AÇIK KAYNAKLI 3D BİYOYAZICI GBA SPC1 NASIL YAPILIR

GBA SPC1 3D BİYOYAZICI NASIL YAPILIR?

PARÇALARIN TASARIMI VE MONTAJI

GBA SPC1 3D biyoyazıcı yapımında ilk adım sisteme ait parçaların tasarımının yapılmasıydı. Parçaların tasarımı, parçalarda kullanılacak malzemeler ve şase mukavemet açısından büyük öneme sahiptir. Tabla tasarımı sabit olarak gerçekleştirildi. Bunun avantajları arasında biyobasım esnasında tablanın sallanmaması ve dayanıklılığı artırması gösterilebilir. Isıtıcı tabla, biyoyazıcının karbon çeliğinden üretilmiş zeminine 2 farklı parça (Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3) ile montajlandı. Parçaların montajında 8 adet YSB M3 50 mm uzunluğunda vida kullanıldı. Her bir vidaya pul atıldı ve metrik 3 somun ile sabitlendi.

Tüm parçaların stl, dwg ve dxf dosyalarına şuradan ulaşabilirsiniz :

https://www.thingiverse.com/thing:4747841

Şekil 1. Tablanın önünü zemine sabitleyen tasarım

Şekil 2. Tablanın arka kısmını zemine sabitleyen tasarım

Şekil 3. Tablanın ön kısmını zemine sabitleyen parça

Isıtıcı tablayı sabitlemek için 4 adet yay tutucu, kalibrasyon yayı, YSB M3 vida ve 4 adet M3 somun kullanıldı. Tablanın her köşesi için bu işlem tekrarlandı. Tablanın köşelerinden geçirilen vidaların arkasına somun ve kalibrasyon yayı takılarak zemin sabitleme parçalarının deliğinden geçirildi ve yay tutucu parça vidanın arkasına takıldı.  Şekil 4’te yay tutucu parça verilmiştir.

Şekil 4. Kalibrasyonu kolaylaştırmak için tasarlanan parça

Zemine sabitlenen ısıtıcı tablanın etrafı 3 boyutlu yazıcıda basılan parçalarla kaplandı. Ön parçanın iç tarafında oyuklar açılarak her iki tarafına neodyum mıknatıs gömüldü. Neodyum mıknatıslar, ön parçanın zeminden kolayca  ayrılmasını sağlar. Bu özellik ise bed leveling yapılırken tabladaki yay tutuculara erişimin kolaylaşmasını sağlar. Bed leveling yapıldıktan sonra ön parça neodyum mıknatıslarla yerine oturur. Isıtıcı tablanın etrafını saran kapaklar aşağıda (Şekil 5, Şekil 6, Şekil 7 ) gösterilmiştir.

Şekil 5. Tablanın sağ ve sol tarafını kapatan kapak

Şekil 6. Tablanın ön sol tarafını kapatan kapak

         Şekil 7. Tablanın ön sağ tarafını kapatan kapak

GBA SPC1 3D Biyoyazıcının zemininde 2 tane karbon çeliği parça kullanılmıştır. Tabanda bulunan 4 adet 2040’lık sigma profillerin üzerine montajlanmıştır. 24 adet M4 50 mm boyunda imbus vida ve M4 tırtıklı somun kullanıldı. Şekil 8’de karbon çeliğinden üretilmiş zemin gösterilmiştir.

Şekil 8. Karbon çeliğinden üretilmiş zemin

SPC1 model biyoyazıcının dış iskeletini 2040’lık sigma profillerin oluşturması sisteme mukavemet kazandırdı. Karbon çeliğinden üretilen 2 adet parça, birbirine montajlanan 4 sigma profilin üzerine yerleştirildi. 2 adet 480 mm boyunda ve 2 adet 496 mm boyunda 2040 lık sigma profiller kullanıldı. Sigma profillerin birbirine montajlanması için 10 mm içeriden 6 mmlik delikler açıldı ve M6 imbus vida kullanıldı. 2 adet NEMA17 step motoru karşılıklı olacak şekilde karbon çeliği plakanın alt kısmındaki yuvaya M3 10 mm’lik civatalar yardımıyla yerleştirildi. Step motorların her birine 5×5 mm kaplin ve   M5 gijon montajlandı. 4 adet 500 mm boyundaki 2040lık sigma profiller tabandaki sigma profillere karşılıklı olacak şekilde M6 vidalarla 15 mmlik klavuzlar açılarak sabitlendi.  Z doğrultusunda yerleştirilen sigma profillerin her birine MGN12 serisi lineer raylar M3 vida ve tırtıklı kanal somunlarıyla montajlandı. Lineer rayların altına durdurucu yerleştirildi. Aksi takdirde lineer ray üzerindeki bloklar çıkabilir. Şekil 9’da lineer rayların altına yerleştirilen durdurucu gösterilmiştir.

Şekil 9. Durdurucu

Lineer raylara bloklar takıldı.. Blokları tutan parçalar YSB M3 vidalar kullanılarak montajlandı. Şekil 10’da z blok tutucu parçası verilmiştir. Tasarımda gösterilen 4 delik bloğa denk gelecek şekilde yerleştirilirken üstteki 3 delik kısmı XY çerçevesine montajlanır. Z eksenindeki profillerin birine z endstopu yerleştirilir ve z blok tutucu parça aşağı inerken endstopa değerek durur.

Z step motorlarına montajlanan gijonlara ise somun tutucu parça yerleştirilir. Şekil 11’de verilen parçadaki deliğe somun sabitlendi. Üst kısımdaki 2 yuva ise XY çerçevesine sabitlendi. T8 trapez kullanacak kişiler için tasarım revize edilerek şekil 12’de verilmiştir.

Şekil 10. Z blok tutucu

Şekil 11. M5 gijon somun tutucu

Şekil 12. T8 trapez somun tutucu

XY çerçevesi extruder kısmını bulunduran ve Z ekseninde hareket eden, sistemin en kritik ve mühim elemanıdır. 2 gijona ve 4 adet lineer raya bağlıdır. XY çerçevesinin içinde, paslanmaz çelikten üretilmiş üzerinde MGN12 lineer ray bulunan ve extruderin X ekseninde hareket etmesini sağlayan bir plaka mevcuttur. Hasılı XY çerçevesi Z ekseninde, extruder bloğu X ekseninde, paslanmaz çelikten üretilmiş plaka ise Y ekseninde hareket ederek 3D baskının oluşmasını sağlar.

XY çerçevesini 4 adet 2040lık sigma profil oluşturdu. Bunlardan ikisi 300 mm, diğer ikisi ise 390 mm boyunda kestirildi. Birbirlerine 30 mmlik  M6 vidalarla montajlandı. Her bir sigma profile 15 mm derinliğinde M6 klavuz açıldı. 390 mmlik sigma profillere MGN12 lineer raylar ve bloklar M3 vidalar ve tırtıklı somunlarla montajlandı. Paslanmaz çelikten üretilen plakanın üzerine 2 adet MGN12 lineer ray ve blok yerleştirildi. Karşılıklı olacak şekilde avare kasnaklar ve GT2 kayışın montajı yapıldı. Bloklara extruderi taşıyan parça vidalandı. Şekil 13’de plaka, Şekil 14’de ise blokların üzerine yerleştirilen parça verilmiştir. Bu parçanın önüne ise taşıyıcı kısım yerleştirildi. Şekil 15’de extruder taşıyıcı bloğu verilmiştir.

  Şekil 13. Paslanmaz çelik plaka

Şekil 14. Extruder bloğu arka parça

Şekil 15. Extruder bloğu taşıyıcı parça

   Şekil 16. Extruder şırınga tutucu parça

Şekil 16’da gösterilen şırınga tutucu parça 18 mm çapındaki enjektörler için tasarlandı. Parçanın arkasında 2 adet NEMA17 step motoru bulunmaktadır. Her bir motora T8 trapez-kaplin düzeneği kuruldu. Hidrojelin akışı bu şekilde tetiklendi. Biyomürekkebin bulunduğu şırıngayı yerleştirmek ve herhangi bir sallantının oluşmaması için sabitleyici ve ittirici parça tasarlandı ve her bir trapeze somun ile sabitlendi. Şekil 17’de gösterilen beyaz ve gri parçalar ile biyomalzemedeki akış indüklendi.

Şekil 17. Şırınga sabitleyici parça

Trapezlerin sabitlenmesi ve biyoyazıcıya yerleştirilen şırngadaki biyomürekkebin akışının manuel olarak kontrol edilebilmesi için üst parça vidalandı ve yuvalara iki adet f608 ZZ  rulman yerleştirildi. Üst kısma ise 2 adet trapezi merkezleyen  (manuel kontrol knobu) yerleştirildi. Şekil 18’de extruder bloğunun üstüne vidalanan parça, Şekil 19’da ise biyomalzemenin akışının kontrolü için trapezin üst kısmına takılan tutucular gösterilmiştir.

Şekil 18. Extruder bloğunun üst kısmında trapezleri merkezleyen parça

Şekil 19. Manuel kontrol knobu

Extruder bloğu paslanmaz çelikten üretilen plakaya sabitlendikten sonra X endstopu üstteki lineer rayın sol tarafına yerleştirildi. Alttaki lineer rayın soluna ise durdurucu vidalandı. Plakanın XY çerçevesindeki Y eksen hareketi 2 adet NEMA17 step motorla sağlandı. Plakanın hareket edebilmesi için tasarlanan ve lineer raylar üzerinde bulunan 2 bloğa montajlanması için blok tutucu parça tasarlandı. Şekil 20’de plaka ve blok arasındaki bağlantıyı sağlayan parça verilmiştir. Bu parça 8 adet YSB M3 vida ile montajlanmış ve 4 adet M3 somun ile daha dayanıklı hale getirildi.

Şekil 20. Plaka ve blok arasındaki bağlantıyı sağlayan parça

Y eksenindeki hareket için 2 tarafta da GT2 kayış kullanılmış ve kayış tutucu parça ile plakaya YSB M3 vidalarla sabitlendi. Şekil 21’de Y kayış tutucu parça verilmiştir.

Şekil 21. Y kayış tutucu parça

Kayış karşılıklı 2 delikten geçirilerek M3 vidalarla sabitlenmiştir. GT2 kayış XY çerçevesinin ön tarafını oluşturan sigma profilin 2 ucundaki Y idler parçasına montajlandı. Şekil 22’de Y idler parçası verilmiştir.

Şekil 22. Y idler parçası

2 Y idler parçasını sigma profile montajlamak için 4 adet imbus M4 vida ve tırtıklı somun kullanıldı. Y ekseninde kullanılan 2 adet NEMA17 step motor XY çerçevesinin arkasında bulunan sigma profilin 2 tarafına motor tutucu parçalar yardımıyla montajlandı. Şekil 23 ve Şekil 24’de motor tutucu parçalar verilmiştir. Y ekseninde kullanılan step motorlar ters yönde dönecek şekilde birbirine bağlandı.

Şekil 23. Y motor tutucu (sol taraf)

Şekil 24. Y motor tutucu (sağ taraf)

Y endstop sağ tarafta bulunan step motor ile lineer ray arasına montajlandı.

X eksenindeki hareketi sağlamak için NEMA17 step motor paslanmaz çelik levhanın arka tarafına 4 adet YSB M3 vida ile montajlandı.

GBA SPC1 3D Biyoyazıcımız ile basım videomuzu izlemek için :

https://www.youtube.com/watch?v=jPHiOqhdwMc

GBA SPC1 3D Biyoyazıcımızın tasarım dosyalarına ulaşmak için :

https://www.thingiverse.com/thing:4747841