Introducción a las impresoras 3D - 1

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 computadora. Comúnmente se ha utilizado en la matricería o la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de prótesis médicas, ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente. Las impresoras 3D normalmente utilizan diversos polímeros como material de impresión, pero además existen clases especiales de impresoras tales como Foodini, impresora que crea comida, o algunas que hasta pueden imprimir casas depositando cemento por capas pero la mayoría de los modelos comerciales actualmente son de dos tipos:  

De compactación, con una masa de polvo que se compacta por estratos. De adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.

IMPRESORA TRIMAKER El modelo Trimaker adquirido por el colegio es del 2° tipo, inyección de un polímero. Este tipo de impresoras es un secuela lógica de las populares impresoras de inyección de tinta, tecnología por la cual los gráficos se crean en la hoja por inyección de pequeñas gotas de tinta. Estas impresoras gráficas, bidimensionales, tienen 2 sistemas de desplazamiento (X – Y): Desplazamiento del cabezal (eje X) Desplazamiento de la hoja (eje Y) Cada sistema es traccionado por un motor del tipo paso a paso. En la impresora 3D a los desplazamientos en los ejes X e Y se agrega la 3° dimensión, un sistema que desplaza el cabezal en la dirección perpendicular al plano (eje Z). Finalmente el sistema de extrusión, el más complejo y delicado, alimenta al cabezal con un filamento de plástico, que se funde en la punta a alta temperatura (235 °C) y por empuje de un motor se inyecta una gota de plástico que se endurece al enfriarse con el aire.

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1 – Filamento ABS 2 – Cabezal de inyección 3 – Guías desplazamiento en eje X 4 Y 5 – Guías desplazamiento en eje Y 6 – Bandeja donde se forma el objeto. 7 – Polea y correa del mecanismo Y 7 - Display de control. 8 – Perilla de control Colegio Bayard

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1 – Entrada del filamento 2 – Sistema de engranajes de empuje del filamento 3 – Dirección del empuje 4 – Termistor (resistencia de calentamiento) 5 - Bandeja

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SISTEMAS MECÁNICOS DESCRIPCIÓN

DE

DESPLAZAMIENTO:

Desplazamiento eje X: Desplaza el cabezal de izquierda a derecha (dir X) Utiliza un motor paso a paso que tracciona el cabezal con una cinta cremallera que corre sobre 2 poleas. Desplazamiento eje Y: Desplaza la cama (placa base) de atrás hacia adelante (Dir Y). Utiliza un motor paso a paso tra arrastra a la cama con un cinta cremallera que corre sobre 2 poleas. La cama se desliza sobre 2 ejes laterales. Desplazamiento eje Z: Desplaza el cabezal en en eje vertical (DIR Z). Utiliza un motor paso a paso y un mecanismo de 2 tornillos.

MODELO MECCANO EJE Z: DESCRIPCIÓN

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1 - Motor paso a paso. Paso = 3,6º. 2 – Interfaz USB. Motor paso a paso en SALIDA 1 y Switch de sensado en ENTRADA 1

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3 Y 4 – Tornillos de desplazamiento. 5 Regla milimetrada

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4 – Switch de sensado de la posición de inicio 5 – Aguja indicadora de posición en eje Z

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5 – Eje de transmisión 6 y 7 – Piñones de transmisión a los tornillos. RELACIÓN PASO / MM DE DESPLAZAMIENTO Empíricamente se determinó que 100 pasos del motor (360º) causaban un desplazamiento aproximado de 5 mm. Los pasos necesarios para lograr un desplazamiento de MM milímetros será el resultado de PASOS = MM * 100 / 5

PROCEDIMIENTOS MODELO MECCANO PARA START PAP 1 (Comando para direccionar al motor conectado en salida 1) DIR.B (Dirección descendente) E MAKE "MIPOS 0 ENTRADA 1 SENSAR FIN PARA SENSAR SI TACTO = "VERDADERO [A PLAYWAVE "DING.WAV 1 ALTO] SENSAR FIN Colegio Bayard

Modelo Meccano del eje Z - 7

PARA MM :X SI :X = :MIPOS [ES [YA ESTOY EN ESA POSICIÓN] ALTO] PAP 1 MAKE "MILIMETROS :X - :MIPOS MAKE "PASOS :MILIMETROS *100/5 SI :MILIMETROS > 0 [DIR.A] SI :MILIMETROS < 0 [DIR.B] PAPPASOS ABS :PASOS E MAKE "MIPOS :X (ES [ESTOY EN] :MIPOS) FIN El procedimiento START sirve para llevar a la placa a la posición inicial. PAP 1 activa el motor paso a paso en la salida 2 de la interfaz. DIR.B activa una de las direcciones de motor, que en este caso es hacia abajo. E (encender) da tensión la salida activa. Por default 12 Volts MAKE “MIPOS 0 crea una memoria de nombre MIPOS donde almacena el valor inicial que es 0, medido en la regla adosada. ENTRADA 1 activa la entrada donde está conectado el sensor de posición (es un interruptor) SENSAR En un procedimiento recursivo que sensa la entrada 1 y cuando se cierra el circuito (posición inferior) detiene el motor (PAP 1 A ) y el ciclo (ALTO). PARA SENSAR El procedimiento SENSAR es un ciclo que chequea el valor de la entrada 1. Tiene 1 regla SI TACTO = “VERDADERO, es decir cuando el interruptor se cierra, emite un sonido, detiene el motor y el ciclo. PARA MM :X El procedimiento MM :X tiene un input (:X) por donde ingresamos el valor de la posición donde queremos que vaya. Por ejemplo MM 35 hará subir el brazo Z a la posición 3,5 cm en la regla adosada. Es una

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Modelo Meccano del eje Z - 8 posición absoluta respecto al 0. Si repetimos MM 35 nos dirá YA ESTOY EN ESA POSICIÓN. En este procedimiento MM hay un error lógico. ¿Cuál es? El primer error es que la posición no puede ser menor que 0, por lo tanto, el valor ingresado no puede ser menor que 0. Para esto, es necesario SI :X < 0 [ES [VALOR NO PERMITIDO] ALTO] El segundo error es que la posición tampoco puede ser menor que 10 cm (100 mm), por lo tanto, el valor ingresado no puede ser mayor que 100. Para esto, es necesario SI: X > 100 [ES [VALOR EXCEDIDO] ALTO] PAP 1 activa el motor paso a paso conectado a la salida 2 MAKE "MILIMETROS :X - :MIPOS crea una memoria “MILIMETROS donde almacena el cálcula de los milímetros que tiene que desplazarse, en función de dónde está (:MIPOS). Por ejemplo si :x = 50 y :MIPOS = 35 “MILIMETROS guardará 15 MAKE "PT :MILIMETROS *100/5

SISTEMA MECÁNICO DE EXTRUSIÓN: DESCRIPCIÓN Un motor paso a paso rota su eje que tiene acoplado un engranaje de 16 dientes, que transmite a uno de 48 dientes (reducción 3:1). El engranaje de 48 tiene acoplado a su eje un engranaje que corre dentro de la caja del cabezal, frente al orificio de entrada del filamento. Este engranaje empuja al filamento (hacia abajo en la impresión o en sentido contrario cuando se quiere cambiar el filamento). En la punta hay una resistencia de cobre con un extractor que eleva su temperatura hasta 240ºC, la necesaria para fundir el plástico del filamento. De esa manera el plástico fundido es “inyectado” sobre la placa, punto por punto y capa por capa, formando la pieza.

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