3D-tulostimen automatisointi

Abstract

3D-tulostimen automatisoinnista Dobot Magician -työpöytärobottikäsivarrella oli ollut puhetta Lapin ammattikorkeakoulun IOT-laboratoriossa, mutta mitään konkreettista ei ikinä ole sovittu. Itsellä ajatus kuitenkin oli jäänyt mieleen, joten päätin tehdä aiheesta opinnäytetyön Lapland Robotics -hankkeeseen. Samalla saataisiin hyötyä irti IOT-laboratorioon hankituista työpöytärobottikäsivarsista ja projektin onnistuessa uusia mahdollisuuksia 3D-tulostamiseen IOT-laboratoriossa. Tavoitteeksi projektissa muodostui prototyypin kehittäminen, prototyyppi todentaisi konseptin toimivuuden. Isoimpia kysymyksiä oli oikean teknologian valinta, mikä mahdollistaisi Magicianin helpon integroinnin 3D-tulostimen kanssa. Toisena ratkottavana kysymyksenä olisi Magicianin soveltuvuus tehtävään.

Opinnäytetyön tekeminen alkoi Magicianin tehtävään soveltuvuuden todentamisella erinäisten testien ja prototyyppityökalujen suunnitelulla. Ongelmana oli, kuinka valmiit 3D-tulosteet saadaan pois uusien tieltä. Melko aikaisessa vaiheessa pidättäydyin ratkaisussa, jossa Magician nostaa PEI-päällysteisen tulostusalustan magneettiselta 3D-tulostimen pediltä. Tämän jälkeen aloin myös keskittyä projektin ohjelmointiosuuteen, jossa tulisi toteuttaa järjestelmä 3D-tulostimen automatisoinnille sekä integroida Magician osaksi järjestelmää. Puntaroin eri 3D-hallintaohjelmistoja sekä tulostimen emolevyn laiteohjelmistoja, näistä valitsin Marlinin emolevylle ja OctoPrintin 3D-tulostimen hallintaan. OctoPrinttiin vaikutti helpoimmilta lähteä toteuttamaan automaatiojärjestelmää tämän pitkälle viedyn lisäosajärjestelmän ansiosta.

Opinnäytetyöstä syntynyt prototyyppi, johon kuuluivat OctoPrint-lisäosa sekä Magicianin ja 3D-tulostimen yhteistyön mahdollistavat työkalut, onnistui mielestäni ihan hyvin. Prototyyppijärjestelmän OctoPrint lisäosa kattoi suurimman osan ominaisuuksista mitä suunnittelin ja Magicianin integraatio lisäosan kanssa onnistui aika hyvin. Prototyyppi osoittaa, että automaatiojärjestelmästä voisi saada toimivan kokonaisuuden, jos projektin veisi loppuun.

The aim of this thesis study was to create a prototype automated 3D printer system using a Dobot Magician desktop robotic arm. The goal of the prototype was to prove the viability of the automated 3D printer using a Dobot Magician desktop robotic arm. One of the biggest questions was choosing the right technology, which would enable easy integration of Magician with a 3D printer. Another question to be resolved would be the magician's suitability for the task.

The work was started with finding out about the Magicians suitability for the task by performing different kinds of tests and designing prototype tools. The problem to solve was how to remove finished 3D prints from the printer bed so that a new print job could begin. From a very early point, a solution where Magician would lift a flexible PEI-coated build surface from the 3D printer bed was chosen. After this, the focus was on the programming side of the project, where the system for automating the 3D printer would be developed, and also to integrate Magician as part of the system. Different 3D printer firmware and 3D printer control software were evaluated, and from these, were chosen Marlin firmware for the 3D printer motherboard and OctoPrint for the control of the 3D printer. OctoPrint seemed the easiest tool for implementing an automation system thanks to OctoPrint's advanced add-on system.

A prototype born from this thesis study, which includes the OctoPrint add-on and the tools that enable 3D printer and magicians to cooperate, was reasonably successful. The OctoPrint add-on covered most of the planned features and the Magicians integration with the add-on was successful. The prototype shows that the automation system could be turned into a functional system if the project would be completed.