Arduino Tabanlı DLP Yazıcı

DLP Yazıcı Nedir?

DLP yazıcı FDM yazıcılar gibi 3 boyutlu modeli katman katman oluşturmaktadır. FDM yazıcılara göre çok daha kaliteli ve hızlı baskılar verebilmektedir. Baskının katman yüksekliği 0.025 mm ile 0.15 mm arasında değişebilmektedir.

DLP yazıcıların baskı malzemesi “reçine” olarak adlandırılmaktadır. Bu reçine adı verilen malzeme UV ışık gördüğü anda sertleşen bir yapıya sahip, biz de malzemenin bu özelliğinden yararlanarak bir DLP yazıcı inşa edeceğiz.

DLP Yazıcı Temel Parçaları Nelerdir?

DLP yazıcılar aynı FDM teknolojisinde olduğu gibi modeli katman katman inşaa etmektedir. Burdaki en önemli fark baskı malzemesi olarak kullandığımız “reçine“. Reçineler UV ışık altında sertleşip sıvı halden katı bir hale geçen bir yapıya sahip, biz de bu projemizde temel olarak bu özellikten yararlanacağız. Şimdi aşağıdaki resme bir göz atalım.

En alt kısımda UV ışık kaynağımız var. Onun üstünde “lens” sistemi var ama biz bu projemizi lens kullanmadan gerçekleştireceğiz. Çünkü sistemimizin hem basit hem de kullanışlı olmasını istiyorum. Daha sonra “lens” in üstünde içine reçine doldurduğumuz kabımız var. Kabımızın tabanındaki şeffaf kısım özel bir malzemeden oluşmaktadır. Bu saydam ve ışık geçirgenliği çok fazla olan malzemeye “FEP film” adı verilmektedir. FEP filmin altında, filme çok yakın halde bulunan “Modifiye edilmiş LCD ekran” bulunmaktadır. Resimde görebileceğiniz gibi en üst kısımda reçinemizin sertleşip yapıştığı Z eksenimizi oluşturan “Yatak” adı verilen parçamız var.

DLP Yazıcının Çalışma Prensibi Nasıldır?

Makinenin çalışma mantığını kısaca şöyle anlatmak istiyorum: Öncelikle 3 boyutlu model bir DLP/SLA dilimleme programında dilimlenir, daha sonra her bir katmanın katman yüksekliğine göre fotoğrafı çıkartılır (örneğin modeliniz 3cm yüksekliğinde ise ve katman yüksekliğiniz 0.1mm ise, modeli dilimlediğinizde 300 tane resim ya da başka deyişle 300 katman elde edersiniz). Aşağıda bir katmanın resmini görmektesiniz.

Daha sonra bu resimler bir SD karta kaydedilir ve bir işlemci sayesinde her katman (her resim) teker teker ve sırayla “Modifiye edilmiş LCD ekran” a bastırılır. Elimizde 3cm boyunda bir model olduğunu ve katman yüksekliğinin 0.1mm olduğunu varsayalım. Makine baskı esnasında şöyle çalışır: ilk önce baskı tablası (yatak) 0.1mm yukarı kalkar. Daha sonra 1. katman olduğu için 1. resim ekrana yazdırılır. Ekranımız şeffaf (modifiyeli) olduğundan dolayı resmin beyaz yerleri saydam, siyah yerleri opak olmaktadır. Daha sonra en alttaki UV ışık açılır ve resmin beyaz yerlerinin içinden UV ışık geçerek reçineyi resimdeki beyaz alan şeklinde kurutur. Daha sonra makine 2-3mm yukarı çıkar ki alt kısma yeniden reçine dolabilsin. Bu döngü tüm resimler tamamlanana kadar devam eder. 

DLP yazıcılar hakkında bilgi sahibi olduğumuza göre gelin makinemizi inşa etme başlayalım. 

DLP Yazıcı: Malzeme Listesi

• Arduino Nano
• LCD ekran (320×240 piksel, ILI9341)
• SD kart soketi
• 16×2 LCD ekran 
• 25 x mantar UV LED
• 5V 1 kanal Röle
• DRV8825
• Voltaj regülatörleri (XL6009 ve LM2596)
• 1x Buton
• 1x Potansiyometre
• 5x 3.3K direnç
• 5x 2.2K direnç
• 6x8cm delikli pertinaks 
• 1x Nema17
• 1X 5V 1.5A adaptör
• 4x LM8UU
• 3D parçalar

DLP Yazıcı: Malzemelerin Kullanımı

Arduino Nano tüm sistemi düzenli bir şekilde yönetmek için kullanılacak.

320×240 LCD ekran her bir katmanın resminin basılacağı ekrandır. (Kullanmadan önce bu ekran üzerinde bir takım işlemler yapmamız gerekiyor, yazının ilerleyen kısımlarında buna değineceğim.)

SD kart soketi katman resimleri içinde barındıran SD kartın yuvasıdır.

16X2 LCD ekran bilgilendirme amaçlı kullanacağımız kontrol ekranıdır.

UV mantar LED ler 320×240 LCD ekranın içinden geçip reçinenin kurumasını sağlayacak olan parçadır.

Röle UV LED lerin durumunu kontrol etmemizi sağlayacak.

XL6009 motor kontrolü için gerekli voltajı ayarlarken, LM2596 UV LED ler için 5V u 3.6V a indirgeyecektir.

Butonu makineyi manuel olarak “home” yaparken kullanacağız.

Dirençler 320×240 ekranımızın çalışması için gereklidir.

6x8cm delikli pertinaks modelin yapışacağı platformu oluşturacaktır ve “z_platform” adlı parçanın altına düz bir şekilde yapıştırılmalıdır.

Potansiyometreyi 16X2 LCD ekranın parlaklığını ayarlamada kullanacağız

DRV8825 Nema17 yi sürmek için gereklidir.

DLP Yazıcı: Şasenin Oluşturulması

         

Tüm parçalar tarafımca Autodesk Fusion 360 ile çizilmiş ve 3D baskısı alınıp kullanılabilirliği test edilmiştir.

Tüm parçalar 30×30 sigma profiller için çizilmiştir. Şaseyi tasarlarken bu profillerden kullanmanızı öneririm.

“z_bottom” adlı parça NEMA17 nin oturacağı kısımdır. NEMA17 vida delikleri M3 tür. Sigma profilile sabitlenmesi gerekli kısımlar M6 dır.

“resin_vat” ve “fep_film_holder” adlı parça FEP film alta gelecek şekilde hizalandıktan sonra M4 vidalarla (14 tane) birbirine sıkmalısınız. (alt kısım dümdüz olmalıdır yoksa reçine dışarı akabilir ya da LCD ekran ile platform arasında boşluk kalabilir)

“legs” adlı parçanın vidaları M5 dir.

“uv_light_base” adlı parçayı “lcd_base” adlı parçaya sabitlemek için M3 vidalar (6 tane) kullanmalısınız.

“z_arm” parçasını “z_carriage” parçasına, “z_platform” parçasını da “z_arm” parçasına monte etmek için M12 vida kullanmalısınız. Ayrıca “resin_vat” parçası sağ ve sol tarafından “lcd_base” parçasına M12 vidalarla monte edilmelidir. (reçine kabını kapta kalan reçineyi temizlemek amacıyla çoğu zaman çıkartmamız gerekecektir.)

“z_bottom” ile “z_top” arasına 8mm kalınlığında trapez ve 2x krom mil gelecektir. 

320×240 LCD ekran ve PCB si “lcd_base” parçasına oturmaktadır.

Daha fazla ayrıntı için aşağıdaki resimlere göz atmayı unutmayın.

LCD Ekranın Modifiye Edilmesi

 

DLP Yazıcı: Devre Şeması ve Kodlar

Kodlar çok uzun olduğundan dolayı buraya eklemiyorum. Kodlara ve tüm proje hakkında detaylı bilgiye buradan ulaşabilirsiniz.

DLP Yazıcı: Modeli Dilimleme

Öncelikle bir dilimleme programına ihtiyacımız var. Dilimleme programı modeli katman yüksekliğine göre parçalara ayırarak her katmanın resmini oluşturma görevini üstleniyor. Biz bu örnekte dilimleme programlarının en popülerlerinden biri olan “CHITUBOX” ı kullanacağız. İlgili linkten programımızı indirelim ve bilgisayarımıza kuralım. “Settings” kısmından ayarlarımızı resimdeki gibi yapılandıralım.

“Print” kısmından “layer height” değerini  “0.15mm” olarak girelim.

Diğer başlıkları değiştirmemize gerek yok, çünkü biz dilimleme programının oluşturduğu “run” dosyasını kullanmayacağız, bizim için önemli olan tek şey resimlerin boyutsal doğruluğu.

Profilimizi kaydedip pencereyi kapatalım ve baskısını almak istediğimiz modeli yükleyelim. Ben örnek olarak hepinizin bildiği “Benchy” adlı modeli yükledim. Boyutlarını tablaya sığacak şekilde küçülttüm. 

Eğer her şey hazırsa, “Slice” tuşuna basıp modeli dilimletelim. Karşınıza şöyle bir ekran gelecek.

Bu ekranda “Save” butonuna basıp model fotoğraflarını “zip” halinde kaydedelim. Daha sonra zip dosyasını ilgili bir klasöre çıkartalım. En son satırdaki 3 dosyayı “run.gcode“, “preview.png” ve “preview-cropping.png” silelim. Artık resimlerimiz hazır, şimdi tek yapmamız gereken bu resimleri Arduino’ nun anlayacağı bir biçime yani 24 bit derinliğinde BMP dosyalarına çevirmek. Her bir resmi teker teker BMP ye çevirmek zor olacağından bu uygulamayı kullanmanızı öneririm. Uygulamada “Output Format” olarak BMP ve “Encoder settings” bölümünden “24Bit” seçeneğini seçmeyi unutmayın.

Daha sonra “convert” diyerek bütün “png” resimlerimizi “bmp” formatına dönüştürelim. Daha sonra bu “bmp” uzantılı dosyaları içi boş bir SD karta atalım ve SD kartımızı yazıcımıza takıp, yazıcıya güç verelim.

DLP Yazıcı: Baskı Nasıl Alınır?

Eğer SD kartınız algılandıysa LCD ekranda “SD init OK” yazısı sizi karşılayacaktır. Daha sonra bu yazı “Home Machine” e dönüşecek. Yazıcımızın platformunu manuel olarak , platform FEP filme temas edene kadar indirelim.

Platform ile FEP film arasında çok mesafe kalırsa reçine platforma yapışmaz, reçine FEP film üzerinde kalır. Eğer mesafe çok az olursa ilk 2-3 katmanınız kaybolabilir. Bu mesafeyi ayarlamayı zamanla tecrübe edinerek öğreneceğinizden emin olabilirsiniz. 

Eğer mesafenin doğru olduğunu düşünüyorsak devremizdeki butona basalım, platform yukarı doğru hareket edecek ve bizden reçineyi doldurmamızı isteyecek, reçineyi doldurduğumuzda yine butona basalım ve böylelikle baskı başlatmış olduk. 

Burada önemli bir noktaya değinmek istiyorum: SD kartın içinde sadece 1 modelin fotoğrafları bulunabilir, yani şu anlık SD kart içinde gezinip dosya seçmek gibi bir seçeneğimiz yok. Yazılım SD kartın içindeki resimlere bakar ve düzenli bir şekilde sırayla onları ekrana yazdırır. 

İlerleyen zamanlarda projeye birçok özellik eklenecektir. Eğer bunlardan anında haberdar olmak isterseniz beni sosyal medyadan takip etmeyi unutmayın.

Sonuç:

Bir projemizin daha sonuna geldik. Herhangi bir sorunla karşılamanız durumunda bana yorumlar kısmından, mail adresimden ya da sosyal medya hesaplarımdan ulaşabilirsiniz. İyi çalışmalar…

#ProjeBaşlasın

-Furkan Bakkal