L. Brunel

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Taller Impresión 3D con PrusasApuntes

Introduccion :La impresión 3D tiene 3 etapas :

Diseño → Capas → Impresión

Diseño : Se puedo usar cualquier programa de diseño. Lo que importa es que el programa permita exportar el diseño en formato STL o en formato OBJ.Hay muchísimos programas para diseñar.Los que conocemos de momento son openscad y blender.

openscad : open source (GNU GPL MariusKintel , Clifford Wolf ) , dibujo con un programa,control completo del proceso de diseño, diseñostotalmente reconfigurables cambiandoparámetros.

blender : open source. Mas pensado paraimágenes virtuales calculadas con trazo de rayos yanimaciones con simulación física de losmovimientos. Pero tiene un componente de diseño3D muy potente y un modulo de escultura virtual.

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Art of Illusion : open source, escrito en java, de la categoríade blender aunque menos avanzado y menos popular. Muchomas fácil de usar que blender. El iniciador de la maquinasreprap (Adrian Bowyer de la universidad de Bath)recomendaba ese programa.

Otros : 3dtin.com (online) Tinkercad.com

makehuman (100% python):

y Sketchup, Wings3D, Scupltris, Autodesk 123D, Con licencia: Rhino, LightWave, Cinema4D, Autocad, Inventor, Maya, 3DS Max, Mudbox, Creo, Modo, ZBrush, Mathematica, SolidWorks .

Principio básico:La maquina deposita un hilo de plástico por capas. Elalgoritmo del slicer intenta cruzar la orientación del hilo entrelas capas sucesivas. Hay distintos algoritmos de cruze:rectilinear, line, concentric, honeycomb, ...Si el hilo sale con diámetro de 0,3mm y configuramos laaltura de las capas también a 0,3mm:

Si ajustamos la capa a 0,2mm:El hilo se “aplasta” un poco y se rellenan los huecos.El algoritmo del slicer tiene en cuanta el hecho que si se aplasta el hilosera mas ancho.

La impresora tiene básicamente 2 cosas que hacer: imprimir las superficies y imprimir el interior. La superficies se hacen siempre con máxima densidad (100%) y la densidad del interior es a la demanda, según el uso que se hará con la pieza.

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Programas de calculo de las capas.Los principales programas de “slicing” son Slic3r y Skeinforge. Esos programas permiten transformar el modelo 3D (STL) en un fichero GCODE que contiene todos los ordenes que hay que dar a la impresora 3D (motores, extrusor, temperaturas).Aqui usamos Slic3r, un programa open source (GPL Affero, Alessandro Ranellucci):

Los principales parámetros

Altura de capa: influye mucho en la calidad decapa puede ir de 0,1mm hacia un poco menos queel diámetro de salida del extrusor.Se puede poner la primera capa mas espesa.

Relleno: se puede escoger la densidad del relleno (1 para el máximo 100%). 0,5 da también bueno resultados.

Velocidad: se puede modificar la velocidad delextrusor para cada tipo de acción. Los parámetrospor defecto van muy bien.

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Falda (skirt): unas vueltas para que de tiempo al flujo de plástico de regularizarse.

Base mas ancha (brim): para que pegue mejor a la base.

Diámetro de filamento: poner aquí lo que midescon un calibre.

Coeficiente de extrusion: muy importante: seajusta aquí el flujo de plástico (relativo a lavelocidad de la cabeza) para que un relleno de100% llegue justo a un relleno completo. Seajusta por ejemplo imprimiendo un cubo lleno ymirando se sobra plástico o , al revés, quedan unohuecos.

Acciones antes y después de la propia impresión.Aquí he anidado G1X100F1000 para que la cabeza no vaya en diagonal desde el punto (0,0,0) hacia el punto de empiezo de la impresión. Así evita alguna pinza de fijación de la placa de cristal.

Temperatura del extrusor.Para PLA la temperatura del extrusor se pone mas o menos a 180°. Y algo como 220° para ABS. Una buena manera, yrápida de “sentir” si la temperatura es correcta es haciendo rodar la rueda grande del extrusor a mano y ver si el plásticosale con facilidad. Si la temperatura es muy alta, el plástico sale solo del extrusor con rapidez, sin que haya que girar elextrusor. Es normal que salga un poco pero no mucho…. Una temperatura demasiada baja hace forzar el extrusor y a veces se vera uno huecos en el volumen porque el plastificono puede salir a la velocidad necesaria: la tracción patina…Si quieres imprimir con alta velocidad, hay que subir también un poco la temperatura para autorizar mas flujo deplástico.

Ventilador. El slicer permite gestionar de manera inteligente el ventilador. El ventilador permite acelerar el enfriamiento del plástico(sobre todo el PLA). Es útil si las capas son de superficie pequeña: la capa siguiente se puede asi depositar sobre unacapa ya dura. También permite evitar las típicas deformaciones como el levantamiento de la esquinas.

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Soportes: Se pueden imprimir pendientes negativas bastante fuertes pero en algunos caso hacefalta poner soportes que se quitan una vez la pieza imprimida. Slic3r puede calcularautomáticamente los soportes.

Impresión

Los plásticos:PLA polylactic acid . Thermiplastico. Biodegradable. Se puede fabricar a partir delalmidón del mais. Temperatura de fusión: mas o menos 180°. Puede variar con elcolor !Se vende en bobinas de hilo de 3mm o 1,5 mm de diámetro.Duro pero a veces se romper con choques.

ABS Acrilonitrilo butadieno estireno, termoplástico amorfo. El plástico de losLegos. Mas resistente a los choques pero mas blando ?

Material de la placa base.Con PLA, usamos principalmente una placa de vidrio,como la de un marco de foto recuperado.

Ajustes de la maquina

- Ajustar bien la altura de los 2 ejes Z:Dejar los motores sin corriente. Girar uno de las varillas roscadasverticales para que el eje X sea perfectamente paralelo a la mesa. Sepuede usa una regla o un trozo de madera para comparar los 2 lados.Eso evita que una inclinación bloquea el movimiento de los motores.

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Poner el extrusor en cima del centro de la cama y ajustar el fin de carreraZ para que la punta del extrusor sea justo arriba de la cama. Se suele ponerun papel entre la cama y el extrusor: el papel tiene que poder moversepero con resistencia.

- repetir la operación de ajuste con el papel en las cuatro esquinas de la cama:esta vez se justa la altura de la propia cama utilizando los tornillo.

Ese ajuste es un poco laborioso. Por suerte, no se tiene que hacer antes de cada impresión. Pero de ese ajuste depende mucho el éxito de la impresión. Es muy importante saber hacerlo.

Imprimir

Aquí usamos el programa de controlllamado pronterface escrito en python.Permite manda los ordenes del ficheroGCODE a la impresora. Tambiénpermite hacer todas la pruebasnecesarias para asegurarse que todo vabien: mover los motores, probar lastemperaturas, probar los fin de carrera,los limites soft de carrera, etc....

Este programa integra Slic3r también: se puede cargar directamente un fichero STL y se genera automáticamente un fichero GCODE.

Ejercicio practico:Pruebas de temperatura, de coeficiente de extrusion, de medición del diámetro del hilo extruso. Con un ejemplo sencillo de una joya probamos todo el proceso: de la idea a la fabricación.

Referencias :http://www.makerbot.com/support/guides/design/http://en.wikipedia.org/wiki/Polylactic_acidhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acrilonitrilo_butadieno_estireno