Apuntes para un taller de iniciación a la impresión 3D del FABLAB de Santander (fablabsantander.org)

1. L. Brunel
fablabsantander.org
Taller Impresión 3D con Prusas
Apuntes
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 Marius
Kintel , Clifford Wolf ) , dibujo con un programa,
control completo del proceso de diseño, diseños
totalmente reconfigurables cambiando
parámetros.
blender : open source. Mas pensado para
imágenes virtuales calculadas con trazo de rayos y
animaciones con simulación física de los
movimientos. Pero tiene un componente de diseño
3D muy potente y un modulo de escultura virtual.

2. L. Brunel
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Art of Illusion : open source, escrito en java, de la categoría
de blender aunque menos avanzado y menos popular. Mucho
mas fácil de usar que blender. El iniciador de la maquinas
reprap (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. El
algoritmo del slicer intenta cruzar la orientación del hilo entre
las capas sucesivas. Hay distintos algoritmos de cruze:
rectilinear, line, concentric, honeycomb, ...
Si el hilo sale con diámetro de 0,3mm y configuramos la
altura 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 hilo
sera 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.

3. L. Brunel
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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 de
capa puede ir de 0,1mm hacia un poco menos que
el 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 del
extrusor para cada tipo de acción. Los parámetros
por defecto van muy bien.

4. L. Brunel
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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 mides
con un calibre.
Coeficiente de extrusion: muy importante: se
ajusta aquí el flujo de plástico (relativo a la
velocidad de la cabeza) para que un relleno de
100% llegue justo a un relleno completo. Se
ajusta por ejemplo imprimiendo un cubo lleno y
mirando se sobra plástico o , al revés, quedan uno
huecos.
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, y
rápida de “sentir” si la temperatura es correcta es haciendo rodar la rueda grande del extrusor a mano y ver si el plástico
sale con facilidad. Si la temperatura es muy alta, el plástico sale solo del extrusor con rapidez, sin que haya que girar el
extrusor. 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 plastifico
no 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 de
plástico.
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 una
capa ya dura. También permite evitar las típicas deformaciones como el levantamiento de la esquinas.

5. L. Brunel
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Soportes:
Se pueden imprimir pendientes negativas bastante fuertes pero en algunos caso hace
falta poner soportes que se quitan una vez la pieza imprimida. Slic3r puede calcular
automáticamente los soportes.
Impresión
Los plásticos:
PLA polylactic acid . Thermiplastico. Biodegradable. Se puede fabricar a partir del
almidón del mais. Temperatura de fusión: mas o menos 180°. Puede variar con el
color !
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 los
Legos. 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 roscadas
verticales para que el eje X sea perfectamente paralelo a la mesa. Se
puede usa una regla o un trozo de madera para comparar los 2 lados.
Eso evita que una inclinación bloquea el movimiento de los motores.

6. L. Brunel
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Poner el extrusor en cima del centro de la cama y ajustar el fin de carrera
Z para que la punta del extrusor sea justo arriba de la cama. Se suele poner
un papel entre la cama y el extrusor: el papel tiene que poder moverse
pero 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 control
llamado pronterface escrito en python.
Permite manda los ordenes del fichero
GCODE a la impresora. También
permite hacer todas la pruebas
necesarias para asegurarse que todo va
bien: mover los motores, probar las
temperaturas, 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_acid
http://es.wikipedia.org/wiki/Acrilonitrilo_butadieno_estireno