Proyecto 40.3
DIY 3D Printer Ultimate Version
Este tutorial es una mejora del Proyecto 40.2. Échale un vistazo para conocer los antecedentes.
Resulta que últimamente venía experimentado problemas de nivelación en la cama caliente; en determinadas posiciones no conseguía una nivelación correcta por más que actuaba sobre las tuercas de nivelación. Al principio lo solucioné suplementando aquellas esquinas en las que la tuerca no daba más de sí, pero aquello no podía ser. Tenía que tomar medidas más drásticas.
Así que siguiendo la máxima de este blog Primero hazlo, después hazlo bien y después hazlo mejor voy a rediseñar mi impresora 3D por tercera vez.
El problema tiene su origen en la anterior actualización, en la que sustituí la cama de 20x20 por otra de 20x30. Tuve que aumentar la longitud de las guías del eje Y para dar cabida a la nueva cama y con el tiempo las guías han cedido un poco debido al peso y la longitud, echando a perder la correcta nivelación de la cama.
Para solucionar este problema voy ha hacer una doble mejora en el diseño. Primero voy a girar la cama 90º, de manera que el eje Y sea el lado de 20 cm así la longitud de las guías será menor y en segundo lugar voy a sustituir las guías de 8 mm de diámetro por otras de 12 mm que recuperé del compresor de un viejo mamógrafo.
Como en proyectos anteriores, voy a utilizar gran parte de materiales y componentes reciclados de viejos equipos electrónicos, más otras piezas impresas en 3D. En este tutorial veremos la parte relativa al montaje mecánico de la impresora. En cuanto a instalación del firmware Marlin y calibraciones consulta la segunda parte. Puedes descargar los planos de la impresora en formato SketchUp al final de la página.
1. Base Soporte
Partimos de una base de aluminio de 530x400 mm a la que he atornillado en la parte de abajo unos perfiles de 20x10 mm para dar rigidez a la base y evitar que se doble por el peso. Ambas piezas -base y perfiles- son reciclados del armario de electrónica de un equipo médico.
Base de aluminio de 530 x 400 mm vista desde arriba
Base vista desde abajo. Los perfiles sirven de patas y añaden rigidez.
2. Eje Y
Antes de montar el soporte de la cama, voy a atornillar dos perfiles en los lados de 30 cm para darle más rigidez. Esta mejora la he añadido porque los muelles de nivelación de la cama pueden llegar a ejercer bastante fuerza y hacer que las esquinas del soporte se doblen ligeramente.
El soporte para la cama caliente lo he comprado en AliExpress -al final de la página dejo el link- y los perfiles de aluminio salieron de un viejo escáner.
Soporte para cama caliente con los perfiles atornillados
A continuación montamos los rodamientos en el lado de 20 cm. Las guías de 12 mm son recuperadas de la paleta de compresión de un mamógrafo.
Soporte terminado
Los soportes en T para las guías de 12 mm los he diseñado con SketchUp, los puedes descargar al final de la página. El agujero para el tornillo M4 de fijación es ranurado, para tener un poco de juego a la hora del ajuste final.
Para montar el eje Y comenzamos fijando los soportes en T. Después montamos el conjunto que teníamos preparado anteriormente.
En este punto no he atornillado todos los soportes a la base, tan solo lo he fijado dos de ellos y con sólo un tornillo para tener algo de juego hasta que estén todos los ejes perfectamente alineados entre sí.
3. Eje Z
En este nuevo diseño, el eje X se desplaza en el lado de 30 cm de la cama, lo que implica que hay que prolongar 10 cm el marco soporte que veníamos utilizando hasta ahora.
Como no tenía posibilidad de mecanizar un nuevo marco más ancho, he tirado por la calle de enmedio y lo he cortado por la mitad.
Luego he atornillado ambas mitades mediante una pieza de aluminio pero añadiendo al conjunto 10 cm más en la parte central.
El marco del eje Z y las escuadras están mecanizados a partir de unas láminas de metacrilato de 10 mm que recuperé de un transformador de alta tensión. La pletina de aluminio -y otras que utilizaré más adelante- salieron del mismo viejo escáner que mencioné anteriormente.
Marco soporte para el eje Z, ahora 10 cm más largo
Para fijar el marco procedemos como sigue: tomando como referencia la arista del fondo, he alineado las escuadras y el marco del eje Z, después he marcado los taladros y he atornillado las escuadras y el marco a la base, utilizando seis tornillos de M4x20, tres a cada lado introducidos desde abajo.
Al utilizar metacrilato de 10 mm de espesor hay material suficiente para mecanizar las roscas en la parte inferior de las escuadras y del marco, de manera que los tornillos roscan directamente en las piezas de metacrilato.
Es muy importante alinear perfectamente el marco del eje Z, ya que es el que vamos a utilizar como referencia para alinear más adelante el eje Y.
Marco del eje Z y soporte para cama caliente. Esto va cogiendo forma…
A continuación montamos los soportes de los motores del eje Z, verificando con la escuadra que quedan perfectamente alineados con el marco.
Nivela que algo queda...
Después montamos los motores y los soportes superiores para las guías y los husillos del eje Z.
Los dos motores del eje Z salieron de la bandeja portachasis de un viejo ortopantomógrafo.
Los soportes para los motores y las guías los he diseñado con SketchUp.
Los soportes superiores se atornillan al marco con dos tornillos M4x16 y también tienen los agujeros de fijación ranurados para permitir un alineamiento correcto de las guías y el husillo del eje Z. El orificio para el husillo tiene un diámetro ligeramente superior a 8 mm para permitir que gire con libertad pero sin holgura.
4. Eje X
Para montar eje X introducimos las guías y los husillos por la parte superior e introducimos las dos piezas impresas que forman el eje X y el carro del extrusor.
El montaje del eje X es igual que en las Prusa; nada que señalar.
Las dos guías de 8 mm sobre las que se desplaza el extrusor salieron de una impresora láser. Y los motores de los ejes X e Y proceden de una Juke Box para almacenamiento de datos.
A continuación montamos la cama sobre los muelles de nivelación. El extrusor lo fijamos con la brida impresa a tal efecto.
En este punto tengo que decir que los soportes en T del eje Y no están todavía en su posición definitiva, pues hasta que no montamos el extrusor su posición puede variar ligeramente.
Como dije más arriba, el marco y las escuadras ya están alineados y fijados a la base, lo que quiere decir que el eje X ya está en su posición definitiva y lo voy a utilizar como referencia para alinear el eje Y.
Lo que haremos será mover el extrusor de derecha a izquierda y la cama la moveremos de adelante a atrás, verificando que ambos lados están perfectamente paralelos y perpendiculares al extrusor.
Una vez comprobado el alineamiento de la cama, marcamos la posición de los taladros para fijar los soportes en T del eje Y. Retiramos los soportes junto con las guías y la cama y hacemos los taladros en la base, después con un macho de roscar mecanizamos las roscas M4 para atornillar los soportes en T a la base de la impresora.
Macho macho maaan!!!
Una vez mecanizadas todas las roscas, montamos el eje Y esta vez en su posición definitiva.
Como la base es un poco corta, la polea no cabe dentro. Para solucionar este problema he montado la polea del eje Y en una pletina de aluminio y he atornillado la pletina a la base de la impresora. La polea y la pletina también salieron del mismo escáner; saqué petróleo de ese aparato.
Con el motor del eje Y tenemos el mismo problema; no cabe en la base. Así que procedemos de la misma forma. Atornillamos a una pletina dos tirantes, uno a cada lado.
Atornillamos los tirantes a la base y montamos el motor del eje Y. Tan solo falta montar la correa dentada para terminar el montaje del eje Y.
5. Arduino + Ramps
El display lo vamos a montar sobre el marco del eje Z y a la izquierda, ya que la ranura de la tarjeta microSD está en el lado izquierdo de la pantalla. Y dado que los cables del display son más bien tirando a cortos, lo más recomendable es ubicar también el conjunto Arduino Mega + Ramps a la izquierda de la impresora.
Como no hay espacio suficiente junto a la escuadra para montar el Arduino Mega, voy a utilizar una pequeña pieza de aluminio en la que voy a atornillar unos separadores hexagonales de nylon para fijar el conjunto Arduino + Ramps.
Fijamos la pieza a la base de la impresora mediante dos separadores de metal M4
Después colocamos el Arduino Mega sobre los separadores de nylon y pinchamos la Ramps sobre el Arduino.
Las conexiones eléctricas las realizaremos siguiendo este esquema:
Imagen cortesía de 3D España
Espero que os quede un poco más ordenado que a mi :-)
6. Fuente de Alimentación
La fuente de alimentación la montamos en el lado derecho de la impresora.
El interruptor de encendido también va en el lado derecho. Los cables los enrutamos por debajo de la base.
7. Finales de Carrera
Por problemas de espacio, el microswitch del eje X lo he montado sobre el extrusor y con una pequeña pieza móvil ajustamos el punto de parada.
Este actuador lo introducimos en la varilla superior para que pise el microswitch X.
Microswitch eje X
Para montar el final de carrera del eje Y he impreso un pequeño soporte que se atornilla a la base de la impresora.
Microswitch del eje Y montado sobre el soporte.
El microswitch del eje Z va montado en el lado izquierdo, sobre una pequeña pieza de plástico y atornillado en el canto del marco del eje Z.
Primeras Pruebas
Una vez terminado el montaje mecánico y las conexiones eléctricas toca instalar el firmware en el Arduino y configurar los distintos parámetros. Para ello mira la segunda parte pinchando aquí.
Ahora que ya tenemos la impresora lista, vamos a realizar una prueba. Lo primero que he impreso son unos cierres para las correas y un nuevo soporte para el microswitch del eje Y.
También he diseñado un nuevo soporte para la bobina de filamento.
Atravesamos los orificios con una guía de 8 mm de diámetro y 120 mm de longitud e introducimos dos poleas en cada una para que apoye la bobina de filamento.
Links
Proyecto 40 - Impresora 3D - Parte 2, Configuración
Planos de la impresora aquí.
Firmware Marlin configurado de acuerdo a esta impresora; cama de 30x20 con Motores 0.9º / paso en el eje Z y motores 1.8º / paso en los ejes YX.
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
Dónde comprar
Piezas para montaje mecánico
Kit correa GT2 + poleas para motor paso a paso
Conjunto tornillo + muelles de nivelación
Kit de electrónica para impresora 3D
Sirva esta lista para completar el material necesario para montar tu impresora 3D. No incluyo enlaces porque la tienda online donde compré estos componentes ya no existe.
Termistor
Extrusor MK9 completo
Ventilador de capa tipo turbina 5015s
Arduino Mega
Ramps
Drivers Pololu DRV8825
Pantalla LCD
Fuente de alimentación 12V,20A
Si vas a montar tu propia impresora 3D permítete un consejo, ármate de paciencia. Este es un proyecto relativamente complejo y a la vez apasionante, todo un reto personal. Se trata de reunir piezas de viejos equipos electrónicos 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.
Montar la impresora me ha llevado cerca de una semana trabajando día y noche. 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 trastero donde poder trabajar, te animo a que construyas tu propia impresora 3D.