AUTORZY: Bogusław Kłosowski (tutor), Adrian Paździor, Patryk Warunek

STATUS: W trakcie

Opis:
Ploter CNC zespołu to funkcjonalne narzędzie, które łączy w sobie ideę recyklingu (silniki DVD), druku 3D oraz open-source’owego oprogramowania. Dzięki fi rmware’owi GRBL i Arduino osiągnięto kompromis między prostotą a precyzją, co pozwala na realizację zarówno projektów artystycznych, jak i technicznych (PCB). Projekt jest łatwy w replikacji, a jego modułowa konstrukcja zachęca do dalszych eksperymentów.

Cel:
Celem projektu było zbudowanie niskokosztowego plotera CNC do precyzyjnego rysowania oraz nanoszenia ścieżek na płytki PCB (w technologii „śladów utrwalanych markerem”), umożliwiającego późniejsze wytrawianie płytek. Ploter został skonstruowany głównie z części wydrukowanych w 3D oraz silników krokowych z napędów DVD. Sercem systemu sterowania jest firmware GRBL działający na platformie Arduino.

Komponenty projektu:

• Konstrukcja mechaniczna:
  • Rama i ruchome elementy (wózki osi X, Y, Z uchwyt pisaka/markera) wydrukowane w technologii FDM z fi lamentu PLA.
  • Silniki krokowe z napędów DVD (o napięciu 5–12 V) jako napędy osi X, Y i Z.
  • Amortyzator osi Z (podnoszenie i opuszczanie pisaka).
• Elektronika:
  • Arduino Uno – główny kontroler, na którym działa fi rmware GRBL (wersja 1.1).
  • Sterowniki silników krokowych A4988 do precyzyjnego sterowania krokami.
  • Zasilanie: zewnętrzny zasilacz 12 V o wydajności min. 2 A.
  • Dodatkowe elementy: końcówki krańcowe (endstopy) do kalibracji pozycji zerowej.
• Oprogramowanie i firmware:
  • GRBL – firmware open-source dla Arduino, odpowiedzialny za interpretację G-code’u i generowanie sygnałów sterujących silnikami.
  • Oprogramowanie komputerowe (np. Universal G-code Sender, CNCjs) – do przesyłania ścieżek G-code do plotera.
  • Inkscape z wtyczką GRBL – do konwersji projektów grafi cznych/PCB na G-code.

Działanie plotera:

• Nanoszenie ścieżek na PCB:
  • Ploter rysuje ścieżki za pomocą pisaka.
  • Po zakończeniu pracy płytka jest trawiona w roztworze chlorku żelaza.
• Rysowanie:
  • Ploter może obsługiwać różne narzędzia (markery, cienkopisy), co umożliwia tworzenie precyzyjnych rysunków na papierze lub innych podłożach.

Kluczowe punkty:

• Recykling silników DVD – silniki krokowe z napędów DVD zostały przystosowane do pracy w osiach plotera, co znacząco obniżyło koszty.
• Projekt 3D z możliwością modułowej rozbudowy – konstrukcja umożliwia łatwą wymianę komponentów (np. dodanie lasera lub frezu).
• Kalibracja w GRBL – dostosowanie parametrów krokowych (steps/mm) dla niestandardowych silników i przekładni.

Wyzwania:

• Ograniczona siła momentu silników DVD – wymagała redukcji tarcia poprzez precyzyjne wyrównanie osi.
• Niestandardowe rozmiary śrub napędowych z napędów DVD – konieczność ręcznego dostrojenia fi rmware’u GRBL.

Zastosowanie:

• Druk 3D (PLA) – elementy konstrukcyjne.
• Silniki krokowe bipolarne z napędów optycznych.
• Arduino Uno + GRBL – sterowanie.
• Open-source’owe narzędzia CAD/CAM (np. KiCad dla projektowania PCB, Inkscape dla grafiki).

Korzyści:

• Edukacyjny charakter projektu – nauka podstaw CNC, elektroniki i programowania.
• Niska cena – koszt budowy ok. 150 zł (w zależności od dostępności części).
• Uniwersalność – możliwość przekształcenia plotera w maszynę do grawerowania lub prostego frezowania.

ZDJĘCIA INSPIRACJI: