Impresora 3D
¿Qué es una impresora 3D?
Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar “impresiones” de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen con la idea de convertir archivos CAD en prototipos reales. (Definición de impresora 3D en Wikipedia. Linkhttp://es.wikipedia.org/wiki/Impresora_3D)
En este video de TECNONAUTA nos explican su funcionamiento, usos y precios.
1. Electrónica
Publicado en 25 octubre, 2013
Descripción de la electrónica.
Tenemos tres opciones para elegir la electrónica que utilizaremos en la fabricación de nuestra impresora 3D Open-Source.
RAMPS
Por un lado tenemos la RAMPS (RepRap Arduino Mega Pololu Shield), de la que existen diferentes versiones, la RAMPS 1.2 que es la que se utiliza en los tutoriales, la RAMPS 1.3 y la RAMPS 1.4, los detalles cambian, pero la idea es la misma para todas ellas. Todo lo que se comenta para la 1.2 es válido para las otras.
RAMPS son unos escudos (shield) de la Arduino Mega que permite poner hasta 5 controladores Pololu de los motores paso a paso. Adicionalmente tiene la ventaja de que, como la Arduino Mega tiene muchos pines, se le pueden hacer muchas expansiones (como por ejemplo, una pantalla LCD, un lector de tarjetas SD, un panel de control con botones…).
Se ha de comprender que la RAMPS ha de ir montada sobre una Arduino Mega, y requiere de esta placa para funcionar (por tanto esta alternativa se compone de 2 placas, el shield RAMPS y la Arduino Mega).
Esta placa normalmente la venden sin soldar, pero no tiene gran dificultad, casi todo son conectores y tiene muy pocos elementos discretos.
RAMPS (sin Arduino Mega). Imagen desde WikiRobotics
Arduino Mega. Arduino home page click aquí.
Es una electrónica basada en la Sanguino (un clon de Arduino) que proporciona una alternativa compuesta de una sola placa a diferencia de la RAMPS. En esta placa se incluyen los controladores de los motores sólo pudiéndose conectar 4. El precio de la Sanguinololu es más barata que el precio conjunto de una RAMPS con su correspondiente Arduino Mega. Por otra parte la RAMPS sin el Arduino Mega, cuesta menos que la Sanguinololu (como es lógico).
Existen dos versiones equivalentes de la Sanguinololu en estos momentos, la 1.3a y la 1.3b. La 1.3b es una modificación de la 1.3a diseñada por la tienda de RepRap.me y basada en componentes SMT (componentes superficiales). Es una placa que ocupa menos, pero poca gente la tiene, por lo que puede causar problemas y nadie pueda ayudarte a resolverlos. En cuanto a todo lo demás, es totalmente equivalente a la 1.3a.
Es la placa mas fiel al movimiento RepRap ya que es totalmente DIY (do it yourself, hazlo tu mismo). Es posiblemente la mas barata pero fuerza a buscar todos los componentes por separado y a grabar la PCB (la placa de circuito).
- Hay cuatro drivers de Potencia para los ejes de la impresora 3D, que son los ejes X,Y,Z, y el extrusor, es el que echa el plástico, se considerá un eje más.
- Lleva dos MOSFET, uno para calentar el extrusor y el otro para calentar la Heatbed (base caliente, plataforma caliente, cama caliente…). Recomendado poner un disipador al MOSFET de la plataforma caliente, ya que tiene un consumo bastante amplio de unos 12 A y podemos quemarlo. También se recomienda no soldarlo directamente a la placa sino que pongamos antes un zócalo de 3 pines hembra de manera que podamos poner y quitar el MOSFET si se rompe, quema,…
- Opcional poner disipadores de calor en los Pololus. Pololu es un controlador (también llamado driver ) en forma de chip pequeñito que controla el funcionamiento de los motores paso a paso. Decimos opcional porque regularemos el consumo de los motores para que sea el necesario para que funcionen correctamente y que no haya muchas perdidas en calor, produciendo un aumento de la temperatura tanto en la electrónica como en los motores.
- La placa tiene un conector para alimentarla a 12 Voltios, para tener la suficiente potencia para los motores paso a paso, el extrusor, y la base caliente.
- Como hemos dicho anteriormente esta placa normalmente la venden sin soldar, pero no tiene gran dificultad, casi todo son conectores y tiene muy pocos elementos discretos.
- La electrónica, el microcontrolador se alimenta por los 5 Voltios del USB.
Probando la electrónica: Descarga del firmware hola mundo.
Comprobación de la electrónica que vamos a emplear para nuestra impresora 3D, la iremos utilizando a medida que vayamos construyendo nuestra impresora 3D, de manera que cada vez que pongamos un nuevo motor, un final de carrera, lo vamos a probar.
Para ello debemos tener validada nuestra electrónica, el software instalado y tenemos que saber como descargar programas en este firmware y como manejarlo. Así facilitaremos el proceso de construcción.
1º Tenemos que separar el Arduino Mega de la RAMPS. Comenzamos con el Arduino Mega, tenemos que comprobar que funciona, que somos capaces de descargar el software en él. Para ello en nuestro ordenador deberemos de tener descargado e instalado el entorno de Arduino 22 (Está disponible en la página de descarga de Arduino) existen versiones más actuales pero comenzaremos con esta versión que es con la que tenemos probado todo el firmware. Luego, cuando la impresora funcione correctamente, será el momento de actualizarse a nuevas versiones, y vamos a descargar nuestro primer programa. Conectamos el Arduino Mega a nuestro PC y lanzamos el entorno Arduino, seleccionamos el puerto donde esta conectada la placa (Tools/Serial Port), a continuación seleccionamos la placa Arduino Mega 2560 (Tools/Board/Arduino Mega 2560). Abrimos un programa de ejemplo (File/Examples/1.Basic/Blink) y le damos al botón Uploader. (BLINK: programa que hace que el LED del Arduino Mega se ponga a parpadear) Si parpadea ya tenemos validada nuestra placa.
2º Comprobamos que la electrónica en su conjunto funciona correctamente y podemos descargar software en ella, ya que la RAMPS la hemos soldado nosotros y nos aseguramos que no hemos cometido ningún error, cortocircuito,… Haciendo la misma operación que antes nos parpadeará el LED de la RAMPS que está en el mismo pin que el LED del Arduino Mega.
Descargando Firmware para la impresión 3D.
Como esto es software libre hay multitud de firmwares, cada uno elige el suyo y la comunidad los va evolucionando. A continuación se enumera una breve lista de los firmwares activos para repraps:
Para más detalles ver la lista de Firmware.
Aquí hablaremos de los dos más importantes Sprinter (el más estable, uno de los más antiguos) y Marlin (es el futuro, el último que ha salido, incorpora todas las mejoras, se están metiendo GCodes nuevos para implementar aceleración, arcos más suaves,… lo malo es que es una versión de prueba, no está tan probado como el Sprinter). Para ver una comparación detallada Sprinter vs Marlin o habéis tenido algún problema con Sprinter y queréis instalar Marlin visitar esta página de Arduteka.
Dentro de Sprinter, ya que es un software libre y está continuamente evolucionando, buscamos en el repositorio el Último Sprinter, y tenemos una versión Super Estable (para validar nuestra impresora 3D) la descargaremos en nuestra RAMPS. Una vez que comprobemos que funciona podemos meter la última versión de Sprinter o Marlin.
Configuramos y descargamos el Sprinter Super-estable. Descomprimirlo y copiar la carpeta Sprinter en el directorio /home/usuario/Sketchbook en Linux. Para los sistemas operativas MAC y Windows ir a la opción File/preferences y mirar el directorio en la caja sketch book location.
Arrancar el entorno de arduino y abrir el firmware desde la opción File/Sketchbook/Sprinter (importante hacerlo en este orden), se nos abre el entorno Arduino con el Sprinter. Configurar la electrónica en la pestaña configuration.h. En el ejemplo del tutorial es la RAMPS 1.2. Para ello modificar esta línea con el código correspondiente a la electrónica: #define MOTHERBOARD 3 (Para la RAMPs 1.3 ó Ramps 1.4 usar el número 33. La ramps 1.4 no está en los comentarios, pero funciona igual que la 1.3).
Descargar el firmware en la electrónica, y ya tenemos la electrónica lista para conectarla al PC.
Probando el software de impresión.
Al igual que antes al tratarse de Open-Source existen infindad de alternativas de programas host para comunicar el GCODE a la impresora 3D (p.ej: printrun, repsnapper,replicatorG, Repetier-Host).
Un software muy utilizado es el replicatorG, software bastante maduro, lleva muchos años, creado por MakerBot para imprimir con sus impresoras 3D, con un interfaz muy intuitivo y unidades en milimetros.
En el tutorial se presenta el programa que utilizaremos para imprimir: el Pronterface y se comprueba que se conecta con la electrónica. Se explica brevemente la interfaz del pronterface. Ya se tiene todo listo para probar la electrónica desde el PC.
El pronterface en acción. Se acaba de establecer la conexión con la electrónica. Imagen deWikiRobotics
Lo primero descargaremos este archivo con el Printrun (Pronterface) y descomprimiremos la carpeta en un directorio de trabajo. Conectamos la electrónica al PC, arrancamos el pronterface (ejecutar archivo pronterface.py) y seleccionamos el puerto serie donde hemos conectado la RAMPS.
Seleccionamos velocidad de extrusión 115200 y de momento cantidad a Extruir 5 mm. Pulsamos el botón de connect. En zona de la derecha aparecerá el mensaje:Connecting... ok T:5 B:0 Printer is now online.
Comprobamos que el pronterface puede abrir un archivo STL. Seleccionar la opción File/Open y en la carpeta test abrimos el archivo cube-20-20-10.stl
Preparando la fuente de alimentación.
Se describe cómo preparar y probar la fuente de alimentación para la impresora 3D. Normalmente se utiliza una fuente ATX de PC. Son necesarios 12v y al menos una corriente de 15A.
Para electronicas RAMPS: Cortar el conector molex de 4 vías que tiene 2 cables negros y 2 amarillos (12v). Soldar terminales en los extremos (opcional) y conectarlo a las clemas. En la Ramps 1.2 sólo se conectan 2 cables, mientras que en la ramps 1.3 se conectan los 4 (2 amarillos y 2 negros). Para la Sanguinololu se conecta directamente este conector molex a la electrónica.
Es necesario trucar la fuente ATX ya que la fuente también la controlamos por software cuando queremos que los PC’s se autoapaguen. Para que funcione es necesario conectar el cable verde del conector molex grande (20 pines) con el negro. Esto se hace fácilmente con un trozo de clip.
Conector molex de la fuente ATX trucado con el trozo de clip. Foto desde WikiRobotics
Por último ennchufar la fuente a la red, encenderla y comprobar que el ventilador se mueve. ¡Ya tenemos la fuente lista!.
Soldando los conectores de los motores paso a paso.
Se describen los motores paso a paso y se suelda un conector en uno de ellos. Se comprueban las conexiones observando la corriente inducida en un LED. Los motores los ha comprado en xyz printers. Son NEMA 17.
Necesitamos cinco motores, uno para el eje X, otro para el eje Y, dos para el eje Z porque van en paralelo, y uno para el extrusor. Son motores bipolares, tienen 2 bobinas,tenemos que detectar de los cuatro cables cuales van a las dos bobinas. En el caso que estamos amarillo-azul es una bobina y verde-rojo otra. Una manera sencilla de localizarlas y de paso comprobar el motor paso a paso, si las conexiones electricas funcionan es utilizar un LED.
Comprobando las conexiones con la prueba del “LED”. Foto desde WikiRobotics
Colocamos el LED entre dos cables y al girar el eje del motor con los dedos se induce una corriente por la bobina que pasa al LED y luce.
Probando un motor.
Se prueba un motor paso a paso, conectado al eje X por ejemplo. Se utiliza el Pronterface para moverlo y se explican los problemas más frecuentes.
Ajustando la corriente de los motores.
Se describe el procedimiento para ajustar la corriente de los motores paso a paso. Es muy importante hacerlo para que no consuman demasiado y así no se caliente (no necesitemos disipadores) ni se rompan los drivers. Si la corriente es muy pequeña el motor puede perder pasos.
RAMPS conectada a la alimentación y al PC, y motor paso a paso conectado al eje X por ejemplo, y el Pololu o driver de Potencia del eje al que hemos conectado el motor en este caso el eje X. El driver de potencia tiene un pequeño potenciómetro con el que vamos a ajustar la corriente.
Pondremos el polímetro en serie con el cable de 12 Voltios que viene de la fuente de alimentación, como se muestra en la figura.
Esquema de conexionado del amperímetro para ajustar la corriente de los motores. Foto de WikiRobotics
Encendemos la fuente de alimentación. Se verá el consumo cuando no hay motores funcionando, que es de unos 75mA.
Arrancar el pronterface y darle a que se mueva el motor del eje X.
En el polímetro se verá la corriente total consumida (Corriente del motor + los 75mA).
Mover el potenciómetro hasta que la corriente del motor sea de 200mA.
Apagar la fuente. Sacar el pololu y conectar otro, para ajustar la corriente del eje Y.también a 200mA.
La corriente del eje Z la ajustaremos a 400mA.
La corriente del Extrusor la ajustaremos a 400mA.
Probando los 4 motores a la vez.
Se van a mover 3 motores a la vez para comprobar que todo funciona bien. Para ello se enviará a la electrónica un fichero .gcode con la marcha imperial. Los motores empezarán a moverse y se podrá escuchar la famosa melodía de la guerra de las galaxias.
Preparando los finales de carrera.
Los finales de carrera (EndStop) nos permiten detectar el origen de coordenadas de nuestra impresora 3D. Los que nosotros utilizaremos son los mecánicos, que son muy baratos, funcionan muy bien y se colocan fácilmente. Vamos a necesitar tres, uno para el eje X, uno para el eje Y y otro para el eje Z.
Sólo se hace “Homing” (llevar el extrusor al origen o posición cero) cada vez que se imprime una pieza por lo que no se produce mucho desgaste del final de carrera.
Otra opción sería utilizar finales de carrera ópticos, pero no son recomendados, MakerBot los empezó a utilizar y tuvieron muchos problemas de falsos positivos.
Los finales de carrera magnéticos se podrían utilizar, se basan en el efecto hall y se pone un pequeño imán, y el sensor es capaz de detectar cual es la distancia que hay entre el imán y el sensor (la recomendación es: opcional para el eje Z).
Para preparar los finales de carrea mecánicos estañeamos los pines C y NO del final de carrera, estañeamos los dos cables que se soldarán (conviene que sean de colores distintos). Colocar el termorretráctil, soldar los cables y aplicar calor en el termorretráctil. Soldar los otros extremos de los cables a un conector de 3 pines. Si has comprado los finales de carrera en xyzprinters, este conector ya estará listo. Sólo hay que eliminar el cable rojo, ya que sólo se usarán 2 (el blanco y el negro).
Foto de WikiRobotics
Usar un polímetro para comprobar que las soldaduras están bien hechas.
Comprobando los finales de carrera.
Se prueban los 3 finales de carrera y comprueba el correcto funcionamiento del “homing”.
2. Preparativos
Preparación de las poleas.
Montar las 3 poleas con los rodamientos. Dos son necesarias para el eje Y, una para el eje X. Necesitaremos 3 rodamientos 608, las piezas impresas bearing guides y acetona (opcional).
Imagen desde WikiRobotics
Aplanando los ejes de los motores.
Para que las poleas se sujeten bien a los ejes de los motores conviene dejar un lado plano del eje. Estos ejes son de sección circular, pero mediante una lima y un tornillo de banco es fácil aplanarlos ligeramente. De este modo los tornillos tendrán una superficie plana para aprisionar el eje y no deslizarán.
Esto hay que hacerlos para 3 motores: El motor del extrusor, eje X, eje Y. Los motores del eje Z NO se aplanarán.
Insertando una polea en un motor con el eje aplanado. El tornillo debe estar en la parte aplanada. Foto desde WikiRobotics
Poleas y correas.
Explicación de los tipos de poleas y correas que se están usando en la comunidad RepRap. Tenemos las T5 (el 5 viene porque son 5 mm la distancia entre los dientes),T2.5 (misma distancia mas dientes) y las GT2. La primeras eran las que se usaban en la Prusa 1 (y también en la printrbot origingal). Las T2.5 son las que usaremos en nuestra Prusa 2. Las GT2 son las más adecuadas y se están empezando a introducir poco a poco en la comunidad. Se pueden conseguir velocidades de impresión mucho más altas.
Las correas se utilizan para transferir el par que proporcionan los motores a las partes móviles de la impresora 3D. Puede pasar que haya un poco de backslash (el motor gira un poco antes de que la correa que este mueve reaccione, es decir, se tense y, por tanto, se pierden pasos, la máquina cree que está en una posición en la que no está) si la impresión de la polea y sus dientes no es correcta, esto sucede siempre que hay uncambio de giro. Esto se soluciona tensando las correas (no demasiado, pero si lo justo), y utilizando poleas de metal o de SLS.
Por lo tanto deberemos conseguir 2 correas T2.5 de 900mm de longitud y 5mm de anchura y 2 poleas T2.5 metálicas o SLS.
Dando un vistazo general a las piezas impresas de la Prusa 2
.
El juego de piezas de la Prusa 2 tiene 45 piezas y pesa 420gr. Se da una visión general y se comentan algunas de las piezas. Las piezas de la Prusa están disponibles en esta página.
Todas las piezas para montar la Prusa iteración 2, con el extrusor Jonaskuehling. Foto desde WikiRobotics
Empotrando tuercas.
Las piezas recién impresas hay que modificarlas para construir la Prusa. Debido a las tolerancias de cada impresora hay que asegurarse que los tornillos de métrica 3 entran en sus taladros. Si no es así usaremos una lima para agrandarlos. También hay que incrustar las tuercas en sus huecos respectivos. Esto se puede hacer de dos maneras, mostradas en el video. Por un lado usando un tornillo, una arandela y con un poquito de acetona se introduce la tuerca (“forzando”). Otra técnica mejor es usar un soldador para calentar la tuerca y que entre como “mantequilla”. Hay que empotrar 23 tuercas, en 10 piezas.
Si tenemos que abrir algún agujero que haya salido cerrado con la impresión 3D, nos podemos ayudar de un destornillador, y después con una lima para quitar bien el plástico que haya quedado.
Empotrar un total de 23 tuercas M3 en las siguientes piezas:
4 tuercas en las 2 Belt-clamps.
8 tuercas en las 2 z-couplings.
4 tuercas en el x-carriage.
3 tuercas en los 3 endstop.
4 tuercas en los 2 z-motors-holders.
Las 10 piezas modificadas. Foto desde WikiRobotics
3. Montaje del eje X
Piezas necesarias y montaje del carro.
Se describen las piezas necesarias. Se preparan las piezas de los dos extremos y se monta el carro del eje x, con sus belt-clamps y sus rodamientos lineales.
Piezas necesarias:
Piezas impresas:
2 Belt clamps (con sus tuercas empotradas).
El x-end-motor.
El x-idler.
El x-carriage (con las tuercas empotradas).
1 Bearing-guide (ya preparado, con el rodamiento 608 puesto).
7 Rodamientos lineales (LM8UU).
1 Motor paso a paso con el eje aplanado.
1 Polea T2.5 para el motor.
2 varillas lisas de 8mm de diámetro y longitud de 390mm ó 406mm.
7 Bridas pequeñas, de 2.5mm de anchura y 100mm de largo.
Varilla roscada M8 entre 35 y 40mm de largo.
2 tuercas M8.
3 arandelas M8.
7 arandelas M3.
3 tornillos M3 de 12mm de largo.
4 tornillos M3 de 16mm de largo.
1 Correa T2.5 de 900mm de largo.
Todas las piezas necesarias para montar el eje X. Foto desde WikiRobotics
Montando las barras lisas.
Continuación del montaje del eje x. Ahora hay que insertar las varillas lisas en los extremos y colocar el carro. Tener ¡Mucho cuidado! para no romper ninguna pieza, si se rompe utilizar acetona para pegarla.
El carro montado sobre las varillas lisas y las piezas laterales colocadas. Foto desde WikiRobotics
Montando el resto de elementos.
Continuación con el montaje del eje X. Se van a colocar todos los elementos salvo la correa.
Montar la polea derecha, que servirá de guía para la correa.
Colocar las 4 bridas en las dos piezas de los extremos.
Color los 4 rodamientos lineales en las piezas de los extremos.
Cerrar las bridas, pero sin apretar todavía.
Comprobar que los rodamientos lineales han quedado alineados, metiendo una varilla lisa.
Poner la polea T2.5 al motor (sin apretar).
Atornillar el motor a la pieza del extremo izquierdo.
Poner 3 bridas en los rodamientos lineales del carro, para que quede bien sujeto y no cabecee.
Comprobar que el carro se mueve suavemente sobre las varillas lisas.
Poniendo la correa.
Terminaremos de montar el eje X. Sólo falta poner la correa.
Eje X terminado. Vista frontal. Foto desde WikiRobotics
Probando el eje X.
Se comprueba que el eje x funcione correctamente conectándolo a la electrónica y moviéndolo desde el Pronterface.
Calibrando el eje X.
Se describe cómo realizar la calibración del eje x, utilizando un calibre digital y el método de “elgambitero”, de Jaime García. Hay que calcular el número de pasos por mm e introducirlo en el firmware.
Lo que queremos asegurar es conocer exactamente la distancia a la que está el carrito, es decir, que si por software queremos mover el carrito 10 mm a la derecha, yo quiero asegurarme que la distancia que se ha movido son exactamente esos 10 mm. Así garantizamos que las piezas que realizamos tienen la dimensión que realmente queremos.
Realización de la calibración:
Colocar el carro X como se indica en la figura, utilizaremos un calibre digital como en este caso o común, con la regla tendríamos poca precisión:
Colocar el calibre como se indica en la foto. Foto desde WikiRobotics
Apretar el botón de zero en el calibre para tomar esa posición como el origen.
Desplazar el carro 100 mm a la derecha con el pronterface y leer el valor real que se desplaza el carro. A este valor lo llamaremos VR.
Calcular el nuevo valor de la variable pasos por mm (N):
<math>N=\frac{N*100}{VR}</math>
donde VR es el Valor Real que se ha desplazado el carro
Arrancar el entorno de arduino.
Abrir el Sprinter.
Ir a pestaña configuration.h
Introducir el valor de N en la primera componente de la variable:axis_steps_per_unitfloat axis_steps_per_unit[] = {80, 80, 2560,719.2};
Descargar el firmware en la RAMPS.
Repetir el proceso (medir, calcular N, descargar firmware) dos o tres veces hasta que la mediciones sean lo más exactas posibles.
¡Ya tenemos calibrado el eje x!
Si utilizamos la misma polea y motor para el eje y, este último valor de N también lo podremos usar para su calibración.
4. Montaje del chásis básico
Preparando las piezas.
Se muestran las piezas necesarias para montar el chásis básico y las comprobaciones que hay que realizar.
Todas las piezas necesarias para construir el chásis de la Prusa 2. Foto desde WikiRobotics
6 varillas roscadas M8 x 1m
2 agarraderas (rod clamps)
2 soportes del motor z
4 tornillos M3x20
4 arandelas M3
Cortar las varillas roscadas. En total hay que cortar 16, pero para el chásis se usarán 13.Los tamaños de las varillas están aquí. Comprobar que las varillas roscadas entran correctamente y fácilmente en los agujeros M8 de las piezas. Si no es así limar. Y por último atornillar las agarraderas (rod clamps) a los soporte de los motores Z, usando 4 tornillos M3x20.
Triángulo lateral.
Se monta el primer triángulo lateral de la Prusa 2.
Necesitaremos:
14 tuercas M8.
14 arandelas M8.
Piezas impresas: 3 vérticos. Uno de ellos sin la pata. 1 bar-clamp.
3 varillas roscadas M8 de 370mm.
Un listón de madera de 290mm.
Piezas necesarias para montar un triángulo lateral. Foto desde WikiRobotics
Acciones para realizar el triángulo:
Colocar la barclamp en la mitad de una varilla, con dos arandelas y dos tuercas.
colocar las patas izquierda y derecha.
Usar el listo de 290mm para ajustar la distancia.
Colocar las 2 varillas en los vértices izquierdo y derecho, con sus tuercas y arandelas.
Colocar el vértice superior.
Utilizar el listo para que los tres lados midan exactamente la misma distancia.
Triángulo terminado. Foto desde WikiRobotics
Segundo triángulo lateral.
Montaje del segundo triángulo, asegurándonos de que sea exactamente igual que el primero.
Apretar las tuercas del primer triángulo, usando dos llaves.
Montar el segundo triángulo igual que el primero, pero sin apretar las tuercas. No hace falta usar el listón.
Poner el segundo triángulo encima del primero e insertar 6 varillas roscadas perpediculares de manera que atraviesen a los dos triángulos.
Mover las piezas del segundo triángulo hasta que encajen perfectamente con las del primero.
Apretar las tuercas del segundo triángulo.
Los triángulos en paralelo atravesados por 6 varillas roscadas, para comprobar que son exactamente iguales. Foto desde WikiRobotics
Frontal.
Se colocará la parte frontal de la impresora y se añadirán los triángulos laterales. Se empieza a vislumbrar el chásis.
Necesitaremos:
El motor del eje y con su polea.
3 tornillos M3 x 10mm.
3 arandelas M3.
16 tuercas M8.
16 arandelas M8.
Piezas impresas: soporte del motor y, polea con rodamiento y 2 bar-clamps.
2 varillas roscadas M8 de 294mm.
Piezas necesarias para montar el frontal. Foto desde WikiRobotics
Pasos para realizar el frontal:
Atornillar el motor a la pieza soporte.
Insertar una varilla roscada en la parte superior del soporte.
Insertar el rodamiento con polea y comprobar la distancia para que quede alineado con la polea del motor (insertar arandelas y mover la polea del motor).
Colocar 2 tuercas para filar el soporte a la varilla (apretadas con las manos de momento).
Colocar la otra varilla roscada en el soporte, con dos arandelas y dos tuercas.
Poner las 2 barclamps, con sus tuercas y arandelas a cada lado del soporte del motor.
Colocar los triángulos laterales.
Frontal montado. Foto desde WikiRobotics
Partes trasera y superior.
Se montará la parte trasera y superior de la Prusa. La estructura empieza a ser sólida.
Necesitaremos:
2 varillas roscadas M8 de 294mm.
2 varillas roscadas M8 de 440mm.
22 tuercas M8.
22 arandelas M8.
Piezas impresas: 2 soportes del motor z, 2 bearing guides y una polea con rodamiento.
La estructura de la Prusa del tutorial anterior.
Preparativos para el montaje. Foto desde WikiRobotics
Tareas para realizar el montaje:
En la varilla roscada de 294 insertar la polea con rodamiento en el centro y poner dos arandelas y 2 tuercas.
A ambos lados poner 2 bar-clamps, cada una con 2 tuercas y 2 arandelas.
Insertar esa varilla en la parte trasera superior. Hay que poner en total 4 tuercas y 4 arandelas, la mitad para cada lado.
Poner la otra varilla de 294 mm debajo de esta. Se necesitan también 4 tuercas y 4 arandelas.
Poner las 2 varillas de 440 mm en los vértices superiores. Se necesitan 4 tuercas y 4 arandelas para cada una.
Poner los dos soportes del motor Z en ambos lados de las varillas.
Estado de la impresora, con la parte trasera y la parte superior. Foto desde WikiRobotics
Terminando el chásis básico.
Ajustes finales del chásis.
Necesitaremos:
Varilla roscada M8 de 440 mm.
Las 2 últimas bar-clamps.
2 tuercas M8.
2 arandelas M8.
2 barras lisas de 350 mm.
El eje X.
Un listón de madera de unos 250mm (cortar según la distancia de cada Prusa).
Estado inicial. Foto desde WikiRobotics
Tareas a realizar:
Apretar las tuercas de la parte izquierda de la impresora.
Usando el listón de madera, colocar las piezas del triángulo derecho para que quede paralelo con el izquierdo.
Insertar la varilla roscada de 440 mm en la parte inferior.
Colocar las 2 bar-clamps, una a cada lado.
Colocar una barra lista de 350 mm.
Ajustar la posición según el eje Y de la bar-clamp izquierda, usando una tuerca colgada de un hilo.
Ajustar la posición de la bar-clamp según el eje X usando un nivelador, para que la varilla quede perpendicular.
Apretar las tuercas de la bar-clamp del triángulo izquierdo.
Colocar el eje X.
Colocar el soporte del eje Z de la parte derecha para que esté justo a la distancia correcta.
Introducir una segunda varilla lisa.
Ajustar las bar-clamps de la derecha.
Apretar la bar-clamp del triángulo derecho.
Comprobar que el eje X se mueve correctamente hacia arriba y hacia abajo.
Quitar el eje X. Quitar las varillas lisas.
Descripción del material necesario y montaje de las barras lisas.
Necesitaremos:
6 tornillos M3x10 mm.
4 tornillos M3x16 mm.
10 arandelas M3.
3 rodamientos lineales LMU88.
Una base de madera de 22×22 cm y unos 3-4 mm de espesor.
2 varillas lisas M8 de 420 mm de largo.
7 bridas de 2.5 mm y 120 mm de largo.
4 clemas (unidas).
Piezas impresas: Los 3 soportes de los rodamientos (y-bushings), 2 belt clamps y 2 belt-clamps con tuercas empotradas.
Plantilla con el mapa de taladros: (Fichero postcript) (Fuentes en DXF).
Material necesario para montar el eje Y. Foto desde WikiRobotics
Pasos a seguir:
Imprimir la plantilla.
Comprobar que está a la escala correcta: Poner un soporte de los rodamientos y verificar que los taladros coinciden. También se puede medir con una regla que la anchura del recuadro es de 20 cm.
Recortar la plantilla. Debe quedar un rectángulo de 20×22 cm.
Fijar la distancia de la bar-clamp a 50 mm del vértice izquierdo.
Usando la plantilla mover los elementos de la parte frontal para que encajen con los elementos de la plantilla.
Repetir las dos operaciones anteriores pero con los elementos de la parte trasera
Insertar la varilla lisa por la bar-clamp frontal de la izquierda.
Colocar 2 rodamientos lineales.
Insertar la varilla por la bar-clamp trasera.
Repetir lo mismo con la varilla derecha, poniendo sólo un rodamiento lineal.
Apretar las tuercas de la bar-clamp frontal izquierda.
Medir la distancia de esta bar-clamp (con respecto al vértice izquierdo) con un calibre y colocar la bar-clamp izquierda trasera a la misma distancia exactamente que la delantera. Apretar las tuercas
Hacer lo mismo con la bar-clamp frontal-derecha. Ajustar la distancia con la plantilla y apretar las tuercas
Medir la distancia entre las dos barras lisas en el frontal
Mover la bar-clamp trasera-derecha para que las barras estén a la misma distancia. Apretar las tuercas
Colocar la guía con rodamiento a la altura indicada por la plantilla y apretar las tuercas.
Preparando la base del eje Y.
Montaje de la base de madera para el eje Y.
Necesitaremos:
La plantilla cortada.
La base de madrera.
La base caliente.
4 pinzas de papelería.
6 bridas de 2.5 mm y 120 mm de largo (o más).
1 brida de 2.5mm y 100m de largo.
6 tornillos M3x10 mm.
4 tornillos M3x16 mm.
10 arandelas M3.
Piezas impresas: 3 soportes para los rodamientos. 2 Belt-clamps + 2 Belt-clamps con tuercas empotradas.
4 clemas.
Piezas necesarias para montar la base del eje Y. Foto desde WikiRobotics
Pasos a seguir:
Colocar la base caliente sobre la de madera (centrada a ojo) y marcar los taladros de las esquinas.
Hacer estos 4 taladros.
Colocar la plantilla sobre la base (centrada a ojo) y fijarla con 4 pinzas.
Realizar todos los taladros marcados. El taladro situado en el lado izquierdo de la plantilla, centrado, tiene que estar cerca del lado izquierdo de la base. En la plantilla es incorrecto, porque el lado izquierdo no se corresponde con el de la base de madera.
Atornillar las belt-clamps con las tuercas mirando hacia arriba. Las otras 2 belt-clamps por debajo. Usar tornillos M3x16 mm.
Atornillar los soportes de los rodamientos en la cada de abajo, usando tornillos M3x10 mm, y sus arandelas.
Colocar las 6 bridas de 2.5 mm x 120 mm de largo (o más largas), pero sin cerrarlas todavía.
Colocar las 4 clemas en la parte izquierda, fijadas con una brida pequeña (2.5 mm x 100 mm).
Dar la vuelta a la Prusa e insertar la base en los rodamientos lineales.
Comprobar que se mueve con suavidad el eje Y.
Fijar las bridas y apretarlas.
Volver a comprobar que el eje se mueve con suavidad.
Estado del eje Y una vez montada la base. Foto desde WikiRobotics
Poniendo la correa del eje Y.
Finalizaremos el eje Y. Falta por colocar la correa.
Necesitaremos una correa T2.5 de 900 mm de largo.
La impresora con el eje Y terminado. Foto desdeWikiRobotics
Probando el eje Y.
Hay que comprobar que el eje Y funciona correctamente mediante el software.
6. Montaje del eje Z
Poniendo los motores del eje Z.
Comenzamos con el montaje del eje Z. Se da una descripción histórica de por qué la Prusa tiene 2 motores para el eje Z y por qué están colocados en la parte superior.
Comienza con la impresora Darwin donde sólo se usaba un motor para el eje Z, pero el sistema de correas y poleas era muy complejo, se tardaba más tiempo en construirla, había que afinarla y ajustarla muy bien.
Evolucioná a la Mendel, estructura muy parecida a la Prusa 2, se mantiene misma área de impresión pero se necesita menos material. Seguía habiendo un único motor.
Una de las mejoras de la Prusa fue separar uno de los ejes Z en dos, el precio no se aumenta mucho más ya que el motor único del eje Z que se usaba antes tenía un poco más de par, y el hecho de que mecánicamente es mucho más sencillo y necesitamos menos piezas con dos motores.
En la Prusa 3, en la Printrbot, en los nuevos modelos que salen los motores del eje Z los han metido abajo. El centro de masas está más abajo por lo que es más estable. Y la estructura se simplifica.
Necesitaremos:
8 tornillos M3x10 mm.
8 tornillos M3x25 mm.
4 tuercas M8.
16 arandelas M3.
2 varillas lisas M8 de 350 mm de largo.
2 Varillas roscadas M8 de 210 mm de largo.
2 tubos de goma de 5 mm de diámetro interior y 20 mm de largo (macarrones).
Piezas impresas: Los 2 anclajes del eje z (z-couplings).
El eje X de la Prusa.
Piezas necesarias para montar el eje Z. Foto desde WikiRobotics
Pasos a seguir:
Colocar el macarrón sobre los ejes de los 2 motores.
Atornillar los 2 motores a los soportes superiores, mediante 4 tornillos M3x10 y sus arandelas, para cada motor.
En los acoples de los motores, poner una marca (una flecha) que apunte hacia donde se debe situar el eje del motor (en el hueco de menor diámetro).
Atornillar sus dos mitades mediante 4 tornillos M3x25 y sus arandelas, pero sin apretar.
Terminando el eje Z.
Terminamos de montar el eje Z.
Pasos a seguir:
Poner el carro X sobre la base.
Colocar la varilla lisa izquierda, pasando por el soporte superior del motor Z y por los rodamientos izquierdos del X.
Nivelar para comprobar que está vertical.
Colocar la varilla lisa derecha.
Mover el eje Z manualmente para comprobar que el deslizamiento es suave.
Insertar una tuerca M8 en la base de la varilla roscada.
Insertar la varilla roscada en el lado izquierdo del carro X.
Poner la tuerca de la base de la pieza izquierda del carro X.
Enroscar la varilla hasta que sobresalga 2 dedos por debajo de la pieza del carro.
Repetir con la varilla de la derecha.
Elevar el eje Z poniendo libros en la parte central de la base (en el tutorial se han utilizado 2 fundas de DVD).
Insertar los acoplamientos en ambas varillas, todavía sin apretar los tornillos.
Mover las varillas roscadas hasta que toquen con los ejes de los motores.
Subir los acopladores y atornillarlos.
Comprobar que el movimiento con la mano de las varillas roscadas es muy suave.
Usar un nivelador para que el eje X quede horizontal.
El eje Z terminado. Foto desde WikiRobotics
Probando el eje Z.
Probando el eje Z con la electrónica.
Con la RAMPS 1.3 y 1.4 tienen para poder poner los dos motores del eje Z. Aquí al utilizar la RAMPS 1.2 pondremos una clema para reducir el número de cables.
Calibrando el eje Z.
Calibración del eje Z.
Pasos a seguir:
Con los valores del firmware proporcionado, el eje Z YA ESTÁ CALIBRADO.
Sin embargo, hay que comprobarlo para asegurarse que está todo bien.
Situar el eje Z en la parte inferior.
Colocar el calibre.
Subir el eje Z 1mm para que el calibre quede aprisionado.
Poner el calibre a 0.
Ejecutar los siguientes comandos (G-codes):
G91 (es para usar coordenadas relativas a la posición actual).
G1 Z100 (Subir el eje Z 100mm, desde la posición actual).
Leer el valor del calibre. Debería ser de 100mm, con un error de +- 0.2mm aproximadamente.
7. Mi máquina CNC
Colocando la electrónica.
Las impresoras 3D Open-Source son en realidad máquinas de control numérico genéricas. Se convierten en impresoras 3D cuando se le pone un extrusor para plástico y una base caliente. Pero se pueden colocar otras herramientas y crear máquinas cnc diferentes. La electrónica se colocará en el chasis.
Necesitaremos:
2 soportes para la electrónica: RAMPS Sanguinololu.
2 tornillos M3x12.
4 tuercas M3.
2 tornillos M3x25 para colocar la electrónica.
La RAMPS junto a los soportes. Foto desdeWikiRobotics
Pasos a seguir:
Atornillar los soportes a la RAMPS mediante 2 tornillos M3x12.
Colocar la ramps en la estructura de la Prusa, en el lugar seleccionado.
Atornillar los soportes usando 2 tornillos M3x25 mm.
La RAMPS colocada en la parte posterior izquierda del chásis. Foto desde WikiRobotics
Cableando los motores.
Cableando y conectado los motores a la electrónica.
Pasos a seguir:
Cablear el motor del eje Y. Usamos bridas y trozos de cinta aislante para fijar los cables a las varillas roscadas.
Cablear el motor del eje X. El motor X es móvil con respecto a la electrónica. Sube y baja. Por tanto comprobad que el cable llega cuando el motor está en su parte más alejada. Comprobad también que los cables que cuelgan no se enredan con nada.
Cablear el motor del eje Z.
Mover los motores para comprobar que funcionan bien y que no se engancha ningún cable.
Estado actual de nuestra “CNC”. Motores cableados y conectados a la electrónica. Foto desdeWikiRobotics
Importante:
Sentido positivo del eje X: Derecha.
Sentido negativo del eje X: Izquierda.
Sentido positivo del eje Y: Hacia nosotros.
Sentido negativo del eje Y: Hacia atrás.
Sentido positivo del eje Z: Hacia arriba.
Sentido negativo del eje Z: Hacia abajo.
Montando los finales de carrera.
Colocamos los finales de carrera.
Necesitaremos:
Piezas impresas: 3 soportes para los finales de carrera.
Los 3 finales de carrera cableados.
3 tornillos M3x25.
Pegamento de tipo super-glue o poxipol.
Pasos a seguir:
Colocar el final de carrera del eje X en la parte izquierda.
Comprobar moviéndolo con la mano que el carro de eje X lo activa correctamente.
Colocar el final de carrera del eje Z en el lateral izquierdo, en la barra lisa vertical.
Comprobar que el final de carrera se activa correctamente.
Colocar el final de carrera del eje Y en la parte posterior izquierda.
Comprobar que el final de carrera se activa correctamente cuando la base se mueve hacia atrás.
Probando el funcionamiento.
Comprobando los finales de carrera de nuestra “máquina CNC”.
Pasos a seguir:
Abrir el pronterface.
Mover el eje X hacia la izquierda (sentido negativo) despacio, hasta que toque el final de carrera. Que comprobar que va todo bien.
Mover el eje X hacia la derecha (100 mm) y hacer un “home” del eje X.
Repetir con el eje Y.
Repetir con el eje Z.
Colocar todos los ejes en su mitad del recorrido y hacer un “homing”.
Dar vaselina a las varillas roscadas del eje Z.
Ya tenemos nuestra máquina CNC lista.
Usando el pronterface para probar el “homing” de la máquina. Foto desde WikiRobotics
Los comandos G-code.
Breve explicación de los comandos G (G-codes). La lista completa de los comandos está en la esta página de la wiki de Reprap (en Inglés). Estos comandos se envían a través del puerto serie del ordenador, a la velocidad de 115200 baudios. Son comandos ASCII. Ellos nos permite poder controlar la máquina CNC desde nuestros propios programas, muy fácilmente. Las unidades están en milímetros, y la velocidad en mm/min.
Comandos a probar:
M114 : Leer la posición actual
G28 : Hace un ‘homing’
M115 : Obtener información sobre el firmware
G1 X50: Ir a la posición (50,0,0)
G1 X0 : Volver al origen (0,0,0)
G1 X50.5 :Ir a la posición (50.5,0,0) Se pueden poner números reales
G1 X50 F6000: Ir a la posición (50,0,0) a la velocidad de 6000mm/min (100mm/sec)
G1 F3000: Fijar la velocidad a 3000 mm/min. A partir de ahora todos los comandos de movimiento usarán esta velocidad
G1 X50 Y50: Movimiento de dos ejes. Ir a la posicion (50,50,0)
G1 X100 Y100 Z30′: Ir al punto (100, 100, 30). Todos los ejes se mueven a la vez. Se paran también a la vez (Movimiento coordinado)
G91: Pasar a coordenadas relativas
G90: Pasar a coordenadas absolutas
Programando la máquina CNC.
Se explica cómo enviar comandos G-codes desde un terminal serie cualquiera. Esto es muy útil para hacer pruebas. No se necesita tener un software como pronterface o similar. Luego se enseñan dos ejemplos “hola mundo”, muy sencillos para controlar la máquina CNC desde python.
Un terminal de comunicaciones utilizado en el tutorial es el Gtkterm de Linux (o por ejemplo podríamos utilizar el Hyperterminal de Windows), lo que hace es que todo lo que se teclea se envía directamente al firmware, y todo lo que envía el firmware al PC se muestra en la pantalla. Se suelen denominar “terminales tontos”, porque no hacen nada más.
Programas de ejemplo:
cnc_ej1.zip Ejemplo 1: Movimiendo del cabezal 10mm hacia la derecha
cnc_ej2.zip Ejemplo 2: El cabezal recorre un cuadrado de 50mm de lado
Pasos a seguir:
Arrancar un terminal de comunicaciones serie.
En linux se ha usado en el tutorial el Gtkterm (sudo apt-get install gtkterm).
Hay que seleccionar el puerto serie (/dev/ttyACM0 en Linux) y la velocidad: 115200 baudios.
El firmware nos enviará la cadena “start” para indicar que está listo.
Enviar el comando M115, para verificar que se pueden leer datos correctamente.
Ejecutar el comando: G1 X100 Y100 Z30 para mover el extrusor a las coordenadas (100,100,30).
Ejecutar el comando: G28 , para hacer un homing.
Ahora vamos a hacer un ejemplo “hola mundo” desde el entorno de python.
Ejecutar el intérprete de python;$ python
Y escribimos este programaimport serial s = serial.Serial("/dev/ttyACM0", 115200) s.write("G91\n G1 X10\n");
Ahora probamos el mismo ejemplo pero no escrito comando a comando, sino en un editor de texto:import serial import time s = serial.Serial("/dev/ttyACM0", 115200) time.sleep(3); s.write("G91\n G1 X10\n"); time.sleep(1); s.close()
En el último ejemplo haremos que el extrusor recorra un cuadrado de lado 50mm:import serial import time; Cadena = """ G91 G1 X50 F3000 G1 Y50 G1 X-50 G1 Y-50 """ s = serial.Serial("/dev/ttyACM0", 115200) time.sleep(1); s.write(Cadena); time.sleep(5); s.close()
Generando gcodes.
Un conjunto de herramientas CAM RepRap (toolchain RepRap CAM) consiste en todos los elementos de software necesarios para crear modelos 3D impresos desde el modelo CAD al firmware. Foto desde RepRap.org
Las piezas que queremos imprimir se diseñan usando cualquier programa de diseño de piezas, desde los libres: OpenScad, Blender, Freecad, hasta los privativos: SolidWorks, Inventor, Catia, Autocad. El primer paso es exportarlas a formato STL.
Los ficheros STL se transforman a fichero gcodes (Ficheros ASCII) mediante el proceso llamado laminado.
Generar rutas de movimiento y comandos de extrusión en formato Gcode por medio de un programa de laminado: Skeinforge, Slic3r, Cura, repsnapper, SFACT.
Nosotros usaremos en este tutorial el Skeinforge, que es más estable. Cuando la impresora funcione podemos migrar a Slic3r, que es más fácil de usar, aunque todavía tiene fallos.
Los objetos 3D se cortan en rodajas (laminación) y para cada rodaja se calculan las trayectorias que deben seguir la aguja para depositar el plástico.
Por último estas trayectorias se exportan a ficheros con los G-codes. Son ficheros ASCII que podemos abrir con cualquier editor de texto.
Usar un programa host para comunicar el G-code a la impresora (p.ej: printrun,repsnapper, replicatorG, Repetier-Host).
Establecer el comportamiento de tu impresora frente al GCODE configurando el firmware para el controlador de tu impresora (p.ej: Sprinter, Marlin, Teacup, FiveD o el tuyo propio!)
Imprimiendo en vacío.
Ejemplo de laminado de un cubo de calibración y su impresión en vacío ya que todavía no hemos colocado el extrusor.
Pasos a seguir:
¡Importante! Instalar el pronterface con el skeinforge 50 y sus perfiles: Printrun-2012-04-02-SF50-R2-Reloaded.zip
Arrancar el pronterface.
Ir a la opción Settings/Slicing settings. Se abrirá el Skeinforge.
Seleccionar el perfil de R2-Reloaded (donde pone Profile selection).
Grabar la selección (save all, en la parte inferior).
Desde el pronterface darle al botón “Load file” y cargar el archivo cube-20-20-10.stl, en la carpeta test, que contiene el cubo de calibración
Se empezará a laminar automáticamente. Al cabo de unos segundos veremos el cubo en el pronterface (vista superior).
Si pinchamos con el botón izquierdo se abrirá una ventana donde podemos ver todas las capas.
Darle a la tecla shift a la vez que giráis la rueda del ratón para subir de capa.
Desde el menú file/Edit podremos ver el gcode generado.
También se nos habrá el fichero cube-20-20-10_export.gcode, con los gcodes. Es un fichero ASCII que podréis abrir con un editor de texto.
Dar a la opción de “Print“. ¡Comenzamos la impresión en vacío!
8. La base caliente
Colocando la base caliente.
Es la base donde se van a apoyar nuestras piezas creadas. La base que vamos a utilizar es un circuito impreso, que en realidad es una resistencia que cuando se conecta a 12 Voltios la base se calienta.
La base caliente es opcional, sin embargo, la temperatura es uno de los cuatro parámetros fundamentales para lograr que se adhiera la primera capa de la pieza.
La 1ª capa es extremadamente crítica. Cuando esta el extrusor echando plástico y la primera capa no adhiere, la figura no sale. Hay cuatro parámetros a controlar:
Temperatura.
Tipo de plástico ABS o PLA.
Superficie que pongamos encima de la placa caliente.
Altura a la que empieza a imprimirse la 1ª capa.
Recomendación ponerla, y por software podemos controlar a que temperatura la ponemos o si la queremos o no conectar.
La PCB tiene dos caras:
En una cara podemos ver las pistas que van en horizontal. Allí es donde se genera el calor.
La otra cara que coincide en este caso con la serigrafía y no tiene pistas.
La cara que va hacia arriba es la de las pistas, que es donde se genera el calor.
Necesitaremos:
La base caliente, de 21.5×21.5 cm.
4 tornillos M3x30.
12 arandelas M3.
4 tuercas M3.
Material necesario: la base caliente, los muelles, tornillos M3x30, arandelas y tuercas M3. Foto desde WikiRobotics
Pasos a seguir:
Colocar en cada taladro de la base caliente 1 tornillos M3x30, 3 arandelas M3 y una tuerca M3. La cabeza de los tornillos debe estar en el lado de las pistas.
Colocar la base caliente (temporalmente) sobre la base de madera, con la orientación correcta.
La base colocada, temporalmente, con la orientación correcta. Foto desde WikiRobotics
Los muelles que colocaremos nos permitirán nivelar la placa caliente y sobretodo le dará un poco de amortiguación a la base.
Soldando la electrónica de la base.
Explicación del circuito. Se sueldan los componentes a la base caliente y se hace una primera prueba.
Esquema de la base caliente. Foto desde WikiRobotics
Colocación de un sólo LED por lo que las conexiones deberán tener la orientación correcta para que el LED luzca, para que funcione la resitencia no hay polaridad.
Necesitaremos:
2 cables de 4.5cm, uno amarillo y otro negro. Cortarlos del sobrante de los cables de la fuente de alimentación
2 Terminales para soldar en los cables
1 resistencia de 1K
1 Diodo led rojo de 3mm
Componentes necesarios: 2 cables de 4.5cm, 1 resistencia de 1K, un led rojo de 3mm, 2 terminales para soldar en los cables. Foto desdeWikiRobotics
Pasos a seguir:
(opcional) Medir la resistencia de la base caliente, para hacerse una idea de la corriente máxima que necesitará.
Soldar los terminales a los cable amarillo y negro (opcional).
Soldar el LED y la resistencia de 1K a la base caliente.
Soldar los cables amarillo y negro.
Colocar la base caliente sobre la base de madera de la Prusa.
Atornillar los cables a la clema.
Prueba: Atornillar los cables que vienen de la fuente de alimentación a la clemas, para alimentar la base caliente.
Encender la fuente. El LED debe brillar y la base se empezará a calentar.
Este conexionado es temporal. Sólo para probar que hemos soldado bien los componentes y que hasta aquí todo funciona.
Cableando.
Cableado de la base caliente que dependerá del tipo de placa que tengamos y la probaremos con el software.
Esquema de cableado, para RAMPS 1.2 Fuente:Wiki de Reprap.
Esquema de cableado, para RAMPS 1.3 Fuente:Wiki de Reprap.
Termistor: Midiendo la temperatura.
Explicación, montaje y prueba del termistor. El termistor es una resistencia variable con la temperatura. Lo importante es decirle al firmware que termistor estamos utilizando, cada uno tendrá una tabla de temperaturas diferentes (así las temperaturas medidas serán las correctas).
Necesitaremos:
Un termistor.
Cinta Kapton (de 6 mm ó de 20 mm).
2 cables de 15 cm para conectar el termistor.
2 terminales para los cables.
Otros 2 cables para conectar a la electrónica (la longitud dependerá de dónde esté colocada la electrónica).
Un conector hembra de 2 pines.
Pasos a seguir:
Separar las patas del termistor y poner cinta kapton para evitar cortocircuitos.
Soldar a los cables de 15 cm los terminales (opcional).
Conectar las patas del termisor a los cables (enrollándolas con las manos).
Poner cinta kapton para aislar y evitar cortocircuitos.
Preparar otro cable con el conector hembra en un lado y 2 terminales.
Conectar el termistor a la electrónica (T1) a través de las clemas.
Arrancar pronterface.
Apretar el botón de “Check temp”.
Se leerá la temperatura. ¡Ojo! Esta temperatura será incorrecta posiblemente porque todavía no hemos configurado el firmware.
Colocando el termistor. Configuración.
Colocación del termistor en la base y configuración en el firmware.
Pasos a seguir:
Pegar con cinta Kapton el termistor en la parte inferior de la base. La cabeza del termistor se introduce por el agujero central de la base.
Colocar la base en la Prusa y conectar todas las clemas.
Arrancar el entorno de Arduino.
Abrir el firmware (Sprinter-superestable).
Ir a la pestaña Configuration.h.
Ir a la parte donde pone #define THERMISTORBED.
Poner ahí el número que se corresponde con nuestro termistor.
Descargar el firmware en la electrónica.
¡¡Listo para las pruebas!!
¡¡Cableado finalizado!! Foto desde WikiRobotics
Probando la base.
Pruebas finales de la base caliente. Comprobación del termistor y calentamiento de la base hasta 110 grados. (Nota: Obijuan por experiencia dice que tarda algo menos en calentar la base caliente la RAMPS que la Sanguinololu).
Pasos a seguir:
Arrancar pronterface y conectarse a la impresora.
Darle a “monitor printer” para leer las temperaturas.
La temperatura que se debe obtener debe ser la temperatura ambiente.
Seleccionar la temperatura de 110 grados.
Darle a calentar a la base (botón SET), para comprobar que se enciende el LED y que la base se caliente.
Comprobar que la temperatura leida por el termistor se incrementa.
Dejar de calentar (darle al botón OFF).
Comprobar que el led se apaga y que efectivamente deja de calentar.
Darle otra vez a calentar.
Esperamos a que llegue a 110 grados. Dejarlo ahí un rato.
En la mía tarda 5 minutos en llegar a los 100 grados, y 4 minutos más para alcanzar los 110. Es decir, 9 minutos en total en ir desde 42 a 110 grados.
¡La base ya nos funciona!
Finalizando la base.
Ultimando la base. Hay que anclarla mediante 4 tuercas a la base de madera. Es importante nivelarla y por último poner cinta kapton encima. Las primeras impresiones se harán directamente sobre ella porque es más fácil. Más adelante como mejora utilizaremos un espejo ya que al ser extremadamente plano las impresiones salen de muy buena calidad, ahora en principio pegaremos cinta kapton directamente en la base caliente porque con la temperatura mejora la aderencia. El espejo como contra tarda más en calentarse y la adherencia es un poco peor.
Pasos a seguir:
Fijar la base mediante 4 tuercas.
Colocar los niveladores, orientados según los ejes X, Y.
Mover las tuercas hasta que la base quede nivelada.
Colocar tiras de cinta Kapton hasta cubrir toda la zona central.
La base está lista para imprimir sobre ella.
La base finalizada. Anclada a la base de madera y con cinta Kapton. Lista para hacer la primera impresión. Foto desde WikiRobotics
9. El extrusor
Conociendo el extrusor.
El extrusor, última parte que nos queda para construir nuestra impresora 3D. El extrusor vale para cualquier impresora 3D. Es el elemento de la impresora 3D que toma por un lado el filamento de plástico de 3 mm y deposita un hilo de plástico fundido de 0.5 mm con el que se va construyendo la pieza por el otro. Está dividido en dos partes: El cuerpo y elextremo caliente (hot-end).
El hot-end es donde está la resistencia de potencia (de 5 ohm) y el termistor, y es donde se funde el plástico. Existen muchos tipos de hot-ends. Los más usados son:Budaschnozzle 1.1 y J-head pero existen muchos más. El plástico fundido sale por la aguja, que puede tener diámetros comprendidos entre 0.5 y 0.2 mm. Para empezar con la impresión 3D un compromiso muy bueno entre calidad/tiempo es la de 0.5 (es la que yo estoy usando)
El cuerpo es la parte que ejerce la tracción sobre el plástico. Incluye un motor paso a paso y unos engranajes que mueven un tornillos con unas muescas (hobbed bolt) que engancha el filamento de plático de 3 mm y lo empuja hacia el hot-end. El extrusor que nosotros usaremos es el Jonaskuehling que es una evolución delWade’s Extruder.
Existen extrusores para filamentos de 3mm ó 1.75mm. El diámetro del filamento no tiene que ver nada con la calidad. Es decir, que con filamento de 3mm se obtiene la misma calidad que con el de 1.75. Lo que sí impacta en la calidad es el diámetro de la aguja (nozzle) por donde sale el plástico. A menor diámetro, mayor resolución, pero más tiempo tardan las piezas en hacerse. La tendencia en la comunidad reprap es usar filamentos de 3 mm, ya que los de 1.75 son más quebradizos y requieren unas partes mejor mecanizadas.
Preparando las piezas del extrusor.
Antes de montar el cuerpo del extrusor, hay que preparar las piezas de plástico, eliminando algunas partes, despejando los taladros y empotrando 2 tuercas.
Las 4 piezas del extrusor. Foto desde WikiRobotics
Montando el cuerpo.
Montaje del cuerpo del extrusor.
Necesitaremos:
Las 4 piezas del extrusor, ya preparadas.
3 rodamientos 608.
Un motor paso a paso (igual que los usados para la Prusa).
Un trozo de varilla roscada M8, de 20 mm de largo.
Un hobbed bold (tornillo con dientes).
5 arandelas M8.
2 muelles de 5 mm de diámetro y 20 mm de largo.
2 Tuercas M8.
Un tornillo M3x30.
3 tornillos M3x10.
4 arandelas M3.
2 tuercas M4.
2 tornillos M4x50.
4 arandelas M4.
Todas las piezas necesarias para montar el cuerpo del extrusor. Foto desde WikiRobotics
Pasos a seguir:
Colocar el engranaje pequeño en el eje del motor. Atornillarlo fuerte.
Meter la varilla roscada a través de un rodamiento.
Este rodamiento + varilla colocarlo en la parte pequeña del cuerpo. Se debe oír un “clac”.
Colocar esta parte en la piza del cuerpo, usando el tornillo de M3x30 de visagra.
Meter el hobbed bolt dentro del engranaje grande.
Poner tantas tuercas como sea necesario hasta que los dientes del hobbed bolt estén alineados con el agujero.
Poner un rodamiento 608 en el cuerpo.
Insertar el engranaje grande + tuercas + hobbed bolt en el cuerpo.
Colocar otro rodamiento 608 en el otro extremo.
Poner una arandela M8 y dos tuercas M8.
Poner las 2 tuercas M4 en los huecos superiores.
Insertar en los tornillos M4x50 una arandela, un muelle y otra arandela.
Colocar los tornillos M4x50 en la parte superior.
Colocar el motor y atornillar sólo el tornillo superior.
Mover el motor hasta que los engranajes encajen (y el resto de taladros).
Colocar el segundo tornillo.
Colocar el tercer tornillo y apretar todo.
Insertar un filamento de plástico ABS de 3 mm y probar que el filamento se mueva al mover el engranaje grande. Se debe poder hacer sin ningún tipo de esfuerzo.
Cuerpo del extrusor montado. Foto desde WikiRobotics
Comprobando la tracción del extrusor.
Experimento para comprobar la fuerza que ejerce el hobbed bolt sobre el filamente de 3 mm de ABS. Se han puesto 2 tetratricks de leche de 1L en una bolsa, enganchada al plástico, colgando del extrusor. El extrusor está dado la vuelta. Es capaz de levantar estos 2 Kg con mucha suavidad, sin hacer muescas en el plástico y perder la tracción.
Calibrando extrusor.
La explicación está dividida en dos videos. Para tener una calidad de impresión buena, es muy importante calibrar el extrusor. Esto significa que hay que ajustar el valor de la variable axis_steps_per_unit del firmware para que al extrusor le entre la cantidad de plástico adecuada. Si se indica que extruya 100 mm, deben entrar exactamente 100mm de filamento de plástico. Primero se comprueba que el motor del extrusor funciona correctamente (empujando el plástico en el sentido correcto). Y luego se calibra.
Pasos a seguir:
Conectar el motor del cuerpo del extrusor a la electrónica.
Arrancar pronterface y establecer la conexión con la electrónica.
Pinchar en el botón de extrude. El extrusor debe empujar el plástico.
Al pinchar en el botón de Reverse el extrusor debe sacar plástico hacia fuera.
Para calibrar poner una marca con cinta aislate.
Medir con el calibre desde los tornillos superiores del extrusor.
Poner el calibre a cero.
Darle a extruir 100 mm.
Medir con el calibre. Si está bien calibrado la distancia debe ser 100 mm +-0.5 mm.
Multiplicar el valor de la cuarta componente de la variable axis_steps_per_unit por 100/x, donde x es la distancia que se ha movido la marca.
Repetir el proceso hasta que esté bien calibrado.
Poniendo el hot-end.
Hay que conectar el hot-end a la electrónica y hacer las primeras pruebas para asegurarse que todo funciona bien. También se colocará el hot-end sobre el carro del eje X, y se realizará la primera extrusión manual, para tener una idea de la fuerza que hay que aplicar para poder extruir.
Pasos a seguir:
Preparar los cables extensores, uno para el termistor del hot-end y otro para la resistencia.
Soldar terminales a los 4 cables del hot-end.
Conectar el hot-end a la electrónica a través de clemas y los cables extensores.
Abrir el pronterface.
Arrancar la fuente de alimentación.
Ir a “Heater” y apretar el botón SET.
Apretar “monitor printer” para ver cómo aumenta la temperatura.
Apretar OFF para apagar el calefactor.
Agrandar 2 de los taladros del carro del eje X para convertirlos de 3 mm a 4 mm (para usar más adelante tornillos M4).
Colocar el hot-end en el carro (en el caso del busdas habrá que limar ligeramente para que entre bien).
Conectar el hot-end a la electrónica.
Fijar la temperatura a 220 grados.
Darle al botón de SET para empezar a calentar.
¡¡IMPORTANTE!! Cuando esté cerca de los 200 grados (o un poco antes) empezará a salir un humillo blanco. Es normal y no hay que asustarse. Sólo ocurre la primera vez que se calienta el extrusor a 220 grados. Luego ya no pasa.
Esperar a alcanzar la temperatura de 220 grados. Debería tardar 3 minutos.
Introducir el filamento de 3 mm de ABS y presionar con la mano para que empiece a extruir.
Fijar en la mente la presión que hay que hacer.
Colocando y cableando el extrusor.
Pasos a seguir:
Colocar las tuercas en los huecos del cuerpo del extrusor.
Poner celo o cinta aislante encima de las tuercas para que no se salgan al meter los tornillos.
Poner el plástico de 3 mm en el extrusor y que sobresalga por la base unos 3 ó 4 cm.
Colocar el cuerpo sobre el hot-end. El filamento de plástico se mete por el hot-end para que ambos: hot-end y cuerpo queden perfectamente alineados.
Poner los 2 tornillos M4.
Colocar los extensores y conectar tanto el motor como los 4 cables del hot-end.
Ajustar el final de carrera del eje x para que el motor no choque contra la varilla izquierda.
Arrancar el pronterface.
Probar que el homing del eje X se hace correctamente.
La primera extrusión.
Vamos a hacer la primera extrusión.
Pasos a seguir:
Arrancar pronterface.
Seleccionar la temperatura de 220 grados y darle a set.
Primera prueba: Mover la rueda del engranaje en sentido horario para hacer una extrusión manual.
Segunda prueba: extrusión automática.
Pulsar en el botón de Extrude (extrusión de 5 mm) unas cuantas veces. El plástico deberá salir.
Cambiar la extrusión a 20 mm y volver a extruir.
¡Nuestra impresora ha extruído!
10. ¡Imprimiendo!
Ajustando la altura.
Hay que mover el final de carrera del eje Z para dejar la aguja “a ras” de la base al hacer el homing del eje Z. Esto es muy crítico para que la primera capa se adhiera. También hay que limpiar la superficie con acetona.
Pasos a seguir:
Limpiar la base con acetona y un trapo.
Hacer homing del eje Z.
Mover el final de carrera Z y darle al homing del eje Z otra vez.
Repetir el proceso hasta que la aguja se queda “a ras” de la base: tocando pero sin tocar.
Detalle de cómo se queda la aguja al hacer homing del eje Z. Foto desde WikiRobotics
Primera impresión.
¡¡ Nuestra primera impresión !!
Arrancar el pronterface.
Seleccionar la temperatura de 220 (o 225 grados) y darle a SET.
Seleccionar la temperatura de la base de 110 grados y darle a SET.
Ir a settings/slicing settings para que se cargue el skeinforge.
Aseguraos que está seleccionado el perfil “R2-RELOADED” (en la parte superior, donde pone Profile selection).
En la pestaña Bottom aseguraos que todos los valores están a 0.
Darle a SAVE ALL (en la parte inferior).
En el pronterface, pulsar el botón “Load File” y cargar el fichero casino-chip.slt
Esperar a que se caliente tanto el extrusor como la base.
NOTA: No es preciso que la base llegue a los 220 grados. Cuando vaya por 80 ó 90 ya se puede comenzar.
Pulsar ¡PRINT!
Se empezará a imprimir nuestra pieza… ¡¡Suerte!!
Despedida del autor de los tutoriales.
Mensaje: ¡¡¡CRECED Y MULTIPLICAOS!!!