Как сделать принтер из бумаги своими руками

Текстильный принтер своими руками с минимумом затрат

Как то захотел я напечатать себе картинку на футболку. Залез в интернетик — а там, оказывается, у людей суперпринтеры есть, которые на этих футболках и печатают. Отлично, подумал я — а не купить ли мне такой же? Но, посмотрев цены на них со мной случилась драма и трагедия. Как то дороговато они стоят — тысяч за пять вечнозеленых можно найти какой нибудь б/у и это будет дешево. В общем немного не та сумма, что бы покупать его как игрушку. И тут я вспомнил про старый добрый EPSON 1290, который пылился в чулане на офисе…

В общем валялся в чулане в офисе Epson 1290. Сколько я тут работаю — столько он и валялся. Вроде как головы у него позасыхали и оживлять его смысла не было. В общем забираю я его себе домой с мыслью, что если что — то голову и новую куплю. Притянул, запустил, прочистил головки и чудо — печатает! Отлично! Отвертку в руки и давай его разбирать — снял все валы, снял все прижимы, снял приводной вал с мотором и датчиком вращения. Дальше — лучше. Болгарку в руки и вырезаем центральную часть металлической рамы — там у нас будет ходить изделие, на котором будем печатать.
А дальше начинается самое сложное — собрать всё из того, что есть дома: совершенно случайно дома оказались:
-кухонные роликовые направляющие (варварски сняты с кухни)
-обрезки ПВХ подоконника (валялись на балконе)
-полка из старой тумбочки
-мелкий кусок плоского алюминия

Кухонные направляющие и полка из тумбочки были превращены в подвижный стол, боковинами послужили обрезки ПВХ подоконника — сверху на них ставится то, что осталось от принтера. В куске алюминия сделал отверстия под моторчик, вал — вырезал под это дело дырку в боковине (которая у нас из подоконника), плотно поместил под подвижный стол. И… профит — всё работает и печатает. Осталось только привести всё это в достойный вид и сделать не на соплях — и вот вам дешевое решения для печати хоть на майках, хоть на коробках… да в общем то можно запихать в него что угодно и печатать на этом.

Сейчас думаю сделать ему более-менее приличный корпус из ДСП, уже заказал СНПЧ и, думаю, получится не хуже аналогов за 5 тысяч зеленых. За что просят такие деньги — совершенно не понимаю.

P.S. т.к. статью читают до сих пор — добавлю
ну и что бы весело повыше — вот что в итоге из этого вышло www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=xRNa3NbcLvc

P.P.S. Ну и добавлю последнюю новость от 2014 года — спустя несколько лет все это вылилось в мелкосерийное производство текстильных принтеров ))) Продолжение: Принтер для футболок: от домашней поделки до серийной модели текстильного принтера Редактировать

• DTG
• Epson 1290
• DIY
• принтер для печати на майках
• принтер для печати на футболках
• принтер для печати на ткани
• принтер для футболок

Как собрать 3D-принтер. Пошаговая инструкция

Все мы любим создавать что-то своими руками. Будь то скульптура, картина или какой-то механизм — желание творить есть почти у каждого человека. По этой причине вы решили собрать 3D-принтер своими руками или просто ради интереса читаете эту статью — неважно. Вы пришли куда надо, потому что здесь мы поэтапно разберемся, как создать 3D-принтер самостоятельно. Крайне маловероятно, что вы читаете эту статью, не зная ничего о 3D-принтерах, однако если всё же вы не знаток в этой области, рекомендуем ознакомиться с другим нашим материалом. Вот в этой статье мы подробно рассказали, как работает 3D-принтер и рассмотрели его устройство:

Два пути сборки 3D-принтера своими руками. Плюсы и минусы самостоятельной сборки

1. С использованием укомплектованного набора для сборки
2. Полностью самостоятельная сборка — усложненный вариант без инструкции и с большей ответственностью

Стоит понимать, что при одинаковом процессе сборки и полученном опыте в первом случае вы почти стопроцентно и без потери нервов на выходе получите работоспособный и приличный принтер.

В это же время при полностью самостоятельной сборке вся ответственность за возможные ошибки при выборе деталей , проектировке и не только, будет оставаться на вас. При этом само время создания увеличится в несколько раз за счет того, что в готовом наборе уже предусмотрено — например, диск с подготовленной электронной базой для принтера и полностью описанным процессом сборки. Впрочем, подробнее об этом поговорим чуть ниже.

Теперь перейдём ближе к теме и посмотрим, какие конкретно плюсы и минусы есть у самодельного принтера.

Плюсы

Более низкая стоимость в сравнении с готовыми вариантами

Вопрос цены не зря стоит первым в списке плюсов, потому как именно из-за экономии денег зачастую прибегают к варианту собрать 3D-принтер своими руками.

Цены на 3D-принтеры начинаются с 12 тыс. рублей, и в первых рядах наиболее выгодных позиций стоят именно наборы для сборки.

Кстати, ознакомиться с такими комплектами на нашем сайте можно здесь: Наборы для сборки

Добавить в сравнение
Товар добавлен в сравнение Перейти

Снят с производства

Производитель

Creality

Добавить в сравнение
Товар добавлен в сравнение Перейти

Снят с производства

Производитель

Anycubic

Добавить в сравнение
Товар добавлен в сравнение Перейти

Нет в наличии

Производитель

Creality

Добавить в сравнение
Товар добавлен в сравнение Перейти

Производитель

Creality

Стоит понимать, что речь идёт о полностью укомплектованных наборах. Конечно, при самостоятельном поиске комплектующих можно даже уложиться в бюджет до 10 тыс. рублей, однако насколько это будет оправдано — большой вопрос. Посудите сами: оптовые цены на детали для массового производства в любом случае ниже розничных экземпляров, поэтому основная накрутка денег происходит за сборку 3D-принтера. В готовых наборах эта накрутка будет минимальна по понятным причинам, а вот при экономии средств велик шанс покупки либо неподходящих компонентов, либо вовсе негодных для сборки.

Возможность кастомизации

При самостоятельной сборке 3D-принтера вы вправе выбирать, какие комплектующие и с какими характеристиками вам больше нравятся: стол для печати с подогревом или без, размер области печати, материалы каркаса и его конструкция, один экструдер или несколько и т.д. Естественно, заменить комплектующие можно и в готовом принтере, однако не всегда выйдет сделать это из-за конструкционных особенностей того или иного принтера.

Ценный опыт и знания

Не секрет, что информация, подкрепленная собственным опытом, самая ценная и запоминающаяся. Здесь это применимо: пожалуй, лучшего способа узнать устройство 3D-принтера, чем при его поэтапной сборке своими руками, не придумаешь.

Теперь перейдём к минусам.

Минусы

Процесс сборки

Да, никто и не говорит, что сборка 3D-принтера своими руками займет часик-другой. Вот только тут рассмотрение минуса кардинально разнится в зависимости от выбранного вами пути сборки: если вы выбрали набор, то особых трудностей возникнуть не может. Все детали заранее укомплектованы и подогнаны друг под друга, а сам комплект неизменно входит инструкция по сборке и прилагается электронный носитель для прошивки принтера. Прямо-таки прокаченный конструктор!

А вот при полностью самостоятельной сборке всё не так однозначно. Да, при ответственном подходе к делу можно свести все проблемы на минимум, однако сам процесс в любом случае будет длиться намного дольше в сравнении с первым вариантом за счет очевидных факторов: поиск и приобретение деталей, сбор информации, выбор схемы и прошивки принтера, подгонка деталей и т.д.. Ну а с возможными ошибками придется разбираться только вам. Естественно, в этом случае можно получить чуть больше информации и опыта в сравнении со сборкой готового набора, однако велик шанс вообще все испортить. Поэтому без опыта работы с 3D-принтерами и/или если вы не уверены в свои силах, полностью самостоятельную сборку выбирать вовсе не стоит.

Теперь вернемся к сути минуса. Возможно, придётся просидеть не один вечер за деталями, чтобы качественно и без косяков собрать рабочий 3D-принтер самому. С другой стороны, если человеку некогда этим заниматься, он бы изначально не рассматривал вариант со сборкой 3D-принтера своими руками. Поэтому если вы из тех, кто не боится этого дела — вам можно только позавидовать, ведь этот процесс уж точно подарит непередаваемые ощущения и опыт. А как потом будет приятно наблюдать за работой собственноручно собранного устройства!

Настройка принтера

Очевидная дополнительная работа, вытекающая из факта сборки принтера своими руками. Однако тут опять происходит расхождение: при сборке набора все детали заранее подогнаны друг под друга, что нельзя сказать про самодельный вариант. Поэтому и калибровка во втором случае будет сложнее.

Выбор прототипа 3D-принтера для сборки своими руками

Кинематика

Наиболее распространены в использовании филаментные и фотополимерные принтеры, однако в подавляющем большинстве случаев для сборки принтера своими руками выбираются FDM-принтеры, использующие в печати расплавленный пластик (филамент). Поэтому и рассматривать для сборки будем именно FDM-принтер.

Вкратце, суть данной технологии следующая: с помощью подвижных элементов конструкции происходит перемещение экструдера (и, возможно, стола для печати) по рабочей области в соответствии с заданным на электронном носителе образцом печати, при этом в экструдере происходит нагрев и выталкивание через сопло расплавленной пластиковой нити (филамента) на стол для печати, за счёт чего и происходит послойное создание модели.

Теперь по конструкции. По большему счету все принтеры различаются за счёт кинематики движения. Это может быть кинематика H-bot, CoreXY, Delta, конструкции с подвижным столом (Prusa, Felix, Cube) и др. Однако наиболее распространенной, в частности, для самостоятельной сборки, является кинематика 3D-принтера типа Mendel. Ее мы и рассмотрим.

Суть данной конструкции в следующем: по оси Y с помощью зубчатых ремней и шаговых моторов перемещается стол для печати. По оси Z с помощью винтовых направляющих перемещается рама, внутри которой находится механизм перемещения экструдера по оси X и, собственно, сам экструдер. Таким образом, слаженная работа всех вышеперечисленных узлов и приводит в действие процесс печати (изображение ниже для наглядности).

Принтер на фото: Anycubic Mega-S

Для самостоятельной сборки можно выбрать в качестве прототипа принтеры типа Mendel или Prusa, информации по которым вполне достаточно в различных источниках в Интернете.

Принтер типа Mendel

Электронная база принтера

На данный момент есть множество разнообразных способов снабдить принтер электронными “мозгами”, однако наиболее распространённый вариант это использовать плату Arduino (в частности, Arduino Mega 2560), установленную на специальный “шилд” (что-то вроде материнской платы, только для 3D-принтера) вкупе с драйверами мотором и др.

Arduino Mega 2560

Для прошивки понадобятся среды Arduino IDE и Marlin (последняя и является по сути конституцией принтера, задающей правила его работы). Для дальнейшей настройки удобно использовать программу Pronterface (о ней поговорим ближе к концу статьи).

При приобретении готового набора этапы прошивки также придется пройти, однако в этом случае все сопровождается инструкцией и все нужные файлы прилагаются к комплекту, так что ничего искать в сети не придётся.

Итак, предположим, вы выбрали мастер-модель и определились с прошивкой. Теперь перейдем к конструкции принтера.

Детали самодельного 3D-принтера. Приобретение запчастей для сборки принтера своими руками

Для знакомства с устройством 3D-принтера рассматриваются самые видные и понятные по функционалу узлы. В случае со сборкой принтера своими руками более правильно будет распределить элементы конструкции по группам схожести. В частности, такими комплектами эти составляющие зачастую и продаются, так что де-факто это список для покупок.

Однако даже при выборе готового комплекта не будет лишним прочесть этот пункт для общего развития в теме. Итак, приступим:

Корпус (рама, каркас)

При сборке самодельных принтеров в основном ограничиваются открытым корпусом. Поэтому основой для конструкции послужит рама. Ее можно собрать из металлических шпилек, металлопрофиля или просто вырезать из фанеры или листового металла на ЧПУ-станке или даже просто лобзиком (вспоминаем уроки труда в школе).

Пример самодельного корпуса для 3D-принтера

А вот и пример рамы из фанеры

Универсальный элемент конструкции 3D-принтера, шпильки — стальные прутья с нарезанной резьбой. Из шпилек может составляться основание принтера, на них крепятся ремни для перемещения печатного стола, а также шпильки используются как направляющие для перемещения экструдера по оси Z.

Вкупе с гайками они удобны для точной сборки конструкции 3D-принтера и легки в настройке, а их доступность и дешевизна не оставляют шансов остаться невостребованными для сборки 3D-принтера своими руками.

Приобрести шпильки можно практически в любом строительном магазине или рынке.

Рама принтера, собранная целиком из шпилек

Как видно на иллюстрации выше, шпильки скрепляются разнообразными по форме узлами крепления. Зачастую эти узлы и печатают на 3D-принтере, поэтому приобрести их на тематическом ресурсе также не проблема. Однако в зависимости от выбранных материалов и конструкции корпуса можно обойтись и более подручными средствами, например, металлическими уголками, той же фанерой и, в некоторых случаях, даже простыми пластиковыми стяжками.

Реализация кинематики

В этот список входят:

1. Шаговые двигатели (моторчики)
2. Зубчатые ремни
3. Шестеренки, колесики и т.п.
4. Направляющие и др.

Слева — шаговый мотор, справа — моток зубчатого ремня

Электрика принтера

1. Платы управления током и всеми узлами 3D-принтера, использующими ток, драйвера моторов
2. Панель управления принтером
3. Провода, кабели и др.

Также вне экструдера могут использоваться вентиляторы охлаждения, блоки аварийного питания и прочие обвесы, однако это всё не обязательно. А вот что обязательно, так это кабель питания самого 3D-принтера 🙂

Детали экструдера

Половину составляющих экструдера можно причислить к 1 или 2 пункту, однако для разбора устройства экструдера рассмотрим их отдельно:

Основа экструдера. Можно покупать детали для основы отдельно, однако для примера возьмем уже собранный вариант:

Стол для печати

Ну и в завершение — рабочая область. В принципе, можно ограничиться просто квадратным куском стекла, вырезанным по размеру рабочего пространства, однако можно и приобрести стол с подогревом — на нем поддерживается теплая температура во время печати, что предотвращает возможную деформацию нижних слоев модели из-за перепада температур.

Итак, с деталями для сборки 3D-принтера своими руками мы разобрались.

Большинство из комплектующих на нашем сайте можно найти по этой ссылке: Запчасти для 3D-принтера

Теперь же перейдём к самому процессу сборки.

Планшетный пищевой принтер своими руками.

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Статья относится к принтерам:

Ближайшим окружением была поставлена задача сделать планшетный принтер из обычного цветного для печати на пряниках и тортах пищевыми чернилами. Пошерстив интернет , просмотрев ролики на ютубе пришёл к выводу что это возможно , но варианты и подходы к решению задачи у всех были разные. Кто то ограничивался простой механической переделкой , кто то создавал частично автоматическое управление .Для себя я сформировал техническое задание , основными критериями которых были следующие принципы:

1. Полностью автоматическое управление.
2. Доступность комплектующих и деталей.
3. . Простота в управлении и надёжность. При выборе принтера остановился на фирме эпсон у них печатающие головки служат дольше чем у кэнонов. Большая производительность моего заказчика не интересовала , поэтому формат А4 нас устраивал , да и ценник принтеров формата А3 круто лезет верх . Свой выбор остановил на модели Epson L132 с системой подачи чернил СНПЧ . Бюджетный принтер, дальнейшее развитие моделей L110, L120. Но по внешнему виду запчастям компоновки деталей они взаимозаменяемы , даже платы управления одинаковы, я думаю отличаются лишь прошивкой. Временем я ограничен не был , периодически возвращаясь и делая перерывы осилил этот проект более чем за год. Естественно основным помощником мне служил мой китайский трудяга 3D принтер , на котором были распечатаны основные детали , а часть комплектации была приобретена в хозяйственном магазине и на китайских торговых площадках . Конструктив прост и думаю понятен ,по фотографиям , для 3дешника. Сделаю несколько пояснений. Столешница ДСП размером 840х500мм. На ней размещены направляющие из алюминиевого уголка 20х20мм.

Общий вид

Ось Y.

Платформа с роликами для принтера. Пара роликов по одной направляющей закреплена жёстко , вторая пара с небольшим люфтом в поперечном движению положении . Это позволяет избежать при перемещении не желательных колебаний платформы вызванных не соосностью направляющих .

Ось Х

Это движение самой печатающей головки принтера . На самом деле нас интересует только этот механизм в принтере. Половину запчастей придётся извлечь . Нас не интересует механизм захвата и подачи бумаги . А также механизм протяжки, но здесь кроется засада . Механизм подачи бумаги через шестерни связан с насосом прокачки чернил, он нам нужен , но об этом я расскажу ниже. Всё это придётся выкинуть , а также выпилить нижнюю часть корпуса .

Оставляем часть вала , ту часть, которая соединена с диском энкодера . Обеспечиваем его креплением, с помощью распечатанной втулки . Именно диск энкодера даёт нам информацию о перемещении бумаги , а в нашем случае столика, размещённого на платформе по оси Y.

Ось Z

Тут было два варианта либо мы изменяем высоту столика , либо поднимаем принтер над столиком. Я остановился на втором варианте.

В качестве направляющих хромированная труба диаметром 25мм. ,приобретена в хозяйственном магазине , где она используется для каких то потребностей в ванной. От трапециидального винта отказался, в следствии отсутствия нужды в такой точности , заменив на шпильку диаметром 8мм. Изначально поставил два двигателя запитав их от одного драйвера и соединив их последовательно . Но в конечном варианте оставил один двигатель соединив шпули через кольцевую ременную передачу.

Контроллер

В качестве платы управления была выбрана плата контроллера для 3D принтера ,благо на нём всё необходимое уже есть и с избытком . Не большие переделки были . Но они незначительны. Взял 32-х разрядную с процессором LPC1768 Bictreetech skr v1.3 .

Двигатели , шаговики Nema17, с разным форм фактором 60мм. по оси Y и 38мм. по оси Z .

Программа

Писал на Си , на плате есть разъём для программирования контроллера , респект разработчикам, С алгоритмом пришлось повозиться . Сменил несколько. Основная засада в том , что принтер думает , что он печатает на бумаге, но мы то знаем ,что он печатает на столике . Информацию о передвижении мы получаем от датчика энкодера . Эту информацию надо обрабатывать в реальном времени, запаздывания движению не должно превышать несколько миллисекунд.

Шаговики не рассчитаны на большие скорости , у них крутящий момент падает с её увеличением . Поэтому выбор пал на шаговик с форм фактором 60мм. и желательно выбирать мотор с малой индуктивностью обмоток. Изначально по оси Y ставил два шаговика с двух сторон, они управлялись каждый своим драйверами. Сигналы управления были общими .

Торт обладает массой , которая может доходить до двух килограмм, что требует значительного момента для старта и торможения . В конечном итоге всё таки остановился на одном двигателе. Драйвер принтера позволяет печатать с разной скоростью . На малых скоростях при установке высокого качества печати достаточно и одного двигателя.

Алгоритм

Который оказался рабочим,основан на принципе прошедшего пути . Зная путь на , который провернулся вал , и диаметр вала , не трудно рассчитать и расстояние на которое будет перемещаться платформа.

Техническая документация на принтер рассчитана на сервис центры по ремонту и не предлагает полную информацию . Для меня было загадкой сколько импульсов даёт энкодер за полный оборот вала , я предполагал что эта цифра должна была быть кратно 360 -ти, но в конечном итоге она оказалась кратна 180 -ти.

Что необходимо учитывать при движении столика , так это датчик бумаги . Этот датчик отслеживает начало бумаги и её конец относительно старта, и в случае если это время выйдет за рамки заранее заданного диапазона принтер выдаст ошибку «Замятее бумаги». Это время было определено эмпирически. С начало я ставил оптический концевик, но в конечном варианте формировал этот сигнал программно и подавал его на плату управления принтера в нужный момент времени относительно момента старта.

Столик

Установлен на платформе, на четырёх регулируемых по высоте винтах , верхняя его часть выполнена из оргстекла формата А4 толщиной 4мм.

Панель управления

Состоит из семи кнопок . Две это перемещение по оси Y, вправо влево , две по оси Z , вверх вниз . Одна кнопка аварийного останова ,кнопка управления перистальтическим насосом . На нём я остановлюсь немного подробней. Я писал ,что он связан системой шестерён, с валом подачи бумаги . Предназначен для подачи чернил в головку принтера и прочистки дюз . Так как шестерни с валом были удалены пришлось искать замену. Наши китайские друзья и здесь меня выручили, на ебее нашёл подходящий, с двигателем на 12в. Подключил к ШИМу, на плате контроллера уже всё это есть. Установил переключатель на два положения с возможностью управления автоматом и ручное. Это было необходимо , так как принтер в некоторых случаях начинает безбожно качать чернила.

Да. ещё, обязательно вентилятор, для обдува радиаторов драйверов TMC2208 . Без него во время печати они перегревались и возникали пропуски шагов. Ну и кнопка автоматической установки высоты печати.

Емкость для сбора чернил с насосом

Питание

24в. 3А. такое напряжение выбрано из за необходимости быстрого старта и высокой скорости.

Датчики

В основном это концевики ,ограничивающие движение, по всем направлениям и лазерный датчик , излучатель и приёмник, установленные на фронтальной части принтера . Сигналы с этого датчика используются для автоматического задания высоты между печатающей головкой и объектом печати в пределах 2-3мм

Стол

Выполнен из ДСП, рама сварена из металлического профиля 15х15мм. Из нижней части столешницы выдвигается небольшая площадка для установки ноутбука. Печать деталей из АBC , только втулки распечатаны из PETG . Изначально планировал использовать нейлон , но в принципе и так работает.Печатать можно не только на пряниках , но и на дереве , керамике , тканях , в общем на любой плоской поверхности. Проблема только в чернилах однажды заправив под определённый вид материала сложно перейти на другие чернила особенно это касается пищевых и технических.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Биопринтер своими руками

От переводчика: Это руководство поможет вам создать биопринтер из подручных материалов (не путать с 3D биопринтером. , об этом в следующий раз).

Биопечать — это печать биологическими материалами. Думайте об этом как о 3D печати, но спрессованными ингредиентами! Большая работа была проведена исследовательскими лабораториями и крупными компаниями, такими как Organovo занимающимися проблемой печати человеческих тканей и органов человека, с целью тестирования лекарств, и трансплантации органов людям.
Все это звучит невероятно сложно, но дело в том, что основные технологии широко доступны — все это основано на струйной и / или 3D-печати! Так что мы на BioCurious решили поиграть с этой технологией сами — и проект BioPrinter Community появился на свет!

Шаг 1: Разбор старого струйного принтера

Берём старый струйный принтер, в нашем случае HP 5150, но подойдёт практически любой. Можете просто срывать все пластиковые крышки, но убедитесь, что кнопка перезагрузки на передней панели всё ещё работает.
В нём есть маленький быстродействующий переключатель, который следит открыта ли крышка. После снятия крышки, нужно зафиксировать этот переключатель во включённом положении. вручную, с помощью зубочистки или приклеив маленький кусочек пластика, в общем включите фантазию.

Так же внутри есть быстродействующий переключатель механизма подачи бумаги, который определяет загружена ли бумага. С ним нужно сделать тоже самое.
Чтобы убедиться, что всё сделано правильно, распечатайте пару листов. Смотреть как разобранный принтер печатает, само по себе интересно.

Следующей задачей является вскрытие картриджа, для замены чернил на что-то более органическое. Лучше взять новый картридж, у которого сопла ещё не засорены, но вы можете попробовать и старый, только перед использованием включите режим очистки головки, если ПО принтера это позволяет.

После снятия всех наклеек вы увидите, что большинство картриджей имеют приклеенную крышку с небольшим вентиляционным отверстием для подачи воздуха во время вытекания чернил. Крышку нужно снять ножом или специальным инструментом, только имейте ввиду, что в будущем картридж нужно будет снова вставлять в принтер.
Как только вы вскроете картридж вы увидите, что весь резервуар занимает небольшая губка, которая удерживает чернила на месте. Цветные картриджи имеют отдельные отсеки чернил со своими губками (обычно голубой-пурпурный-желтый, а не красный-зеленый-синий, так как цвета печати на белой бумаге является процессом вычитания цвета). Вы можете выжать оставшиеся чернила и сохранить их для последующих экспериментов (например, для бумажной хроматографии). Затем промыть, промыть, и ещё раз промыть картридж дистиллированной и деионизированной водой, чтобы не засорить печатающую головку минеральным остатком. Независимо от того как хорошо вы промоете его, вряд ли у вас получиться вымыть всё, поэтому залейте в картридж дистилированной воды и напечатайте что-нибудь, потом ещё и ещё пока мельчайшие частицы чернил не перестанут выходить.
Теперь необходимо чем-нибудь заполнить наш картридж. Тут всё зависит о вашей фантазии. Мы решили начать с чего-нибудь простого, а не прыгать сразу к печати живых клеток. Мы решили напечатать что-то с помощью раствора арабинозы на фильтрованной бумаге.
Мы решили напечатать с помощью раствора арабинозы на фильтровальную бумагу. Затем мы вырезали её и положили на пластину агарозы, с выращенной плёнкой из кишечной палочки, чем спровоцировали перенос pGLO плазмид. Этот плазмид содержит зеленый флуоресцентный белок (GFP), под управлением арабинозочувствительного ускорителя.
В результате, там, где мы распечатали арабинозу на фильтровальной бумаге, мы увидели под ультрафиолетовым излучением зелёный свет излучаемый кишечной палочкой! Обратите внимание, что красота этого эксперимента заключается в его простоте (прим. переводчика: ну да, ну да… могли бы и что-то по интереснее придумать): мы только должны были печатать простым раствором сахара, а не объемными живыми клетками, причём на бумаге, так что нам даже не придётся менять технологию работы с бумагой. Также можно попробовать печать с помощью антибиотиков или даже белков, таких как ферменты или факторы роста.

На первой фотографии мы распечатали половину страницы арабинозой (Прим. переводчика: надо приглядеться, сочувствую дальтоникам.).

А на этом фото мы распечатали логотип глазного яблока. К сожалению, резкость изображения оставляет желать лучшего.

Шаг 2: Проблема — существующие принтеры имеют слишком высокое разрешение

Мы провели немало времени, смотря на струйные печатающие головки под микроскопом. Серебристая полоска в нижней части картриджа называют пластиной с соплами. Это просто ленты из нержавеющей стали. В этом картридже, сопла расположены в четыре ряда, из которых вы можете увидеть две на первом изображении выше. Сопла фактически пронумерованы от 1 до 416. 416 сопел в печатающей головке это примерно 1/3 дюйма выходит до 1200 точек на дюйм.
Теперь, 1/1200 на дюйм означает интервал в 21 мкм. Кроме того, сами сопла фактически около 23 микрон в диаметре. Это порядка размера эукариотической клетки — Ой-ой! Мы должны по-прежнему иметь возможность печатать клетки E.coli гораздо меньше размера (~ 1 мкм в диаметре ) с этой печатающей головки, а также возможно дрожжевые клетки (~ 10 мкм в диаметре ).
Но подождите — это еще не все!
Когда вы удаляйте металлическую пластину сопла, вы получаете фактически возможности печатающей головки — чуда инженерного кремния, который включает в себя как наливные, микроскопические нагреватели, которые испаряют часть чернил в термическом струйном принтере, так и кучу встроенной электроники. Отличная мишень для продвинутых микроскопистов!




Последнее изображение волнует нас гораздо больше. Там, кажется, фильтр, интегрированный в кремний, расположенный между резервуаром чернил и печатающей головкой! По изображению с микроскопа, мы оцениваем отверстия в фильтре, размером около 3 мкм, что может оказаться недостаточно даже для клеток кишечной палочки!

Вдобавок, использую коммерческий принтер придётся изменить весь путь движения бумаги, к тому же существующие драйвера предоставляют ограниченные возможности для управления печатающей головкой, если конечно не адаптировать драйвера под Linux.
Так что давайте создавать собственную печатающую платформу, над которой мы будем иметь полный контроль.

Шаг 3: Используем печатающую головку InkShield

Итак, похоже на то, что мы не сможем печатать чем-либо, что больше дрожжевых клеток, используя последнее поколение струйных принтеров. И мы не не в состоянии напечатать даже дрожжи или клетки E.coli с помощью струйного картриджа на данном принтере!
Другим путём является использование древних HP принтеров с разрешением 300 dpi, и сопел размером предположительно около 80 микрон или около того, что должно быть достаточно для печати клеток человека. Например, HP DeskJet 500, дошедший до нас их 90-х. Удачи в поиске этого антиквариата.

Сейчас, комплект разработки Parallax для струйных принтеров и картридж HP 51604A позволяет печатать с разрешением в 96 dpiпроблема в том что они сняты с производства несколько лет назад.


К счастью для нас, Николас Льюис признал необходимость DIY-платформы для струйной печати, и начал на Kickstarter кампании по созданию Inkshield: An Open Source Inkjet Shield for Arduino. InkShield строится вокруг HP C6602 струйного картриджа, с 12 соплами и 96 точками на дюйм, предназначенный для печати этикеток на вещи, как кабели. 96 точек на дюйм равно шагу в 265 микрон. Как вы можете видеть в последнем изображении, фактический диаметр сопла составляет только около 1/3 от расстояния между точками, или около 85 микрон — просто идеально подходит для наших целей!

InkShield предназначен для управления Arduino, но нуждается в более высоком напряжении, чем 5V Arduino получаемые им от USB. Таким образом, вы должны предоставить 9-12V питания через специальный разъем питания на InkShield или через разъем питания на Arduino.

Шаг 4: Версия 2: Hackteriabot!

Для нашей второй биопечатающей платформы, мы построили XY-платформу из пары старых CD-приводов, вдохновленные красивым DIY лазерным резаком / микрофлюидо платформой от наших друзей из Hackteria:
hackteria.org/wiki/index.php/HackteriaLab_2011_Commons#Micro_Manipulator
hackteria.org/wiki/index.php/DIY_Micro_Dispensing_and_Bio_Printing
hackteria.org/wiki/index.php/DIY_Micro_Laser_Cutter
hackteria.org/wiki/index.php/DIY_Microfluidics#Advanced_DIY_Microfluidics
hackteria.org/?p=1186
diybio.org/2012/06/12/gaudilabalgaepicker

Расположив движущиеся механизмы, перемещающие головку в CD/DVD приводе, под углом в 90 мы получаем XY-платформу с очень маленькой строительной областью, но с очень большой точностью позиционирования
Использование позиционирования лазерной головки от механизма CD привода для строительства высокоточной XY платформы — не новая идея: builders.reprap.org/2010/08/selective-laser-sintering-part-8.html

Шаг 5: Сборка X-Y платформы из Б/Ушных CD приводов

Сперва собираем стопку старых приводов. Открываем лоток с помощью скрепки. Возможно вам придётся перебрать несколько приводов прежде чем вы найдёте с шаговым двигателем. По крайней мере половина из тех что мы разобрали имели двигатель постоянного тока. Если кто-то знает как по виду отличить их между собой, то сообщите нам об этом.

Их легко отличить друг от друга разобрав привод: DC имеют два провода, а Stepper 4 и короткий шлейф.

В отличие от постоянного тока, шаговые двигатели предназначены для перемещения на определенное число шагов, где каждый шаг представляет собой часть полного оборота. Это делает удобным для высокоточного позиционирования, без необходимости создания системы обратной связи, проверяющей позицию нахождения головки. Например, 3D принтеры обычно используют шаговые двигатели для позиционирования печатающей головки.

После онлайн-проверки некоторых серийных номеров, мы наткнулись на хорошо документированный биполярный шаговый двигатель, помеченный как PL15S-020. Остальные найденные двигатели очень похожи на него, так что вероятно они имеют одинаковые параметры.

Технические данные: robocup.idi.ntnu.no/wiki/images/c/c6/PL15S020.pdf

Данный шаговый двигатель делает 20 шагов на оборот (не много, но достаточно), а ходовой винт имеет шаг 3 мм за один оборот. Таким образом, каждый шаг равен 150 мкм перемещения лазерной головки — не плохо!
На Arduino.cc сайт мы нашли схемы для биполярных шаговых двигателей, а также пример кода для их управления. Мы заказали несколько SN754410NE H-мостов для реализации схемы, показанной на последней картинке.

Старый CD / DVD приводы имеют множество других интересных комплектующих! В том числе, лоток механизма открытия / закрытия, содержащий двигатель постоянного тока с низкоскоростной передаче, двигатель шпинделя, который вращает CD, имеет как правило, высокопроизводительный бесщеточный двигатель постоянного тока, который можно использовать в игрушечных самолетах и вертолетох. Плюс, куча переключателей, потенциометры, чёртовы лазеры, и даже соленоиды! В общем, извлеките всё.

Шаг 6: Соберите всё вместе

Материалы:
— Два механизма перемещения лазерной головки с шаговыми двигателями (желательно одинаковые) из старых приводов. Стоимость: несколько долларов за штуку.
— Один InkShield комплект, с картриджем и держателем картриджа. Стоимость: $ 57
— Дополнительно: дополнительный HP C6602 струйный картридж. Стоимость: 17 $
— Arduino Uno. Стоимость: $ 30
— Два SN754410NE H-Bridge Motor. Стоимость: $ 5
— Комплект для прототипирования Arduino и / или крошечная макетная плата. Стоимость: $ 4-21
— Провода, винты, стойки, корпуса. Стоимость: от бесплатно до $ $ $, в зависимости от воображения.


Общие затраты на производство составили около 150$, включая стоимость доставки и обработки деталей. Выше на фотографии показаны две разные модели. Вторая версия обладает верхней пластиной из качественного акрила и большим внутренним пространством.







Механизм перемещения CD привода, находящийся внизу, перемещает синюю пластину на которой вы что либо печатаете (например, пластину агарозы). Верхний механизм привода, установленый под прямым углом, перемещает струйную печатающую головку. Мы использовали Shapelock и некоторые винты для крепления нижней платформы к лазерной головке, и крепления держателя картриджа к верхней головке лазера. Электроника состоит из Arduino Uno в нижней части, белого InkShield (подключенного к струйному держателю картриджа с хорошим белым ленточным кабелем), и протоплаты с шаговыми двигателями наверху.




Бумажные полоски, из бумаги в клеточку, на нижней и верхней платформах позволяют нам отслеживать положение по X и Y осям. Общая площадь печати составляет около 1,5 дюйма в обоих направлениях, с разрешением 150 мкм за один шаг. Следует отметить, что разрешение шаговых двигателей похоже на разрешение печатающей головки: 96 точек на дюйм 265 микрон шаг, но точки напечатанных печатающей головки четко разделены — больше как 150-200 микрон.

Шаг 7: Успех

Это наш первый по-настоящему-рабочий Биопринтер. Мы заправили картридж жидкой культуры кишечной палочки + pGLO. Слегка модифицировали «I Как вы можете видеть, печать живыми клетками E.coli работает отлично! Мы, вероятно, дали колонии бактерий развиваться дольше чем нужно, так что буквы немного расплываются. Мы получили распыление небольших колоний по углам клетки — вероятно, из-за некоторого распыления от струйной головки. Мы можем улучшить качество регулировкой вязкости или плотности клеток культуры, загружаемых в картридж.
Но в целом, не плохо для первого раза!
После печати мы дезинфицировали поверхность и внутренность картриджа отбеливателем, а потом пропустили немного отбеливателя через головку. После чего промыли всё дистилированной водой.
Вероятно, было бы хорошей идеей, вложиться в ультразвуковой очиститель ювелирных изделий, который может разрушать в том числе и органические вещества в самых труднодоступных местах.

Шаг 8: Полученный урок и планы на будущее

Мы обратились к этому проекту с практически нулевым опытом работы с Биопечатью, шаговыми двигателями, струйными картриджами, и даже программирования Arduino! Поэтому, естественно, не все наши действия были оптимальными. Вот некоторые вещи, которые мы могли бы сделать иначе в следующий раз:

— Изучая работу шаговых двигателей мы получили действительно ценный опыт, но мы могли сэкономить кучу времени и усилий, адаптируя некоторые из RAMPS (RepRap Arduino MEGA Pololu Shield) технологий, которая уже была хорошо развита именно с этой целью в сообществе 3D-печати. В частности, шаговый двигатель Pololu уже имел встроенные микрошаговые возможности.

— Строительство собственной XY-платформы — это здорово! Но мы используем эти шаговые двигатели для того, для чего они никогда не были предназначены, что начинает себя проявлять. Мы уже получаем некоторые проблемы с иногда пропускающей нижней ступенью, по-видимому, из-за частых ручных сбросов, изнашивающих пластиковые детали. Было достаточно легко купить новые шаговые двигатели, чтобы держать их, добавить немного микропереключателей для конечных остановок, и код функции сброса позиции в программном обеспечении.

— Как только вы начинаете поиск новых шаговых двигателей и RAMPS электроники, возникает вопрос почему бы не начать сразу с 3D-принтеров вместо этого? Если мы устали от нашей текущей версии биопринтера, то, наверное, из-за выбранного направления. Стоимость, скорее всего, увеличится на порядок и так, хотя…

— Наличие одной печатающей головки имеет свои ограничения. Если бы мы действительно хотели заняться какой-то тканевой инженерией, мы хотели бы иметь возможность печати нескольких типов клеток. Мы могли бы потенциально положить два струйных картриджа друг к другу. Решением Больших Мальчиков в этой области является использование шприцевых насосов. Представьте себе, что имея несколько шприцевых насосов рядом с принтером, каждый из которых подаёт свой материал на печать через тонкую трубку, а иглы установлены на печатающую головку. Следите за обновлениями…

Теперь слон в посудной лавке… Что, черт возьми, вы делаете с вашим собственным биопринтером?! Я не думаю, что BioCurious будет когда-либо конкурировать с такими компаниями как Organovo с точки зрения печати человеческих тканей или органов. С одной стороны, содержание клеток животных отнимают гораздо больше усилий. С растительными клетками намного легче работать! Не хочу, чтобы всё пошло прахом, так что следите за некоторыми из наших следующих руководств!

Между тем, вот несколько идей:

— Печать градиентов питательных веществ и / или антибиотиков на слой клеток для изучения комбинаторных взаимодействий — или даже для выбора различных изолятов из образца из окружающей среды.
— Печать шаблонов факторов роста на слой эукариотических клеток для изучения клеточной дифференцировки.
— Печать двух или более видов микроорганизмов на различных расстояниях друг от друга, чтобы исследовать метаболические взаимодействий.
— Настройка вычислительной задачи как 2D модель строительства микроорганизма на агаровой пластине.
— Исследование систем реакция-диффузия
— Печать 3D структур с помощью повторной печати слоёв. Теперь вы можете рассмотреть возможность сделать все выше в 3D!
— Распечатать клетки в раствор альгината натрия, на поверхности пропитанной хлористым кальцием, для создания гелевых 3D структур (по аналогии с процессом spherification в молекулярной гастрономии)

— Есть ещё идеи? Оставьте их в комментариях!

Шаг 9: Добавлено: Так что вы хотите сделать для реальной науки?

Биопринтер, показанный здесь, очевидно, всего лишь прототип. Но так как у нас были очень серьезные запросы об использовании этого в академических лабораториях, вот некоторые рекомендации:

— Группа Дельфин Дин в университете Клемсон работает на Bioprinting с использованием модифицированного HP DeskJet 500. Определенно посмотрите их видео на JoVE on Creating Transient Cell Membrane Pores Using a Standard Inkjet Printer! Множество информации, о том как иметь дело со с струйными принтер, использующимися в качестве лабораторного оборудования, как очистить картриджи, готовить соответствующие клеточные суспензии, и некоторые интригующие не 3D приложения для печати.

— Мы еще не получили удовлетворительных доказательств того, что картриджи HP C6602 могут печатать эукариотические клетки. Мы считаем, что скорее всего это связано с засорением печатающей головки продуктами распада клеток. Мы будем держать вас в курсе по поводу использования ультразвуковых установок для очистки…

— Печать может занять несколько минут, так что держите принтер в капюшоне, чтобы избежать загрязнения.

— Оберните электронику в пищевую пленку или постройте корпус, чтобы сохранить её сухой и чистой. Все остальное можно протереть с хлоркой после использования.

D’haeseleer, P. (2013, 22 января).

• биопринтер
• биопринтинг
• diy или сделай сам
• arduino
• старое железо