Scara tipi üç boyutlu yazıcının tasarımı ve analizi

Abstract

Bu çalışmada üç serbestlik dereceli SCARA tipi üç boyutlu FDM (Birleştirme Yoluyla Yığma) yazıcının kinematik ve kinetik analizlere göre tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Matlab programında çalışma alanı oluşturulan üç boyutlu yazıcının dinamik analizlere göre uzuv ölçüleri ve tahrik sistemi belirlenmiştir. Yapılan mühendislik hesaplamalarından sonra yazıcının SolidWorks programında katı modeli oluşturulmuştur. Bu aşamadan sonra, tasarım ve analiz çalışmalarına göre sistemi oluşturan parçaların imalatı ve montajları gerçekleştirilmiştir. Yazıcının elektronik kontrol mekanizmasında Arduino MEGA 2560 kullanılmıştır. Marlin açık kaynak kod yazılımı ile yazıcıya özgü değişkenler, kinematik hesaplamalardan elde edilen düz kinematik ve ters kinematik eşitlikler açık çevrim kontrol sistemine eklenmiştir. Sistemdeki step motorların milimetre başına basamak sayıları, ivmelenme miktarları ve baskı hızları farklı giriş değerlerine göre Repetier Host programı kullanılarak kalibre edilmiştir. Gerçek deneme baskıların yapılmasında üçgen prizma ve küp şeklinde iki farklı katı model belirlenmiştir. Solidworks programında tasarlanan STL formatlı bu katı modeller açık kaynak kodlu Slic3r programında işlenmiş ve gerçek zamanlı baskılar elde edilmiştir. Nümerik ve deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış, istenilen ve gerçekleşen baskılardaki hata oranları ve baskı kalitesine göre elde edilen bulgular paylaşılmıştır.

In this study; according to kinematic and kinetic analysis, 3 DOF Scara robot is designed and manufactured,it has been clarified according to 3D printer's link dimensions and actuating system by using MATLAB Software.After the engineering calculations, solid model of the printer is created in SolidWorks program. Later on this stage, design and analysis studies based the production and assembly of the parts forming the system are realized. Arduino MEGA 2560 is used in the electronic control mechanism of the printer. Using Marlin open source software, printer specific variables, forward kinematics and inverse kinematic equations obtained from kinematics calculations are added to the open loop control system. The number of steps per millimeter, the amount of acceleration and the print velocities of the step motors in the system are calibrated using the Repetier Host program according to different input values.Two different solid models as triangular prism and cube are determined in the real test prints. These solid models in STL format designed in Solidworks program, are processed in open source Slic3r program and real time prints are obtained. The results obtained from numerical and experimental studies are compared, error rates of desired and realized prints and the findings obtained as to print quality are shared.