Esta entrada se la dedico a los profesores de la Universidad Politécnica de Cartagena que me han ayudado, aconsejado, apoyado, enseñado… han hecho que mi proyecto sea posible.

Rosendo Zamora y Pedro Belmonte

Buenas a todos! Esta entrada es sobre impresoras 3D y el dilema que hay respecto a los extrusores múltiples. Si miramos opciones de impresión tenemos limitaciones en cuanto a la parte física de un sistema multifilamento ya sea por espacio en la propia impresora 3D o limitaciones en la electrónica. En la parte software si utilizamos Marlin por ejemplo en su ultima versión la limitación esta en la electrónica en realidad, tenemos 3 salidas con MOSFET. Normalmente utilizamos una salida para calefactar la cama, una para ventilador de capa y otra para extrusor, entre las opciones de configuración de estas tres salidas de 12v-PWM podremos configurarlas como máximo hasta 2 extrusores y cama caliente sin modificar la electrónica. Esta configuración nos daría por ejemplo para hacer impresiones con dos colores, imprimir con material de soporte en PVA por ejemplo o imprimir piezas en diferentes materiales… muy limitado todo.

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La idea de hacer un extrusor con diferentes entradas de filamento, un único fusor para todos ellos y una electrónica adicional muy simple añadida a nuestro sistema sin modificar es la siguiente:

Tenemos un único fusor, lo que nos permite la mezcla de todas las entradas de filamento en una boquilla, esto reduce el tiempo de cambio entre dos fusores separados.

La impresión no tendría que parar en ningún momento para hacer el cambio de filamento, o variar de color mejor dicho. No necesariamente tendría que ser un cambio brusco de color (Como las maquinas empalmadoras de varios filamentos), se podrían hacer cambios progresivos de un color a otro.

El sistema estaría montado con bowden y direct drive en el chasis de la impresora con lo que conseguiríamos aligerar todo lo posible el carro del extrusor. No olvidemos que hemos añadido más peso por el bloque calefactor más grande, más disipadores y más barreras térmicas.

Si utilizamos las entradas de filamento CMYK usadas por ejemplo en la mezcla de colores de las impresoras tendríamos variedad casi infinita de tonalidades, si añadimos también blanco al sistema tendremos aun más posibilidades de mezcla.

El control de los 5 motores lo haríamos con una electrónica conectada a la principal. Esta electrónica utilizaría el cálculo de volumen de plástico que ya hace el gcode de un extrusor para traducirlo a movimientos de… dependiendo de la mezcla en cada caso, un motor, dos o los que necesitemos para conseguir el color que buscamos. La electrónica en realidad podría ser más sencilla de lo que pensamos, una Arduino NANO por ejemplo comunicado con el Mega2560, que controle 5 Pololu DRV8825 y dos MOSFETS para los calefactores. Seria algo bastante sencillo para las posibilidades que ofrece.

Las configuraciones en el NANO podrían estar en secuencias de mezcla, se crearían extrusores virtuales con diferentes tonalidades a los que llamaríamos desde el GCODE y antes con SLIC3R por ejemplo, como lo que el entendería como extrusores reales numerados desde 1 hasta N. Esos extrusores en realidad son combinaciones de los 5 que tenemos montados en la impresora.

A la hora de calefactar el sistema utilizaríamos una de las salidas controladas con PID para alimentar con dos MOSFETS un doble calefactor en el bloque del MULTIFUSOR, utilizaríamos un autotune para sacar los valores del PID y así poder controlas mejor la temperatura del conjunto.

Cuando hagamos las pruebas de funcionamiento veremos el resultado pero así en frió vamos a dar por hecho que la mezcla no sea homogénea cuando empujamos dos filamentos contra el fusor, esto nos obligaría a poner “obstáculos” para que haya una mezcla en el interior de la cámara del bloque para que a la salida los dos colores estén mezclados, no es difícil corregir este problema, por eso desde ya, lo tenemos en cuenta.

Asi como sistema para imprimir en diferentes colores parece complicado, pero no lo es para nada en lo que a mecánica, programación o hardware se refiere. Todo es tener claro desde el principio lo que queremos hacer…

 

Ahora pasamos a la fabricación del MULTIEXTRUSOR:

 

Tenemos varios componentes diferentes, por un lado tenemos el bloque calefactor de aluminio, donde tenemos que colocar el nozzle de latón, dos calefactores y la entrada de los 5 filamentos. Los filamentos entran al bloque a través de 5 barreras térmicas, de acero inoxidable. Y por último, los disipadores aleteados de aluminio, estos se encargaran de separar el HOTEND del COOLEND.

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Para el mecanizado de todas las piezas se han utilizado diferentes maquinas… torno de metal, plato divisor y fresadora, taladro de columna… para cada uno de ellos tendremos una serie de consideraciones en cuando a procesos de mecanizado y limitaciones.

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Dependiendo de cada uno de los procesos de mecanizado también hemos utilizado dentro de cada máquina herramientas diferentes para cilindrar, refrentar, ranurar, taladrar, roscar…

 

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El fin es el de conseguir las piezas de nuestro diseño teniendo en cuenta todos los parámetros simulados, disipación de calor, conducción de diferentes materiales en el sistema, aislamiento de la parte calefactada, ventilación de los disipadores de la parte del COOLEND… todos los analisis térmicos apuntan a que el sistema bien mecanizado se comportara de la manera deseada (Realizados con SolidWorks). Aunque como todo lo teórico siempre es susceptible a dudas, hasta que no se prueba en funcionamiento real, esperaremos a ver el resultado para festejarlo.

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Llevaba ya tiempo haciendo pruebas con la PrusAcero y un par de extrusores… por una parte unos propios que fabrique (con muy buenos resultados)  y actualmente unos V6 all metal (que algún problema me  han dado, subiré una entrada comentando el tema)… El resultado no es que sea muy atractivo, están separados 40mm uno del otro y van alternando para hacer las piezas de dos colores con lo que ello conlleva. La impresión tarda más, la diferencia entre los dos colores no es perfecta… Ahora con este nuevo proyecto esperemos que la capacidad de imprimir objetos de diferentes colores sea posible.

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Ahí os dejo una foto mía jajaja….Comentad con las dudas o sugerencias que tengáis, para eso estamos. Un saludo!

 

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