Caja de aprendizaje Impresora 3D

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Las impresoras 3D son herramientas que te permiten convertir las ideas que tienes en la cabeza en objetos que puede sostener en la mano. En lugar de imprimir imágnees 2D en papel como hacen las impresoras de inyección de tinta y láser, crean objetos 3D. Pueden parecer complicados, ero una vez que comprende los conceptos básicos que necesita saber, las impresoras 3D son sorprendentemente simples y divertidas de usar.

Cómo funciona

La mayoría de las impresoras crean modelos con plástico. El plástico se introduce en la máquina, como un hilo, llamado filamento, desde un larga bobina. El calentador funde el material plástico y el filamento convertido en líquido sale por la punta como si fuera un bolígrafo. La impresora controla los motores que ha de mover, acumulando capas de material para crear el modelo. 

Proceso de impresión

El proceso de impresión se puede resumir en 4 pasos: generación de ideas, creación de un modelo o diseño, laminación e impresión. Cada uno de estos pasos los iremos explicando a través del siguiente ejemplo:

En un centro de Educación Primaria se propone al alumnado crear una mascota para la biblioteca que a posteriori se convertirá en un llavero. Ante este reto el alumnado realizará los siguientes pasos:

1º Generar una idea en papel.

2º Realizar un diseño de la idea planteada en un programa de diseño gráfico asistido por ordenador (CAD), en este caso se utiliza Tinkercad. Al finalizar el mismo, ha de generar un archivo con extensión STL (siglas provenientes del inglés "'STereo Lithography'"')

3º Abrir el archivo .STL, en un programa de laminación, encargado de dividir el modelo 3D en capas y generar el fichero G-code correspondiente. Este fichero será el que contendrá las órdenes a ejecutar por la impresora 3D para que, al ir depositando sucesivamente el material según esas capas previamente definidas, fabrique la pieza física. En este caso, se utiliza el programa Cura 2, que genera un archivo con extensión .GCODE.

4º Enviar el archivo con extensión .GCODE a la impresora a través del cable USB o bien guardar el archivo en la tarjeta SD para imprimirlo directamente.

Partes de la impresora

  • Bobina de filamento
  • Cama: superficie donde se deposita el material extruido.
  • Extrusor: es la pieza más importante de la impresora, se encarga de derretir el material que se coloca capa a capa en la cama.
  • Motores de paso: estos motores son los encargados de mover los distintos ejes de la impresora para con ello dar forma a los objetos que se imprimen.
  • Pantalla LCD
  • Rueda de menú

  • Vista del menú
Vídeo sobre equilibrado

¿Por qué necesito calcular el offset?

El correcto calibrado del offset evitará errores tales como:

  • Que la pieza se despegue total o parcialmente de la base.
  • Que las primeras capas queden aplastadas, el PLA se desparrame o incluso el nozzle presione tanto la base que salga poco plástico.

Filamentos: tipos, características y conservación.

Los filamentos recomendados por el fabricante para el uso de la impresora son: el PLA, el Filaflex y los PLA de Madera, Cobre y Bronce. El diámetro de este debe ser de 1,75 mm. Se permite el uso de PLA de cualquier fabricante.

A continuación enunciamos las características y conservación de los materiales:

PLA

El PLA es un producto biodegradable que se obtiene de azúcares derivados de vegetales. Se puede limar, cortar, pegar y pintar. Sus principales características son:

  • Temperatura de trabajo: 200ºC-220ºC.
  • Temperatura de inicio de deterioro: 54ºC.
  • Rápido endurecimiento.
  • Mínima tensión térmica.
  • Mínima deformación.
  • No necesita una base calefactada.
  • Resistente a la acetona.
  • No apto para uso alimentario.

Para su conservación se recomienda guardar en lugar seco y hermético.

PLA Madera

El filamento de madera está compuesto en un 10-20% por fibras de madera y aditivos y un 90-80% de PLA, por lo que su comportamiento es similar al filamento de PLA

Filaflex

El filaflex es un TPE (termoplástico elastómero) con base de poliuretano y ciertos aditivos para hacerlo imprimible en tu impresora 3d. Sus principales características son:

  • Temperatura de impresión: 210-230 °C.
  • Velocidad de impresión: 20-110 mm/s.
  • Gran adherencia con la mesa de impresión.
  • No necesita mesa caliente.
  • No necesita laca o cualquier otro adhesivo en spray.
  • Sin olor.
  • Resistente a disolventes, acetona o combustible.
  • No apto para el uso alimentario.
  • No usar por encima de 240º, ya que puede producir humos irritantes para los ojos, la nariz y la garganta.

Para su conservación se recomienda guardar en lugar seco y hermético.

PLA de Bronce o Cobre

Este PLA especial de bronce o cobre son mezclas termoplásticas biodegradables de PLA (PolyLactic Acid) y rellenas de polvo de bronce o cobre, con aditivos.

  • Temperatura de impresión: 170º-230 °C.
  • Velocidad de impresión: 40-60 mm/s.
  • No necesita una base calefactada.
  • Sin olor en las temperaturas indicadas.
  • Resistente a disolventes, acetona o combustible.
  • Tóxico para organismos acuáticos.

  • Posibles problemas en la impresión

    Entre los problemas de impresión más habituales encontramos:

    • No imprime: suele pasar o por no cargar bien el filamento, por la poca extrusión del material al no tener bien calculado el offset o por encontrarse obstruido el hot-end.
    • No se pega el material a la cama: la mejor forma de solucionar este problema es colocar laca en la cama de la impresora.
    • Pelos (Stringing): consiste en hilos horizontales que se generan cuando imprimimos dos piezas a la vez moviéndose de una pieza a otra capa por capa o cuando el objeto que queremos imprimir tiene capas en las que se divide en partes distanciadas e independientes. La solución principal para resolver la aparición del encordado es la retracción. Cuando la retracción está activada, permitimos a la impresora absorber algo de filamento antes de mover el cabezal de impresión a través de un espacio abierto donde no tenga que imprimir. Retrayendo el filamento ayudamos a prevenir el goteo de plástico a través de la boquilla durante el desplazamiento en vacío del cabezal.
    • Sobrecalentamiento: debido al exceso de temperatura del extrusor
    • Desplazamiento de capa: suele ocurrir al despegarse la pieza de la base. Se soluciona con laca en la cama.
    • Detiene la extrusión en el medio de una impresión: suele ocurrir al gastarse el material o al trabarse el material en la bobina al no encontrarse bien embobinado.
    • Voladizos (Overhang): Las impresoras 3D de deposición no pueden depositar material en el aire. Esta limitación genera piezas con aspectos indeseados y marañas de hilos. Afortunadamente podemos solucionar este problema mediante cambios en el diseño, en la colocación en la cama del objeto en el software de laminación o por opciones que nos ofrecen el software de laminación, normalmente denominado "colocación de soportes".

  • Herramientas

    En este apartado se especifican algunos materiales recomendados para trabajar con impresoras 3D.Laca: como adherente de la cama.

    1. Aceite: lubricación de los ejes.
    2. Cepillo metálico: limpieza del extrusor o piezas impresas.
    3. Calímetro o calibre: para la medición de piezas.
    4. Alicate cortador: cortar filamento o soportes para los volados de las piezas impresas.
    5. Aguja acupuntura: limpieza del hot-end del extrusor.
    6. Limas: planas y redondas para quitar los extras de agujeros o salientes de las piezas impresas.
    7. Llaves Allen: ajuste de la maquinaria.
    8. Alicates: quitar soportes de volados.
    9. Espátulas: separar la pieza de la cama.

    10. V. Cura 2.3.1 https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoescuela/3d/impresion-3d/como-funciona/orientaciones-uso-impresora-3d/

      Cura es un programa de laminación e impresión compatible con Windows, MAC y Linux. Su instalación es similar en los distintos sistemas operativos.

      Si deseamos instalarlo deberemos seguir los siguientes pasos:

      1. Ir a la consola de servicio del CAU_CE y solicitar el Software Cura 2.3.1
      2. Tras la instalación pasaremos a la configuración del programa. Lo primero que haremos será ir a preferencias y modificar el idioma a español.