Lista de trucos de impresión en 3D para tontos

De 3D Printing For Dummies, 2ª Edición

Por Kalani Kirk Hausman, Richard Horne

A diferencia de la fabricación tradicional, que consiste en inyectar material en un molde preformado o en extraer material de los objetos de material base, la impresión en 3D comienza con un modelo virtual en 3D que se transforma en forma sólida en una capa a la vez. Cada capa se construye sobre la capa anterior, creando una forma sólida que representa el modelo virtual 3D en toda su complejidad y detalle sin requerir formas adicionales de mecanizado y tratamiento necesarias en las formas tradicionales de fabricación.

Puede crear su propia impresora 3D utilizando la familia de diseños RAPid-prototyper (RepRap) de código abierto y autoreproducción. Echa un vistazo a estos útiles artículos para que te guíen a la hora de seleccionar el diseño de RepRap adecuado para ti.

Decidir un RepRap propio para la impresión en 3D

Cuando se trata de la impresión en 3D, la selección de una impresora RepRap para uso personal comienza con un análisis de sus necesidades particulares en términos de tipo, tamaño y otras cualidades, como la creación llave en mano o la creación propia. El costo total también es un factor, junto con la preferencia por las licencias de origen, como la determinación de las tecnologías de código abierto frente a las de código cerrado.

Algunos de los diseños de RepRap incluyen:

• Mendel, Prusa Mendel, Mendel90, Prusa i3: una de las ramas más comunes del diseño cartesiano, esta impresora ha generado muchas variaciones, incluyendo la miniaturizada Huxley.
• Wallace y Printrbot: Alternativas comunes del sector educativo para la construcción de kits.
• MendelMax: Este es el derivado del Mendel de Prusa que es un ejemplo de RepRaps cartesianos.
• Ultimaker: Un RepRap de marco de caja usando movimiento cartesiano.
• Tantillus: Un RepRap en miniatura de marco de caja que tiene la mayoría de las partes imprimibles en 3D de las variaciones actuales de RepRap.

Existen varias opciones de RepRap más allá del formato cartesiano estándar, incluyendo:

• Rostock, RostockMax: Una impresora RepRap de formato Delta que proporciona un alto volumen de construcción. El RostockMax es un kit de corte láser que construiremos aquí como ejemplo de Delta RepRaps.
• 3DR: Un RepRap alternativo de estilo delta diseñado por Richard Horne, basado en el formato de Rostock e inspirado en el Tantillus para la auto-replicación.

Después de identificar el tipo de impresora, deberá seleccionar el tipo adecuado de filamento de plástico con el que desea imprimir y los componentes que se utilizarán en la construcción de la propia impresora, incluyendo la estructura, la extrusora, la placa de construcción, la electrónica de control y el software que se utilizará.

Comprensión de la electrónica de control de la impresora RepRap 3D

Una impresora RepRap 3D es un ejemplo de un robot construido especialmente, que utiliza el popular microcontrolador Arduino de código abierto en su núcleo junto con controladores de motor paso a paso, motores y sensores para controlar sus movimientos. Algunas placas de impresión 3D han sido creadas para integrar las funciones de un Arduino y los elementos relacionados que se encuentran típicamente en un»escudo» de impresión 3D que se adhiere al formato básico. Algunas de estas opciones incluyen:

• RAMPS: El escudo original de Arduino diseñado para el control de múltiples motores paso a paso y la gestión de la extrusora y los calentadores de placas construidos.
• RAMBo: Una combinación modular todo en uno de la placa Arduino y el escudo RAMPS.
• Sanguinololu: Una popular tarjeta»todo en uno» integrada por microcontroladores y controladores de motor paso a paso.
• Minitrónicos: Una variación de tamaño reducido del Sanguinololu.
• RUMBA: Una tarjeta integrada modular con módulos que soportan paneles LCD, tarjetas de memoria externas y otras capacidades adicionales.
• ELEFU-RA: Un conjunto de electrónica integrada para desarrolladores que puede conectar fuentes de alimentación estándar para ordenadores ATX.
• Megatrónica: El «hermano mayor» de la placa Minitronics, que permite el uso de sensores térmicos de termopar de alta temperatura en lugar de los sensores de tipo termistor más comunes.

Muchos componentes tienen múltiples opciones, como la selección de interruptores de contacto o sensores magnéticos de tipo nave para las paradas finales o el uso de diferentes ventiladores para satisfacer el tipo de plástico que se está utilizando. Incluso el tipo de controladores de motor y las conexiones de cables (soldados o engarzados) afectarán las opciones disponibles al completar su RepRap.

Montaje de la extrusora RepRap y las actualizaciones de RepRap en una impresora 3D

Una vez montada la estructura de una impresora 3D y seleccionada la electrónica, el último componente necesario es la extrusora y el hot-end que funden y depositan el plástico para crear su objeto. El extrusor desliza el filamento de plástico de forma incremental en el extremo caliente calentado, donde empuja una pequeña cantidad de plástico fundido hacia afuera con cada paso. La extrusora se puede fabricar de muchas maneras, incluyendo:

• Con engranajes: Algunas extrusoras incluyen engranajes adicionales para disminuir el avance del filamento con cada paso para obtener un mayor control, y para aumentar la fuerza con la que el filamento puede avanzar hacia el extremo caliente.
• Hobbed: El filamento de plástico liso puede ser sostenido por la extrusora usando engranajes entrelazados o un perno tallado con fresa madre (uno con dientes cortados a lo largo del eje alrededor de la circunferencia del perno) para mantener el filamento contra una rueda tensora de modo que su avance y retracción puedan ser cuidadosamente controlados.
• Bowden: Este tipo de extrusora fuerza el filamento a través de un tubo que conecta la extrusora y el extremo caliente en lugar de forzar el filamento directamente en el extremo caliente, separando los dos y permitiendo que el extremo caliente sea más ligero sin el motor de extrusión directamente conectado para formatos no cartesianos.
• Jeringa: Para diseños como la impresora Fab@Home o RepRaps equipada con Richard’s Universal Paste Extruder, se puede utilizar una jeringa con una correa restringida para extrudir gradualmente materiales de pasta o gel en lugar del plástico fundido habitual.
• Multicolor: Las extrusoras avanzadas incluyen múltiples cajas de engranajes y motores para hacer avanzar múltiples filamentos hacia el extremo caliente al mismo tiempo. Al variar la velocidad de cada color utilizando electrónica adicional, el resultado final es una impresión multicolor que varía en todo momento.
• Doble: Una variación común con una mezcla de color más limitada implica una extrusora doble, que es simplemente dos extrusoras una al lado de la otra. Esto es útil para impresiones que incluyen PVA (alcohol polivinílico) u otro material de soporte soluble integrado en la misma impresión que el material del objeto filamento.

Identificación del software de la impresora 3D y calibración de la máquina

La cadena de software para una impresora 3D RepRap comienza con los productos utilizados para crear y preparar el modelo 3D virtual para la impresión. Sin embargo, una vez que un modelo de objeto ha sido creado u obtenido, el modelo debe ser procesado a través de varios pasos antes de que el objeto sólido sea creado por la impresora RepRap:

• Soporte: A diferencia de los sistemas de encuadernación granular, las extrusoras de plástico fundido no pueden depositar el plástico en el aire y hacer que permanezca allí. Para voladizos y grandes luces, se debe añadir material de soporte al diseño y retirarlo después de la impresión.
• Balsa: Dependiendo del tipo de material y de la placa de construcción utilizada, puede ser útil añadir una balsa o una capa plana impresa que forme una base en la placa de construcción para su modelo. Al igual que en el caso del soporte, la balsa se retira posteriormente en el acabado del objeto.
• Relleno: Debido a que los sistemas de aditivos como el RepRap no se ven afectados por la complejidad, es posible definir cualquier objeto sólido como una cubierta externa sólida y un espacio interior que puede ser completamente sólido (100% de relleno), vacío (0% de relleno) o algún punto intermedio en el que un patrón regular de paredes delgadas proporcione soporte a los vacíos entremezclados. La cantidad de volumen que incluye el plástico se define como su «Relleno» y le permite producir la misma impresión del objeto utilizando mucho menos plástico que sus equivalentes sólidos.
• Rebanar: El modelo virtual se calcula como una serie de capas, con cada rebanada traducida en códigos que dirigirán a la impresora a moverse una distancia determinada durante la extrusión o no y luego de nuevo, hasta que esa capa esté terminada y el eje z se pueda mover a la siguiente capa con el proceso iniciado de nuevo. Este código se llama «g-code» y muchas cortadoras pueden añadir elementos de soporte y de balsa automáticamente, junto con un patrón de «llenado» automático para reducir la cantidad de plástico necesaria para cada impresión.

Una vez que su modelo ha sido preparado y cortado, el software de control de la impresora se encarga de algunos detalles finales. Los ajustes para el extremo caliente y la placa de construcción calentada controlarán la viscosidad del plástico fundido y la adhesión de la capa, mientras que la velocidad de movimiento de la extrusora controlará el grosor del material extruido y la velocidad del movimiento de la impresora. Se pueden ajustar factores adicionales para un control más preciso de cada característica.