The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

4 Schritt:Schritt 1: Warum machen einen Kunststoffofen ??? Schritt 2: Erzwungene Konvektion Schritt 3: Erstellen des Prototyps Schritt 4: Genießen Sie die Früchte Ihrer Arbeit!

The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

Dieses Projekt war die erste von vielen zu erkunden, wie einige der grundlegenden Bausteine ​​von Maschinen sein wird, wenn für 3D-Druck optimiert aussehen. Die Instructable konzentriert sich auf den Aufbau eines 3D-Druckvorschau Ofen. Abgesehen von der Elektronik und ein paar Hardware-Komponenten, wird dieser Ofen komplett 3D-Druck! Um zu beweisen, eine 3D-gedruckten Ofen tatsächlich funktionieren, verwenden wir es, um etwas Fleisch BBQ! Neben dem köstlichen Tri-Tip, haben wir auch einige unerwartete Entdeckungen über Kunststoff-Öfen ...

Schritt 1: Warum machen einen Kunststoffofen ???

  1. The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    Natürlich habe ich nicht beginnen mit der Absicht, sie ein Ofen. Vor fünf Jahren war ich ein Post-Doktorand an der UCSD arbeiten in einem Labor, die das Immunsystem untersucht. Ein kleiner Teil von meinem Projekt brachte ein Aufbau eines Inkubators zu Zellen am Leben zu erhalten, während wir auf einem Mikroskop-Abbildungs ​​ihnen. Die erste Version des Inkubators kombiniert eine 3D-gedruckten Gehäuse über einen Metallkörper, und es sah aus wie im Handel erhältlichen "stage-top" Inkubatoren für Mikroskope.
    Der Inkubator Design über die nächsten paar Jahre entwickelt hat. Während der ersten großen Revision, hielt ich mich zu fragen, warum war ich noch Zeichnen einer Box, wenn ich einen 3D-Drucker? Es war nicht einmal eine bewusste Wahl - Ich habe gerade mit einem Kasten begonnen, weil Boxen sind die häufigste Form für Hardware-Produkte. Ich erkannte Boxen sind grundsätzlich in unserem Unterbewusstsein Design-Paradigma verbrannt. Und warum Boxen so verbreitet? Weil sie die einfachste Form zu machen sind - verwenden Sie einfach eine Abkantpresse. Das ist, als ich begann, mehr und mehr von meinem Design-Entscheidungen in Frage zu stellen. Als ich neu bewertet die verschiedenen Aspekte des Designs in den nächsten Revisionen, sah der Inkubator weitere organische und die zugrunde liegende Funktionalität begann, in der Außenform zu manifestieren.
    Die endgültige Version hatte eine sehr komplexe 3D-gedruckten Gehäuse über eine einfache Metallkörper. Das Kunststoffgehäuse eingebaut Sanitär für Luftleitungen in den Inkubator, einen Vorratsbehälter für die Befeuchtung, Anschlüsse für Rohrverschraubungen, Anschlüsse für Wasser nachfüllen, und Räume für integrierte Schaltungen zu versorgen. Das Metallgehäuse wurde für die Wände und der Boden der Kulturkammer, wo die Zellen am Leben erhalten verwendet. Ich verwendete Metall wegen seiner hohen thermischen Leitfähigkeit, um die Wärme gleichmäßig auf die ganze Kammer verteilt.
    Ich habe nie in Frage gestellt, ob ich sollte mit Metall überhaupt ...

Schritt 2: Erzwungene Konvektion

  1. The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    Alle 9 Artikel anzeigen

    In herkömmlichen Öfen ist eine hochintensive Hitzequelle wie eine Flamme oder elektrische Heizung verwendet und das Metall die Wärme breitet sich um die Kammer. Gründerzentren in biologischen Labors verwendet funktionieren ähnlich, deshalb war ich mit Metall in den ersten Platz. Als ich meine Artist in Residence am Pier 9, wollte ich untersuchen, wie ich konnte die Metallteile von meinem Inkubator Design zu beseitigen. Es ist nicht, dass ich hasse Metall oder etwas, aber 3D-Druck Metall ist im Moment nicht sehr zugänglich, und ich war daran interessiert, dass es so einfach wie möglich für angehende Wissenschaftler überall auf 3D-Druck ihrer eigenen Inkubatoren.
    Ich konzentrierte mich auf mit Umluft durch 3D-gedruckten Wärmetauscher, und das ist, wo die Dinge fing an, behaart. Da ich der Konstruktion von Teilen mit komplexer Innengeometrie, musste ich den 3D-Drucker, ich würde verwenden, berücksichtigen. Die einfachste Lösung war es, ein SLA-Drucker, da das, was ich in der Vergangenheit verwendet, um ähnliche Teile zu nutzen. Zum Glück hatte der Pier mehr als ein paar Autodesk Ember Drucker zur Verfügung, so dass ich begann mit dem Bau in diesem Sinne. Da der Ember handelt bauen Umschlag für höhere Auflösung, die Gestaltung I als Luft gemacht war sehr klein und wurde immer von einem Proof-of-concept als ein Prototyp.
    Der Proof-of-concept nichts aussehen wie ein Ofen überhaupt. Der Körper hält die gesamte Elektronik und mit dem Körper verbunden ist eine rechteckige "Kopf" mit den gedruckten Wärmetauscherstrukturen. Die Elektronik besteht aus einer Leiterplatte mit großer, dünner Keramik-Heizelemente (eigentlich nur Leistungswiderstände) und einem Gebläse, das die Heißluft in der gesamten Teil zirkuliert. Die Idee besteht darin, die dünne Kunststoffschicht zwischen der Innenfläche des Ofens und der intrinsischen Wärmeaustauschnetzwerk zu erwärmen.
    Während meines Aufenthalts war ich durch eine Reihe von Problemen - wie der Bau Handstützen (die automatisch generierten Träger wurden nicht für diese Teile), Organisation der Feature-Struktur (oder Design-Geschichte, wenn Sie Fusion360 verwenden), und selbsttragend Geometrien.
    Leider war meine Aufenthaltsgenehmigung nur in Teilzeit und die 3 Monate vorbei waren viel schneller, als ich erwartet hatte. Aber ich lernte genug, um auf einem "echten" Prototypen zu arbeiten ...

Schritt 3: Erstellen des Prototyps


  1. The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    Alle 13 Artikel anzeigen

    Nach meinen Wohnsitz endete, hielt ich Arbeit an diesem als Nebenprojekt in meinem regulären Job bei FATHOM , einem fortschrittlichen Produktionsunternehmen. Wir haben eine Menge von 3D-Drucker in unserem Geschäft, einschließlich einer Fortus 900 von Stratasys. Gleich um die Zeit meines Aufenthalts beendet, Stratasys veröffentlichte ein neues Material, ULTEM1010, für die Fortus 900. Als ich erfuhr, für den Lebensmittelkontakt (ein erstes für 3D-Drucksachen!) Bis zu 375 ° F ULTEM1010 wurde NSF-bewertet, beschloss ich, um das neue Design für FDM zwicken, damit ich wirklich meine "Inkubator" wie ein Ofen!

    Gedruckt Teilen:


    Alle diese Dateien sind verfügbar für Download . Wenn Sie möchten, zu ergründen, die A360-Hub anschließen und dazu beitragen, schicken Sie mir bitte eine E-Mail.
      Top. ~ 59hr build Basis. ~ 44hr bauen Impeller. ~ 16 h bauen Lüftergehäuse. ~ 20hr bauen Lüfterhalterung. ~ 4 Std build

    Gesamtdruckzeit betrug etwa 142 Stunden - mehr als 5 Tagen! Das war viel länger als ich erwartet hatte, aber ich bin sicher, ich könnte die Druckzeit deutlich nach unten, indem Material zu reduzieren, sind viele der Wände sind unnötig dick.

    Stückliste:

      Motor (Anzahl 1): Turnigy 9014. Dieser Motor ist komplett übertrieben, aber ich versuchte, mit einem kleineren Motor aber es hat nicht genügend Drehmoment, um das Laufrad zu drehen haben. Ich hatte nicht vor, den gleichen Fehler zweimal zu machen ... ;-) Motor-Controller (Anzahl 1): RotoGeeks 12A ESC (w BEC) . Ich habe versucht ein paar verschiedene Controller, aber dieses hier gefunden, die am einfachsten zu programmieren und integrieren. Raspberry Pi2. 'Nuff said. PiPlates DAQC Platte . Es hat die beiden Peripherie ich brauchte (1) ein Analog out an den SSR und (2) ein Temperatursensor mit einer einfachen API und Schnittstelle (1-Wire). Es kommt auch zu sein, im Grunde, geschuftet ein Arduino an den RPI über SPI, so dass ich dachte, es wäre eine solide Entscheidung so weit wie Hardware-Architektur sein. Halbleiterrelais (SSR): Crydom MCPC1225A . Es ist teuer, aber es lohnt sich. Glatte lineare Kontrolle über ~ 10A 115VAC ist kein Witz, weil Regelnetz deutlich härter als die meisten Menschen bewusst ist. Diese SSR einen Mikrocontroller innerhalb Sets der Leistung der Heizungen proportional zu einem analogen Eingang. Ohne diese SSR, Steuerung der Heizungen von der Pi wäre viel schwieriger haben. Irgendwann werde ich unsere eigene Lösung zu rollen, aber für den Prototyp, das war perfekt. Thermisch: 240 ° C . ULTEM schmilzt bei 220 ° C, so wird dies keine thermische Instabilität ab, zu katastrophalen zu halten! FYI - Ich begann mit viel niedrigeren thermischen cut-offs, während ich Tests. Die Cutoff waren in Reihe mit den Heizeinrichtungen (sie gerade den Ort von einem der Heizelemente hat). Sie können sie in einem der Bilder zu sehen. Temperaturfühler: DS18B20 . Einfache 1-Leiter-Sensor. Es ist nur gut, bis zu 150 ° C, so dass ich bin derzeit an, diese durch ein RTD mit den MAX31865 Heizelemente: 70x 5W 1 Ohm Leistungswiderstände . Ich laufe ihnen viel heißer als nur 5W aber bis ganz gut gehalten habe. Normalerweise Verlustleistung Ratings sind in ruhender Luft. Wenn Sie sie als 2 parallele Stränge von 35 Heizungen verdrahten, ~ 700W der Heizung erhalten Sie. Wenn Sie sie als 3 parallelen Strängen von 23 Heizungen verdrahten, erhalten Sie ~ 1600W der Heizung. Wählen Sie mit Bedacht ... Soldercup Buchsen: 72x 3-Punkt-Buchsen. Diese kommen in Streifen von 64 , die Sie schneiden. 17V Stromversorgung, mindestens 2A. Ich benutzte eine billige Werkbank variable Stromversorgung an die gesamte Elektronik führen. Sonstige Hardware: Bearing (Anzahl 1): McMaster PN 60355K506 O-Ring-Lager (10 'Länge): McMaster PN 5229T51 Gummipuffer (Anzahl 4): McMaster PN 9541K1 Schrauben zur Befestigung Motor zum Laufrad: M3x20 Schrauben zur Befestigung Motor an der Halterung: M3x15 Schrauben für Befestigungswinkel zur Basis: 6-32 x 1.5 "Gewindeeinsätze: McMaster PN 92395A113

    Montageanleitung


    Nach dem Druck und der Reinigung der Teile, sollte es ziemlich offensichtlich sein, wie sie zusammenpassen. Der Schaltplan ist beigefügt. Der zeitaufwendigste Teil wird bis werden die Verdrahtung der Heizungen. Es ist schon ein bisschen Löten, es ist langweilig, aber nicht schwer.
    Hier ist ein Link auf die Antriebs Bild für den Raspberry Pi2. Es gibt jede Menge Online-Anweisungen zum Laden des Bildes auf einer SD-Karte, damit ich nicht ins Detail gehen. Das Bild enthält Meteor.js sowie einige Node.js Module und andere verschiedene andere Bibliotheken. Der vollständige Quelle für die Meteor-App ist auf GitHub verfügbar .

Schritt 4: Genießen Sie die Früchte Ihrer Arbeit!

  1. The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    The Shape of Things to Come - 3d Backofen gedruckt

    Das ist der einfache Teil ... A 1/2 Pfund Tri-Tip in etwa 2 Stunden gekocht. Ich flog Blinde ohne Fleischthermometer, so dass ich wahrscheinlich über kochte das Essen, aber es war immer noch sehr lecker!