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11 ene 2016

PROYECTO REPRAP: IMPRESORAS 3D

Proyecto REPRAP de Impresión 3D: proceso de fabricación de una pieza utilizando una impresora RepRap

En el post anterior sobre impresoras 3D (ver aquí) estuvimos viendo los distintos tipos de impresoras 3D que existen en el mercado.

En esta nueva entrada nos centraremos en un tipo concreto de impresoras, las impresoras FFF (Fused Filament Fabrication) o de extrusión. Y más en concreto, en las impresoras del proyecto RepRap. Veremos cómo se fabrica una pieza utilizando estas impresoras.

Logo del proyecto RepRap. FdeT

Logo del proyecto RepRap

El proyecto RepRap

El proyecto RepRap es un proyecto a nivel mundial que tiene como objetivo el desarrollo de la impresión en 3D utilizando software y hardware libre. Gracias a esto, la impresión tridimensional se ha extendido enormemente ya que ha permitido fabricar de forma casera las impresoras de una forma sencilla y con un ahorro económico importante.

Un grupo del proyecto RepRap es el grupo Clone Wars cuyo objetivo es documentar en español la información referente a las impresoras RepRap. Su nombre proviene del Episodio II de la saga Star Wars (El ataque de los clones) cuando C3PO y R2D2 están en una fábrica y C3PO dice la frase: “Máquinas haciendo máquinas… ¡qué obscenidad!”). Y esto es porque las impresoras RepRap tienen la capacidad de ser autorreplicantes, es decir, con una de ellas podemos fabricar otra (aunque deberemos añadir ciertas piezas que se denominan vitaminas y no pueden ser impresas).

Impresoras Mendel

El tipo de impresora en el que nos centraremos es el tipo Prusa Mendel. Las impresoras de este tipo son de extrusión (las figuras se crean a base de hilos de plástico fundido que se van extruyendo). Esta impresora ha sufrido varias mejoras desde su invención. De hecho, a día de hoy, la última versión es la iteración 3 (o i3 de forma abreviada).

Estas impresoras utilizan un sistema de coordenadas cartesiano (trabajan con los ejes de coordenadas x, y, z). Si bien este sistema es el más conocido existen otros sistemas utilizados como son las coordenadas delta.

Además, las impresoras Prusa Mendel forman parte del grupo de máquinas conocidas como CNC (Control Numérico Computerizado). Las máquinas CNC utilizan un sistema de coordenadas para mover una herramienta. Además, permiten realizar diversas funciones utilizando comandos. Entre las máquinas CNC encontramos no sólo impresoras 3D sino también otro tipo de herramientas como tornos y fresadoras.

Impresora Prusa Mendel i3. FdeT

Impresora Prusa Mendel i3

 

Fabricando una pieza

El primer paso de la fabricación es obtener un diseño en 3D de la pieza que queremos fabricar. Para el diseño se utilizan herramientas CAD (Computer Aided Design), es decir, programas de ordenador que facilitan la labor.

A la hora de hacer el diseño debemos tener en cuenta la tecnología con la que se va a fabricar (en nuestro caso extrusión) y la impresora en concreto con la que vamos a fabricar la pieza.

El primer aspecto a tener en cuenta es la superficie de impresión: ¿cuál es el tamaño máximo de la pieza que queremos imprimir? La impresora Prusa Mendel i3 nos permite imprimir piezas que tengan un tamaño de hasta 20 cm de ancho, alto y profundidad. La versión anterior permite 5 cm menos en el alto.

Si nuestra pieza tiene un tamaño superior al que podemos imprimir entonces debemos dividirla en varias partes que se imprimirán por separado y después se unirán (bien mediante algún tipo de pegamento o bien mediante algún enganche que incluyamos en la pieza).

Otra cosa que debemos tener en cuenta es que las piezas no pueden tener piezas al vuelo ya que durante el proceso de impresión necesitan mantenerse en su posición hasta que el plástico se solidifique. En el caso de tener superficies voladizas se pueden añadir pequeñas columnas que hagan de soporte las cuales habrá que quitar tras finalizar la impresión. Las impresoras RepRap permiten hacer figuras siempre que el ángulo de inclinación no supere los 45º (por eso el símbolo de la comunidad tiene esa forma de gota).

Una vez que hemos obtenido el modelo 3D debemos traducirlo en instrucciones (comandos) que entienda la impresora. Para ello haremos uso de otro programa (conocido como software de fileteado). Este programa se denomina de fileteado porque se encarga de dividir la pieza en capas ya que la impresión se va realizando por capas.

En el programa de fileteado tenemos que configurar algunos parámetros como el tamaño de la punta del extrusor (suele ser de 0.5mm ó 0.4mm aunque hay tamaños menores) o la altura de cada capa.

También es común hacer un perímetro exterior de la pieza que permite comprobar si hay problemas de impresión y evitar posibles fallos que se puedan dar en mitad de la impresión. Este perímetro lo añade el programa e incluso podemos configurar el número de veces que se repite.

El programa de fileteado genera un archivo con todas las acciones que tiene que realizar la máquina para generar la pieza. Este archivo se carga en la impresora.

Antes de comenzar la fabricación es necesario hacer unos últimos ajustes. En primer lugar, si vamos a imprimir con ABS (uno de los plásticos más utilizados en este campo) necesitamos calentar la base para reducir el contraste de temperatura entre la punta del extrusor y la pieza que se va creando.

También se aplica laca en spray sobre la base debido a que su composición química permite que la pieza quede bien sujeta a la base mientras se está fabricando. En caso de que la pieza se despegase, la impresión no se realizaría correctamente.

Tras terminar la impresión, se enfría la base y se despega la pieza.

proyecto REPRAP. Figura impresa con una Prusa Mendel i2. FdeT

Figura impresa con una Prusa Mendel i2

 

Autor: ALEJANDRO MARTÍNEZ.

Ver entrada anterior sobre tipo de impresoras 3D 

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1 Response

  1. La naturaleza autorreplicativa de RepRap podria facilitar una diseminacion viral de la impresora, ademas de favorecer una revolucion en el diseno y fabricacion de productos, desde la produccion comercial de articulos bajo patente hasta la escala personal, basada en licencias libres. Abriendo la posibilidad de disenar y manufacturar productos a cualquier persona, deberia en gran medida reducir el ciclo de trabajo para las mejoras a productos y soporte de una mayor diversidad de nichos de productos mayor que la capacidad actual de produccion de las fabricas.

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