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Elegir Impresora 3D

En este articulo explicamos las diferencias que tienen los modelos que tenemos disponibles en la tienda de Barcelona Dynamics para que puedas elegir con criterio. Se explican sobretodo las diferencias entre los marcos de la prusa i3, la electronica RAMPs y la Minitronics, los distintos tipos de extrusores y que filamento es recomendable usar.

Introducción

Existen muchos modelos distintos de impresoras 3D. Cada modelo de cada fabricante puede usar tecnologias y materiales distintos. Por ejemplo, por nombrar algunas tecnologias de impresion 3D, tenemos: selective laser melting (SLM), direct metal laser sintering (DMLS), selective laser sintering (SLS), stereolithography (SLA), laminated object manufacturing (LOM), y un largo etcétera. También se usan muchos materiales distintos como resina, plastico en polvo, metales, etc. Y por si esto fuera poco, existen gran variedad de modelos, marcas y fabricantes.

En Barcelona Dynamics nos centramos en el hardware libre y en tecnologías no patentadas, así que de momento descartamos todo lo que no sean impresoras 3D basadas en modelado por deposición fundida (FDM, del ingles Fused Deposition Modeling) para filamento plástico, ya que es, por el momento, la única tecnologia libre de patentes. Aún así, resulta que el nombre FDM (que no la tecnologia) está registrado (trademark) por Stratasys Inc. por lo que en RepRap han decidido usar otro término, FFF (fused filament fabrication), para referirse a lo mismo. La mayoria de impresoras 3D de hardware libre provienen del proyecto RepRap o son obras derivadas de éste.

En esta página explicamos las diferencias que tienen los modelos que tenemos disponibles en la tienda de Barcelona Dynamics para que puedas elegir con criterio. Y para simplificarlo aún más, vamos a empezar centrándonos en la versión mas nueva de la prusa mendel del proyecto reprap, es decir, la Prusa Iteración 3 con sus distintas versiones FrameBox y SingleFrame.

FrameBox vs SingleFrame

La primera diferencia que nos encontramos es en el marco. Existen dos versiones principales de la Prusa i3: FrameBox y SingleFrame

Prusa i3 FrameBox Prusa i3 FrameBox Prusa i3 SingleFrame Prusa i3 SingleFrame
Marco de madera Marco de aluminio

FrameBox. Ventajas y desventajas

La versión FrameBox está diseñada para que uno mismo se pueda fabricar un marco de madera de forma super sencilla. Sólo necesitas 6 maderas iguales para construir el marco (madera DM, 6 tablones de 450x100x16mm).

  • Ventajas:
    • Fácil de montar
    • Accesible. Material fácil de conseguir
    • La opción mas barata
    • Si se usan las medidas standard (450x100x16mm) la impresora podrá generar figuras mas altas que con el marco de aluminio. Aprox 25cm de altura.
    • Estabilidad. El marco hecho con tablones de madera no vibra ni pierde la verticalidad.
  • Desventajas:
    • La madera, a pesar de ser DM, puede verse afectada por la humedad y los cambios de temperatura.
    • Durabilidad: la madera se deteriora antes que el aluminio u otros materiales.
    • Hay que fabricarse por separado una bandeja para el eje Y
  • Recomendaciones:
    • Recomendamos pintar y/o barnizar los tablones de madera antes de montar el marco.

Prusa i3 FrameBox Prusa i3 FrameBox

A tener en cuenta: Las versiones FrameBox y SingleFrame necesitarán piezas de plástico distintas así como varillas de diferentes medidas. Hay que tenerlo en cuenta si se adquieren los componentes por separado.

SingleFrame. Ventajas y desventajas

La versión SingleFrame de la Prusa i3 se caracteriza por tener un marco simple, fabricado normalmente de aluminio de 6mm de grosor, aunque también se puede hacer de metacrilato o madera. El diseño del SingleFrame se suele cortar a laser o con fresadora. En algunos casos, se mecanizan los orificios para que tengan rosca y no se necesiten tornillos mas largos con tuerca.

aluminium single frame

  • Ventajas:
    • Estética. El marco de aluminio de una sola pieza es mas bonito y elegante que el FrameBox de madera
    • Precisión. Al ser un marco cortado a laser seguiendo un diseño, los orificios para tornillos y espacios para las varillas estan en la posición correcta y facilitan un montaje preciso.
    • Durabilidad. En función del material que se use para el marco, éste durará mas que la alternativa de madera FrameBox.
    • El diseño del marco incluye la bandeja del eje Y, conservando la distancia entre varillas del eje Y, lo que nuevamente da precisión al montaje.
  • Desventajas:
    • Precio. Cortar aluminio a laser es, obviamente, bastante mas caro que juntar 6 maderas.
    • Cuesta mas montar el eje vertical (Z). A pesar de tener marcas mas precisas, nuestra experiencia ha sido que asegurar que el eje Z es perpendicular al eje Y es mas dificil. Se necesitan herramientas o algun tipo de referencia para asegurar que el marco está recto cuando se apretan las tuercas del eje Y contra el marco.
    • Métrica 10. No es una gran desventaja, pero normalmente (en modelos anteriores y en FrameBox) todas las varillas son de métrica 8. En el caso de la SingleFrame, se recomienda usar varillas de métrica 10 en el eje Y para que mantengan el marco vertical y en el resto se siguen usando varillas de métrica 8.
    • Menor altura que la FrameBox. La Prusa i3 SingleFrame puede imprimir piezas de 20cm de altura (sigue siendo una altura superior a la mayoria de modelos anteriores!)

La pregunta del millón respecto la versiones FrameBox y la SingleFrame es: ¿Imprime mejor una que la otra? Y la respuesta es: No.

RAMPs vs Minitronics

Otro factor de las impresoras 3D que hay que tener en cuenta es la electrónica. ¿Porqué hay distintas electrónicas y que diferencias tienen? El porqué es sencillo, al tratarse de hardware libre y electrónica experimental han surgido gran variedad de proyectos distintos donde, además, cada uno ha ido evolucionando versión a versión. Para no complicarnos, en Barcelona Dynamics hemos elegido dos de estos proyectos: RAMPs y Minitronics, ya que cada uno de ellos tiene sus ventajas.

En el artículo sobre la minitronics explicamos las diferencias técnicas, pero repetimos aquí la tabla:

Minitronics Minitronics v1.0 Arduino Mega + RAMPS + Drivers RAMPs kit v1.4
Procesador: ATmega1281 ATmega2560
Memoria: 128KB 256KB
Velocidad: 16Mhz 16Mhz
Medidas 94x57x18mm 100x60x50mm
Termistores 2 3
MOSFETs 4 3
Endstops 3 6
Drivers motor pap 4+1 (1 es externo) 5 (todos externos)
conexión LCD No
conexión Keypad No
SD card No Externa

RAMPs. Ventajas y desventajas

La electrónica RAMPs es un proyecto nacido en [http://www.reprap.org/wiki/RAMPS|reprap] que significa RepRap Arduino Mega Pololu Shield y necesita un Arduino Mega para funcionar. Como su nombre indica, se trata de un shield para Arduino Mega. Tal vez te preguntes qué es un shield. Un shield, dentro del mundillo Arduino, es una placa que se conecta encima de un arduino y le añade alguna funcionalidad. Por ejemplo, el shield Arduino Motor Shield le da al Arduino la capacidad de mover motores. Los shields se conectan en cascada de forma que, normalmente, es posible ir conectando un shield encima de otro. La RAMPs es un shield para Arduino Mega que se usa de interfaz para conectar la(s) fuente(s) y distribuir la potencia, los drivers de motor, los termistores, etcétera. Es decir, facilita las conexiones del resto de componentes necesarios para hacer funcionar la impresora 3D. De hecho, los drivers de motor paso a paso que se utilizaban al principio eran los Pololu, y de ahí la necesidad de la RAMPs, poder conectar los Pololu al Arduino y a la fuente.

Después de esta introducción técnica, vamos a ver que ventajas aporta el conjunto RAMPs (arduino mega + RAMPs v1.4 + drivers de motor):

  • Ventajas:
    • Diseño modular. Se pueden añadir componentes para ganar funcionalidades, así como substituir los existentes. El caso de los drivers de motor es el que mas aprovecha esta funcionalidad. Los drivers de motor a veces se sobrecaliente y se queman. Al ser una placa a parte, el driver quemado se puede substituir por uno nuevo sin cambiar nada mas de la electrónica. El diseño modular también nos permite añadir funcionalidades a la impresora 3D, como por ejemplo conexión ethernet o wifi, pantalla LCD, lector de tarjetas SD, teclado, y un largo etcétera (vease, cualquier shield para arduino mega)
    • Sobredimensionada. La RAMPs está preparada para que se conecten 2 extrusores (lo habitual es 1), 3 termistores (lo habitual son 2) y 6 finales de carrera (lo habitual son 3). Esto, a parte de darnos la posibilidad de algun dia tener 2 extrusores y/o 6 finales de carrera, también nos permite utilizar alguna entrada/salida de la placa cuando por el motivo que sea algo no funciona. También se le pueden dar nuevas funcionalidades a dichas entradas/salidas no utilizadas. Por ejemplo, en una ocasión se nos quemó un driver con tanta intensidad que se quemó también parte del conector de la ramps. Al tener un conector para un segundo extrusor que no usamos, solo tuvimos que mapear las salidas en el firmware para utilizar el conector que quedaba libre.
    • Reutilizable en otros proyectos. El Arduino MEGA se puede utilizar para muchas otras cosas que no sean la impresión 3D. Y la RAMPs nos da la posibilidad de mover 5 motores paso a paso. Con eso y un bizcocho, ni te imaginas la de robots distintos que se pueden hacer!
    • Conocida. Entre las electrónicas para impresoras 3D de reprap, la RAMPs es de las mas utilizadas, así que encontrarás ayuda facilmente si surge algun problema.
    • Utiliza Arduino, lo que nos da confianza ya que se trata de una placa electrónica vendida y utilizada en todo el mundo, que ha pasado muchas pruebas y tests.
  • Desventajas:
    • Al ser 6 placas distintas (arduino + ramps + 4 drivers) la producción es mas cara.
    • Ocupa mas espacio, sobretodo verticalmente.

Minitronics. Ventajas y desventajas

La placa minitronics está diseñada con la intención de ofrecer la misma funcionalidad que el conjunto RAMPs pero a un menor coste. Pierde la modularidad y las posibilidades de ampliaciones a cambio de tener todos los componentes integrados en una sola placa.

  • Ventajas:
    • Menor coste. Es mas barata!
    • Menor tamaño.
    • Mas fácil de montar (no hay que montar nada! con la RAMPs te puede pasar que pongas un driver del revés. Aquí no)
  • Desventajas:
    • No se pueden cambiar los drivers. Si se quema uno, aún queda la posibilidad de utilizar uno externo. Si se queman dos, ya puedes tirarla o ponerte a desoldar el chip del driver… Consejo: Pon SIEMPRE un ventilador a chorro contra la placa, y a poder ser usa disipadores en los drivers.
    • Las conexiones son las justas y necesarias para la impresora 3D habitual, no se pueden tener 2 extrusores ni añadir funcionalidades.

Extrusores

Existen, como no, varios tipos de extrusores. Se pueden clasificar por dos vias:

  • Extrusor directo vs Extrusor con reductora
  • Extrusor clásico vs Extrusor Bowden.

De momento sólo ofrecemos en nuestra tienda el extrusor con reductora (clásico, no bowden). El extrusor con reductora tiene dos engranages para que el motor no sufra tanto, de forma que tiene que girar más rápido para mover lo mismo pero no necesita tanta fuerza. En el extrusor directo, en cambio, es la polea del motor la que direrctamente empuja el filamento hacia el hotend. En un extrusor clásico, la parte fria (el cuerpo en sí del extrusor) y la punta caliente (hotend) están unidos y alineados. El extrusor bowden es el que el cuerpo está fisicamente separado del hotend y el filamento va por un tubo del cuerpo del extrusor al hotend.

Filamento 3mm vs 1.75mm

La unica diferencia entre ambos filamentos es su diámetro: 3mm o 1.75mm. Para una misma boquilla (por ejemplo, 0.5mm) habrá que desplazar mas filamento de 1.75mm que de 3mm. Si se quiere extruir por una boquilla mas fina, por ejemplo 0.35mm, es mejor usar filamento de 1.75mm para que el extrusor sufra menos. Del mismo modo, para un extrusor directo también es recomendable usar 1.75mm ya que así el motor podrá hacer mas recorrido para extruir lo mismo, y necesitará menos fuerza.

El filamento de diámetro 3mm es el que mas usamos con nuestras impresoras. En nuestro caso, el canal del tornillo que usamos en el extrusor es ideal para filamento de 3mm y en cambio no agarra bien del todo el filamento de 1.75mm. Para extrusores directos o boquillas muy finas recomendamos usar 1.75mm

Enlaces de interés

elegir_impresora_3d.txt · Última modificación: 2014/02/20 10:14 por emili
 
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