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3 de noviembre de 2017
Si has llegado hasta aquí y ya tienes tu CNC, el siguiente paso es ir a por la impresora 3D. En este proyecto veremos cómo montar nuestra propia impresora 3D. Utilizaremos para ello materiales y componentes reciclados de viejos equipos electrónicos.
En esta primera parte voy a explicar lo referente al montaje de la impresora y en la segunda parte explico cómo programar y configurar el Arduino con el firmware Marlin, también cómo calibrar los drivers DRV8825 y cómo nivelar correctamente la cama caliente.
En la imagen siguiente, algunos de los objetos que he impreso.
Antes de continuar un consejo, ármate de paciencia. Este es un proyecto realmente complejo y a la vez apasionante, todo un reto personal. Se trata de reunir un montón de piezas de aquí y de allá y de mecanizar otras muchas y montar desde cero tu propia impresora 3D. Hay que ser milimétrico durante el montaje, todas las piezas deben estar perfectamente paralelas y perpendiculares entre sí, pensad que estamos montando una impresora 3D y aquí la precisión cuenta, de lo contrario iremos acumulando errores y el resultado no será el deseado.
Materializar este proyecto me ha llevado meses, he tenido que rediseñar la impresora en dos ocasiones, desechar un montón de piezas y mecanizar otras nuevas hasta dar con el diseño acertado. Pero ha merecido la pena y por el camino he disfrutado de lo lindo haciendo lo que más me gusta, manejar herramientas, crear cosas con mis propias manos y al final montar una máquina completamente funcional. Así que si dispones de un pequeño taller, garaje o cuartillo donde poder trabajar, te animo a que construyas tu propia impresora 3D.
El siguiente vídeo muestra la impresora terminada y funcionado.
Las impresoras 3D son máquinas capaces de autoreplicarse, una vez montada la primera, podemos imprimir las piezas necesarias para montar otras muchas. En la imagen de abajo Darwin, una de las primeras impresoras 3D (reprap.org) y un kit de piezas impresas de la Prusa i3 (bitbot3d.com).
¿Qué pasa si no tenemos impresora 3D? Pues como buenos ingenieros que somos, aprovecharemos los medios y materiales de que disponemos para montar la nuestra.
Si sois habituales de este humilde blog sobre Arduino, sabéis que aquí somos muy de hacer todo nosotros mismos. Tengo la suerte de trabajar en un Servicio Técnico, lo que significa que de vez en cuando pasan por mis manos equipos obsoletos o no reparables que van camino del desguace, a los que hábilmente despojo de todo lo que puede serme útil, lo que supone una fuente de materiales y componentes para mis proyectos.
Otras partes de la impresora hay que comprarlas sí o sí, como el extrusor, la cama caliente, el Arduino Mega, la Ramps...Al final de la página dejo los enlaces a los sitios donde he comprado el material, así como los planos de la impresora y un completo despiece en formato SketchUp.
Bien, sin más preámbulos vamos con el montaje. En internet hay cientos de tutoriales sobre cómo montar un kit de impresora 3D, de las que se venden desmontadas y las montas tú mismo. Pues bien, para apoyarme en el montaje de la impresora 3D he seguido las instrucciones de la Prusa P3 Steel Pro V2, pero lo he ido adaptando a los materiales y componentes de que dispongo ¿por qué he elegido este modelo? porque si vamos a fijarnos en una impresora, que sea de las más molonas del mercado.
Eje Y
Eje Y
Para empezar necesitaremos una base sobre la que montar la impresora. He optado por una pieza de aluminio de 400 x 700 mm y 4 mm de espesor, a la que he atornillado unos perfiles que sirven de patas y al mismo tiempo dan rigidez a la base y evitan que se doble por el peso.
La base vista desde arriba y desde abajo.
Lo primero que vamos a montar es el eje Y. Para ello fijamos a la base cuatro soportes y colocamos dos guías para rodamientos lineales de 8 mm de diámetro.
Introducimos los rodamientos SCS8UU en las guías y montamos el motor, la polea y la correa GT2. La correa no tiene porqué ser cerrada, se puede coger con dos cierres en los extremos de la cama caliente.
Sobre los rodamientos atornillamos una pieza de aluminio de 22 x 22 cm que servirá de soporte a la cama caliente. Para terminar hacemos cuatro taladros en las esquinas del soporte, a la medida de los agujeros de la cama caliente y colocamos cuatro muelles de unos 2 cm de altura.
Con cuatro tornillos de M3x30 sujetamos la cama caliente y los muelles al soporte.
Con el montaje de la cama caliente damos por terminado el eje Y.
De todo lo necesario para montar el eje Y, la base de aluminio y los perfiles creo recordar que salieron de un armario de electrónica. Los cuatro soportes, las guías para los rodamientos y el motor los saqué de un viejo escaner. Las impresoras de tinta son una buena fuente de piezas para los makers, de ellas se pueden sacar guías y motores paso a paso.
Una imagen de la parte frontal de la impresora. La base quedó un poco corta y tuve que poner una pletina para montar la polea del eje Y.
Detalle del motor Y. Al fondo puede verse el final de carrera.
Eje Z
Eje Z
Para montar el eje Z necesitamos un marco que sirva de soporte a los motores y las guías. Para ello he cortado una pieza de metacrilato de 10 mm de espesor en forma de U invertida y dos escuadras que atornillaremos al marco y a la base para sujetarlo firmemente.
Las medidas son orientativas, para más detalles os remito a las instrucciones de la P3 Steel que dejé más arriba. En mi caso están condicionadas por el tamaño de la pieza de metacrilato de que disponía, la cual saqué de un transformador de alta tensión, ya que por sus cualidades aislantes, se usa para el montaje de componentes, tales como condensadores de alto aislamiento, diodos de AT, bobinas, resistencias de potencia...
Comenzamos montando los soportes y las guías al igual que hicimos en el eje Y. Los soportes los he mecanizado con mi CNC en metacrilato de 10 mm de espesor, las guías y los dos motores del eje Z también salieron de un escaner.
Después montamos los motores, uno a cada lado, con un acoplamiento elástico de 5 a 8 mm para husillo trapezoidal.
Eje X
Eje X
El eje X presenta algo más de complejidad, pero la forma de proceder es la misma. Partimos de dos pequeñas piezas de aluminio de 35 x 135 x 6 mm de espesor, que colocaremos una a cada lado del eje Z. En cada una de las piezas atornillamos un único rodamiento lineal SCS8LUU cuyo largo es 58 mm; algo mayor de lo normal.
Sobre las piezas de aluminio, atornillamos dos soportes para las guías del eje X.
A continuación introducimos los rodamientos y los unimos mediante una pequeña pieza que servirá de soporte al extrusor.
En la imagen, el eje X visto desde atrás con el extrusor ya montado. La correa es abierta. Un único cierre sujeta la correa por sus dos extremos en la pieza que une ambos rodamientos.
Después montamos el motor, la polea y la correa GT2 encargada de mover el extrusor.
Aquí también he reciclado algunas cosas; excepto la polea, la correa GT2 y el cierre, el resto de piezas -soportes, guías, rodamientos, y motor- proceden de otro viejo escáner.
La tuerca para el husillo trapezoidal va montada en una escuadra de aluminio que se atornilla en la parte superior de la pieza soporte del eje X.
Montar el eje X sobre las guías del eje Z. Se introduce el husillo por las tuercas y se sujeta a los motores del eje Z mediante el acoplamiento elástico de 5x8 mm.
La siguiente imagen muestra los dados izquierdo y derecho del marco soporte de los ejes X,Z.
Atornillamos las escuadras al marco del eje Z y luego fijamos el conjunto a la base de la impresora. Mediante dos bridas montamos el extrusor en el eje X.
En la parte superior atornillamos una pieza de metacrilato de 400 x 100 mm que servirá para montar el display y la bobina de filamento.
Vistas frontal y trasera de la impresora terminada.
Montaje electrónico
Montaje electrónico
Empezamos por la cama caliente. Al utilizar una fuente de 12V para alimentar la impresora, soldamos el cable negro en los espacios 2 y 3 y el positivo en el 1.
Colocar el termistor en el centro de la cama caliente, de forma que la punta asome por el agujero y sujetarlo con cinta kaptón.
Colocamos tres finales de carrera, uno por cada eje. Soldamos un cable rojo en el común y otro negro en el Normalmente Abierto.
Montar tres jumpers en la Ramps por cada uno de los drivers DRV8825.
Imagen cortesía de drdflo.com
Montar los drivers DRV8825 sobre la Ramps y luego insertar la Ramps sobre el Arduino Mega.
Como los motores que estoy utilizando son un poco más pequeños que los NEMA17, he calibrado los drivers XYZ a 150mV, lo que equivale a 300mA según la fórmula I= 2 x Vref y el extrusor a 300mV.
Una vez montados todos los componentes de la impresora, los conectarlos según el siguiente esquema.
Para refrigerar la electrónica de la Ramps y los drivers he colocado un ventilador de 12 cm montado sobre separadores hexagonales.
Hasta aquí hemos visto todo lo necesario para montar la mecánica y la electrónica de nuestra impresora 3D.
Mira la segunda parte para ver lo referente a programación y configuración del firmware Marlin, calibración de los drivers de los motores paso a paso y nivelación de la cama caliente.
Links
Links
Planos de montaje de la impresora y despiece aquí.
Proyecto Clone Wars. Clone Wars es un grupo dentro de la comunidad RepRap, que trata de documentar en español todo lo necesario para que puedas construir tu propia impresora 3D
Manual de montaje de la Prusa P3 Steel Pro V2
Piezas para montaje mecánico
Piezas para montaje mecánico
Cierres para correas GT2
Rodamiento largo SC8LUU SCS8LUU
Rodamiento corto SC8UU SCS8UU
Kit correa GT2 + poleas para motor paso a paso
Kit Poleas dentadas y lisas
Acoplamiento elástico 5 x 8 mm
Kit de electrónica para impresora 3D
Kit de electrónica para impresora 3D
Cama caliente aluminio de 200x200 mm
Termistor
Muelles 20 x 5 mm
Extrusor MK9 completo
Abrazadera soporte extrusor
Ventilador de capa tipo turbina 5015s
Tobera para ventilador de capa
Arduino Mega
Ramps
Drivers Pololu DRV8825
Pantalla LCD
Fuente de alimentación 12V,20A
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