Impresora 3D – Construccion

Pues si, finalmente la hemos construido.

Mi compañero Sergi y yo nos hemos puesto cabezones y finalmente tenemos la impresora terminada y funcional. Ha llevado mucho tiempo, pues el tiempo libre para dedicarse a esto cada vez es menos, pero al final aquí la tenemos.

El proceso en si no es complicado, pero si bastante laborioso. Una vez diseñado todo, es cuestión de ir consiguiendo las piezas y ensamblarlo todo. Como en la entrada anterior a esta ya enseñe todos los detalles del diseño, no voy a repetir aquí como esta concebida. Como resumen, la impresora en si esta compuesta de:

• Perfiles Bosch de 30×30. La estructura se basa en estos perfiles, y en todo el utillaje necesario para el ensamblaje. Escuadras, tornillos, tuercas de cabeza de martillo, por supuesto compatible con este tipo de perfil. A detallar la importancia que tiene que los cortes de estas barras sea de la mejor precisión posible, y que el corte este escuadrado.
• Guías y husillos: Los husillos son básicamente varillas roscadas comerciales, cortadas según plano. Los husillos se compraron en una tienda online, ya que se necesita que sean del diámetro con tolerancia h7, compatible con los rodamientos lineales.
• Piezas de corte por laser / agua. Estas piezas son la base que ensambla todo. En los planos están todas perfectamente definidas, y son piezas cuya geometría se basa en un corte en plancha de aluminio de 8mm y con un posterior mecanizado. Nosotros las cortamos por láser, pero dadas las rebabas que deja en este tipo de material, lo ideal habría sido cortarlas por agua, un poco mas caro, pero vale la pena. Luego hay que hacer un pequeño mecanizado, principalmente agujeros, roscas, alojamientos, etc… operaciones sencillas que no requieren mas que un taladro de columna, machos de roscar, etc…

• Finales de carrera: montarlos es un trabajo delicado, ya que la posición es capital para que todo funcione bien. el diseño ya esta preparado para su montaje, pero hay que saber bien como montarlos.
• Rodamientos lineales. Hay que ir con cuidado al montarlos, o se nos caerán las bolas al meter las guías dentro. lo principal a la hora de montar las placas que unen los rodamientos lineales es que las guías estén bien montadas y paralelas, en los dos planos principales. Como antes, muy importante la precisión.

En el montaje de la estructura, lo mas importante a tener en cuenta, es conservar las medidas según plano. paralelismos entre barras, perpendicularidad, etc. Hay que ser muy minucioso, ya que el correcto montaje de todo esto revertirá en la precisión final de la propia impresora. En las siguientes imágenes podéis ver varios pasos del ensamblaje de la estructura:

Guías
 del eje X

El montaje de los motores se realiza mediante unos colisos, para poder tensar las correas dentadas una vez instaladas. este montaje es relativamente sencillo, ya que el propio diseño nos coloca las poleas en su sitio.

El cableado tambien hay que hacerlo en esta fase, ya que hay que planificar por donde vamos a tirar todos los cables, y creedme, hay unos cuantos. Nosotros hemos cableado hilo por hilo, en lugar de buscar una manguera con hilos e ir empalmando. Así pues tenemos los siguientes hilos y conectores:

• Motores: Cada motor tiene 4 hilos, que terminan en un conector de 4 pins con rosca. Tenemos en total 5 motores: Eje x, eje Y, dos en el eje Z y uno en el extrusor. Total, 20 hilos
• Finales de carrera: Dos interruptores por eje, en total 6 finales de carrera. Cada final de carrera tiene dos hilos, uno de señal y uno común. Así que en total 6 hilos mas 1 común.
• Potencia de la cama: Dos hilos, de 1.5mm2 de sección para el calentamiento de la cama
• Potencia del extrusor. Para calentar a 240º la punta del extrusor. Otros dos hilos
• Termopar de la cama: Dos hilos
• Termopar del extrusor: Dos hilos
• Dos ventiladores del extrusor: Dos hilos cada uno, con uno cada uno en común

En total, 38 hilos.

Siempre es recomendable tener todos los cables lo mejor ordenador posible, teniendo en cuenta el movimiento del cabezal y que el cable no debe de quedar tirante, ni caerse por encima de la bancada cuando se mueva el cabezal.

Los cables se van pasando estratégicamente por los sitios donde se puedan anclar fácilmente, no molesten en el movimiento de todos los componentes, y queden ordenados y aseados. Físicamente, la impresora esta prácticamente acabada, a falta de la electrónica, que como he dicho, es faena de Sergi. En otra entrada explicaremos los detalles de esta parte. Aquí vamos a suponer que ya esta montada.

Y comienzan las pruebas de funcionamiento:

Si, ya se que para empezar, menuda geometría me he buscado… pero yo soy así, me gusta probar lo complicado primero. Lógicamente, esto no es una prueba de lo bien que funciona la impresora. Lo suyo es hacer cubos de calibración, y comprobar medidas, calidad de acabados, etc…

Así que me puse a ello, y estos fueron los resultados:

Comprobación
 de cubo de 
calibración

Una vez impreso el cubo de calibración, y visto el funcionamiento general de la impresora se deducen una serie de conclusiones que no han sido muy satisfactorias:

• Las medidas del cubo tienen un error de 0,2mm
• La superficie del cubo presenta irregularidades repetitivas
• el montaje de la impresora ha presentado imprecisiones y ha tenido que ser ajustado para su correcto funcionamiento
• La temperatura se regula satisfactoriamente
• la rigidez de la estructura es aceptable
• La rigidez del eje Z no lo es, lo que provoca que al girar el husillo desplace todo el puente, provocando las irregularidades repetitivas
• La electrónica, basada en el linux CNC funciona correctamente, pero resulta menos ágil que las electrónicas típicas del resto de impresoras

De todas estas conclusiones se deducen una serie de actuaciones que me veo obligado a tener que solucionar. La principal, el eje Z

Uno de los mayores problemas ha sido la falta de precisión en el corte y ensamblaje de toda la estructura. Los cortes de los perfiles fueron hechos con una sierra de banda, lo que no da una gran precisión, ni cortes perfectamente escuadrados. Se ha demostrado que esto es capital en el ensamblaje de la impresora, y de no estar bien provoca desalineaciones y errores que hay que ir solucionando sin mucho éxito.

La rigidez ademas del eje Z, hace que al estar un poco doblado el husillo este fuerce a las guías del eje Z, provocando que a cada vuelta todo el cabezal se desplace haciendo que la impresión final presente imprecisiones en la superficie repetitivas.

Por lo tanto se hace necesario un repaso general a toda la estructura, principalmente el corte y el escuadrado de los perfiles.

Ademas, puestos a repasar toda la estructura, me estoy planteando modificar la misma para hacer una segunda evolución y corregir ciertos problemas de construcción y montaje para optimizar la impresora. En futuras entradas publicare los resultados.