:10.1557/opl.2013.258. открытый доступ
- ^ Фили, СР; Вейнен, Б.; Пирс, Дж. М. (2014). «Оценка потенциальных стандартов справедливой торговли для этической нити для 3D-печати» . Журнал устойчивого развития . 7 (5): 1–12. дои : 10.5539/jsd.v7n5p1 .
- ^ Крейгер, Меган; Пирс, Джошуа М. (2013). «Анализ экологического жизненного цикла распределенной трехмерной печати и традиционного производства полимерных изделий». ACS Устойчивая химия и инженерия . 1 (12): 1511–1519. дои : 10.1021/sc400093k .
- ^ Саймон Дж. Ли, Роберт Дж. Брэдли, Кристофер П. Персселл, Дункан Р. Биллсон, Дэвид А. Хатчинс. Простой и недорогой проводящий композитный материал для 3D-печати электронных датчиков.
- ^ Блог RepRap 2009 г., посещение 26 февраля 2014 г.
- ^ Недорогой способ распечатать металлические детали - The New York Times
- ^ Анзалоне, Джеральд К.; Ченлун Чжан; Вейнен, Бас; Сандерс, Пол Г.; Пирс, Джошуа М. (2013). «Недорогой металлический 3D-принтер с открытым исходным кодом» . Доступ IEEE . 1 : 803–810. дои : 10.1109/ACCESS.2013.2293018 .
- ^ Костакис В. и Папахристу М. (2013). Коллегиальное производство и цифровое производство на базе Commons: пример 3D-печатно-фрезерной машины Lego на базе RepRap. Телематика и информатика.
- ^ Лаурето, Джон; Десятун, Сергей; Охади, Майкл; Пирс, Джошуа (2016). «Система лазерной сварки полимеров с открытым исходным кодом: проектирование и характеристика линейных многослойных сварных швов полиэтилена низкой плотности» . Машины . 4 (3): 14. doi : 10.3390/machines4030014 .
- ^ «Я, репликатор». Новый учёный . 29 мая 2010 г.
- ^ «Основная команда — кто мы». Архивировано 6 апреля 2013 г. в Wayback Machine , Reprap.org/wiki.
- ^ 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 года.
- ^ «Интервью: Вик Олливер, первый волонтер RepRap: «Мы не просто создали 3D-принтер» » . 29 мая 2018 г. Архивировано из оригинала 21 февраля 2020 г.
- ^ «RepRap — проект быстрого прототипа репликации, IdMRC» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 апреля 2012 года . Проверено 19 февраля 2007 г.
- ^ Шелли, Челси; Анзалоне, Джеральд; Вейнен, Бас; Пирс, Джошуа М. (2015). «Технологии 3D-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 .
- ^ Груйович Н., Радович М., Каневац В., Борота Дж., Груйович Г. и Дивац Д. (2011, сентябрь). Технология 3D-печати в образовательной среде. На 34-й Международной конференции по технологиям производства (стр. 29-30).
- ^ Меркури, Р., и Мередит, К. (2014, март). Образовательное предприятие по 3D-печати. На конференции по интегрированному STEM-образованию (ISEC), IEEE, 2014 г. (стр. 1–6). IEEE.
- ^ 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 книге «Достижения в области автономных мини-роботов» (стр. 49–62). Шпрингер Берлин Гейдельберг.
- ^ Дж. Ирвин, Дж. М. Пирс, Д. Опплингер и Г. Анзалоне. Революция 3D-принтеров RepRap в STEM-образовании , 121-я ежегодная конференция и выставка ASEE, Индианаполис, Индиана . Бумага №8696 (2014 г.).
Ссылки
[ редактировать ]- Революция в репликации . Новая Электроника , 12 декабря 2006 г.
- 3D-принтер, который будет штамповать свои копии . Селеста Бивер, новый учёный , 18 марта 2005 г.
- Машина, которая может скопировать 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.
- Рост Китая тормозится на пути к новой Великой стене
- Аудиоинтервью Канадской радиовещательной корпорации с Адрианом Бойером
Внешние ссылки
[ редактировать ]