Como montar uma Impressora 3d.

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Como montar uma Impressora 3d.

Mensagem por Admin em Qua Dez 07, 2016 2:01 pm

Construindo uma impressora 3d

Por Junior Tada
http://juniortada.com.br/post?cod=9
Construindo uma impressora 3D

Com a popularização da tecnologia de impressão 3d, vejo muitas pessoas tentando se aventurar nessa área, cometendo os mesmos erros que muitos dos iniciantes já passaram e com pouca leitura e compreensão de aspectos que estão espalhados pela internet, então aqui vão algumas dicas para quem está iniciando. Não vou montar um passo a passo de como montar porque isto pode variar muito de cada modelo e de quanto você quer gastar, mas espero que essas dicas sejam um guia para um iniciante.

O primeiro erro básico de muitos iniciantes é quanto ao tamanho. Quem nunca teve uma impressora 3d geralmente quer montar tamanhos “gigantes” de impressoras sem nunca ter montando uma básica com área de impressão de 200mm x 200mm x 200mm. Uma impressão pode demorar muito, as vezes dias, dependendo da qualidade que se deseja, isso em impressora de tamanha comum, em uma gigante fica inviável pelo tempo, pelo custo de material gasto e pelo fato de que muitos erros podem ocorrer. O ideal para imprimir peças muito grandes é dividir o objeto em vários outros menores e imprimir por partes. Se existir algum problema você perde apenas uma parte e não uma peça inteira.

O segundo erro básico é sobre o tipo de objetos que uma impressora 3d desktop pode imprimir. Atualmente os materiais que trabalham razoavelmente bem são plásticos, como ABS e PLA, Nylon e Policarbonato. Todos eles em formato de filamento vendidos em rolos por kg.

Outro fato é quanto aos custos. Se você não pode gastar no mínimo de R$ 50,00 a R$ 120,00 por mês, então é um tremendo desperdício comprar uma impressora 3d. De onde eu tirei esse valor? É o preço médio do kg do filamento. Se você não vai utilizar a impressora para fabricar objetos, gastar com plástico, então é melhor rever seus conceitos. Claro que você pode fabricar seu próprio filamento, mas isso é muito mais difícil que montar uma impressora, então comece do básico.

Modelo pronto x Kit de montagem x Montar minha própria impressora?

O que posso dizer na data que escrevo este texto é que as empresas que vendem impressoras desktop prontas possuem exatamente a mesma tecnologia das impressoras open hardware. Isso mesmo, não existe diferença na tecnologia e muitas vezes até as peças e softwares são os mesmos que são utilizadas em uma que você pode montar na sua própria casa. Não estou dizendo isto das INDUSTRIAIS, isto vale apenas para as desktop.

Então qual a vantagem em comprar uma impressora montada? Bom, você irá comprar um produto testado, regulado, com suporte técnico e garantia. Não pense que isso é fácil, montar o hardware de uma impressora é a parte mais fácil do processo, ajustar e deixar tudo funcionando perfeitamente exige tempo e muito esforço. Vai pagar o preço por essas vantagens, em geral uma impressora montada custa mais que o dobro do valor que seria gasto caso fosse montar sua própria impressora.

Já os kits de montagem oferecem a vantagem de ter todas as peças necessárias para a montagem, com um produto que já foi montado e testado por alguém e com garantia de que esse conjunto de peças irá funcionar com tudo montado corretamente, além de garantia de peças e suporte para montagem/regulagem. Os kits de montagem custam um pouco menos que as prontas mas ainda assim saem muito mais caro que montar por si mesmo.

E por fim entramos onde irei comentar mais, montar sua própria impressora. A primeira coisa que alguém que queira montar sua própria impressora deve fazer é ler o site reprap inteiro. Isso mesmo, leia tudo, veja todos os modelos, entenda como tudo funciona. Reprap é um projeto que foi fundado em 2005 por Adrian Bowyer, doutor em engenharia em uma universidade no Reino Unido. A ideia é que seja possível construir impressoras que possam se replicar (Inception lvl2), evoluir, de fonte aberta e visando baixo custo na construção. Perfeito não é mesmo? Uma tecnologia disruptiva que está dominando o mercado de impressoras 3d. Atualmente é o maior número de máquinas no mundo segundo dados do próprio site da reprap. Vou apresentar então alguns componentes e conceitos para que você decida qual modelo de reprap irá montar.

Tecnologia de Movimento

Como um torno CNC, uma impressora 3d se movimenta em 3 eixos para a construção de objetos, atualmente essencialmente de plástico.

Nos modelos cartesianos, o eixo x se move para direita e esquerda, y para frente e trás e z para cima e baixo. As repraps mais comuns desse sistema são as prusa i3, prusa mendel e mendelmax. É o tipo de impressora mais fácil de montar e que existe maior quantidade de material disponível. Todo iniciante deveria começar por uma cartesiana. Eu recomendo uma Graber i3, que é basicamente uma Prusa i3 mas que é montado todo seu frame (estrutura) de madeira MDF ou acrílico 6mm, dispensando o uso de barras de rosca para a estrutura.

CoreXY e H-Bot são sistemas onde o movimento dos eixos X e Y são combinados para se moverem de forma conjunta. Não confunda as coisas, apesar de parecidos CoreXY é um sistema e H-Bot é outro. Em ambos, o eixo Z funciona de forma normal (subindo e descendo). Este sistema é geralmente utilizado em impressoras cúbicas, onde existe uma estrutura em formato de caixa que envolve toda a impressora. Muitas impressoras prontas utilizam o sistema H-Bot. Se você pensa em montar uma impressora com aparência de uma caixa fechada parecida com Replicator 2 ou metamáquina recomento este sistema.

Delta é um sistema onde o movimento dos 3 eixos (X, Y e Z) trabalham de forma conjunta. A vantagem desse sistema é que pode ser ajustado pra imprimir em grandes velocidades. Quanto mais “ao centro” o objeto estiver, mais rápido uma delta consegue imprimir. Os modelos mais comuns são Kossel e Rostock . O extrusor fica no centro, segurado por hastes de fibra de carbono ou alumínio que são guiados por 3 motores que com rotações combinadas geram o movimento.

Componetes

Independente do modelo que você escolha, muitos componentes serão iguais, com algumas modificações, mas servem da mesma forma.

- Eletrônica: a maioria das impressoras, utiliza como base o Arduino , um shield e drivers de controle de motores. O conjunto mais comum é um arduino mega + placa ramps 1.4 + drivers A4988. Como o arduino e a ramps são open hardware, existe uma variedade grande de variantes mas que utilizam a mesma arquitetura como base, como por exemplo Sanguinololu, Gen7, Megatronics, Rumba, Bumba, etc. Cada uma implementa melhorias e modificações, mas nada muito diferente do que o padrão possui. Existem modelos também com outros tipos de arquitetura, como placas com chips ARM. Acredito que no futuro essa seja uma evolução comum pelo fato de que processadores ARM podem fornecer maior velocidade de impressão, mas atualmente o arduino serve muito bem. Existem outros periféricos também como visor LCD e leitores de cartão SD que dispensam o uso de um computador para enviar comandos para a impressora. Os modelos mais comuns são de placas que já vem tudo embutido, um visor com botão e controle para navegação de menus e leitor. Você pode montar uma impressora sem esses periféricos, mas é altamente recomendável utilizá-los. Impressões podem demorar horas e é comum falhas de comunicação entre PC – impressora, além de travamentos, etc, que podem jogar fora um trabalho quase concluído. Estes tipos de problemas não ocorrem com o uso de LCD e Leitor SD. Servo motores também podem ser utilizados para fazer o nivelamento automático da zona de impressão. A alimentação elétrica pode ser feita por fontes de computador ATX ou fontes industriais 12v de no mínimo 350w 30A. Fontes industriais são mais baratas e trabalham melhor que muitas fontes ATX, mesmo as mais caras. Fontes 24v podem ser utilizadas com clones de arduino modificados para suportar esta tensão. O arduino padrão só trabalha com 12v. Eu recomento o básico para um iniciante, Arduino Mega + Ramps 1.4 + drivers + visor LCD com leitor SD + fonte industrial 12v 350w 30a.

- Firmware: dentro da placa é necessário um firmware, que receberá comandos enviados pelo computador ou pelo cartão SD. Os mais utilizados, que são compatíveis com arquitetura arduino são Marlin, Repetier Firmware e GRBL. Após fazer o download do firmware é necessário abrir o código fonte e alterar alguns parâmetros, como tipo de placa, tipo de sensor térmico, tipo de visor LCD, calculo do movimento dos eixos X, Y, Z e E (extrusor), etc. Se você não entende nada disso não se assuste, é mais fácil do que parece, mas é preciso algum conhecimento com a IDE do arduino (software de edição de código do Arduino) para enviar o código para o Arduino. Aqui tem um tutorial básico de configuração do Marlin, basicamente você precisa editar apenas o arquivo configuration.h .

- Outros Software: além do firmware é necessário um software que converta um arquivo 3d (geralmente é utilizado o formato .stl) em um arquivo gcode, que é o formato que o firmware compreende. Esse software é conhecido como Slicer (fatiador), isto é, ele pega o modelo 3d stl e fatia em várias camadas que serão geradas pelo extrusor da impressora. Aqui não existe formula pronta, é necessário testar e aprender como o fatiamento foi executado pelo sua impressora. Existem muitas variáveis para regulagem no software. O software mais utilizado é o Slic3r.

Existe também softwares para controlar a impressora através do computador. Ele envia comandos diretamente para o firmware através da porta USB. Os mais utilizados são Repetier Host e Pronterface. Aqui segue um link do básico do repetier host e configuração do Slic3r feito pelo Paulo Fernandes da 3dmachine.com.br que me ajudou muito no início.

Já para modelar um objeto 3d eu recomendo Sketchup para objetos mecânicos ou que necessitem de medidas precisas e o Blender para objetos “orgânicos” ou de modelagem livre.

- Motores: o padrão amplamente utilizado em repraps são os motores nema 17 1.8 degree 4,8 torque. Não conheço nenhum fabricante de motores nacional, todos são importados. Você pode utilizar outros motores, mas se não tem conhecimento em eletrônica e configuração de firmware, compatibilidade com placa, etc, compre um que é recomendado no site da reprap aqui. Não precisa ser exatamente nesses vendedores que o site recomenda, pode ser em qualquer lugar desde que respeite essas condições técnicas. No ebay ou no aliexpress existe uma grande variedade, mas muito cuidado para não comprar gato por lebre. Os motores são muito importantes na qualidade e precisão das peças impressas. A quantidade vai variar do modelo de impressora, mas o básico são 4, um para cada eixo x, y, z e um para o extrusor de plástico. Atenção que as cartesianas geralmente utilizam 2 motores no eixo z.

- Extrusor/Hotend: a peça que derrete o plástico é chamado de hotend. O filamento entra no hotend para ser aquecido até o ponto de derreter e ser depositado em camadas para formar o objeto. Existem duas medidas de hotend, para as duas medidas de filamento disponíveis, de 1.75 ou 3mm. O hotend pode ser comprado de fabricantes nacionais como o da Sethi3d que é de excelente qualidade ou importado no ebay, aliexpress, e3d, reprapdiscount, etc. Além do hotend é necessário peças impressas ou de acrílico/mdf para acoplar o hotend na impressora e engrenagens para um motor nema 17 mover o filamento para dentro do hotend de forma sincronizada. Este conjunto é chamado de extrusor. Existe uma variedade muito grande de modelos de extrusor e para conseguir algum o mais fácil é comprar de algum proprietário de impressora ou em sites como mercado livre. Nas cartesianas um modelo bem comum é o Greg's Wade. Nas impressoras do tipo delta, as hastes que suportam o hotend devem possuir o mínimo de peso possível para evitar vibrações, assim o extrusor delas precisa ser diferente, com o filamento sendo enviado através de um bowdem (tudo) da parte mecânica do extrusor até o interior do hotend.

- Correias e Polias: quase todos os modelos precisam de correias e polias para transmissão do movimento dos motores para os eixos x e y. O z pode variar, como nas cartesianas que utiliza barra de rosca no eixo z. As do tipo delta não utiliza barras de rosca, apenas correias e polias. O tipo de correia pode varias, mas é amplamente utilizado GT2, T2,5 e T5. Não preciso nem dizer que o polia deve ser sempre do mesmo tipo da correia, o que pode variar é a quantidade de dentes, quanto menos dentes melhor a resolução. E de preferência compre correias e polias do mesmo fornecedor. Procure se informar de como a correia é fixada no respectivo eixo, geralmente é utilizado alguma peça impressa de plástico. Pode ser encontrado com fabricantes nacionais, mercadolivre, ebay, aliexpress, etc. Recomendo GT2 com polias de alumínio.

- Frame (peças da estrutura): a impressora precisa de um corpo/esqueleto para ser construída. Quanto mais rígida e forte melhor, mas os custos irão variar muito. Aqui vai do gosto e do bolso de cada um. Existem frames que são necessário peças plásticas impressas e ferragens para a montagem (prusa mendel), peças plásticas e perfils de alumínio 15x15 ou 20x20 (Delta Kossel Mini e MendelMax 2.0), peças de madeira ou acrílico e ferragens (Prusai3) ou apenas peças de madeira ou acrílico (Graberi3). Um frame de madeira para uma Graberi3 custa em média R$ 80,00. Já um de acrílico pode variar de R$ 135,00~R$ 300,00. A maioria dos modelos necessita de barras lisas de metal para deslizar os eixos e rolamentos. Geralmente utilizam barras lisas e rolamentos lineares de 8, 10 ou 12mm. As barras de inox são mais rígidas, não apresentam ferrugem com o passar do tempo e em geral são mais alinhadas, mas em compensação custam muito mais caro. Barras de rosca são utilizadas na estrutura de algumas e também no eixo Z. As medidas variam, geralmente 5 ou 6mm. Todos os modelos necessitam de uma grande quantidade de parafusos e porcas. Após definir o modelo de impressora que irá construir, procure a lista de ferragens necessária para a sua construção. A maioria das ferragens pode ser comprado em qualquer loja de ferragens, os itens mais difíceis de se encontrar são as barras lisas. Alguns fabricantes vendem kits com as barras e rolamentos como a 3dmachine e a sethi3d.

- Heat Bed: o local onde o plástico derretido é depositado em camadas para formar o objeto é preciso ser aquecido para que as camadas grudem umas nas outras. O heat Bed é uma placa de PCB ou alumínio com um circuito impresso para que fique aquecido por toda a área da placa. O padrão atual é o MK2B. Pode ser comprado no ebay, aliexpress, mercadolivre ou sites de fabricantes nacionais. As de alumínio aquecem mais rápido e tem uma rigidez melhor.

- Sensores: dois tipos de sensores são indispensáveis para a construção de uma impressora, os termistores para regular corretamente a temperatura tanto do hotend como da heat bed e os sensores de fim de curso para os eixos x, y e z. Se comprar um hotend completo já montado, o termistor já vem acoplado, necessitando somente ligar na placa os fios do termistor e de alimentação do cartucho aquecedor do hotend. O do heat bed é preciso ser colado com uma fita de alta temperatura (Kapton). Se o termistor não ficar fixo corretamente no hotend ou na heatbed, eles podem informar um valor errado que pode causar a queima de componentes. Os sensores de fim de curso são responsáveis por indicar onde é o ponto mínimo de movimento para os eixos. O ponto máximo pode ser informado via software, mas o mínimo é necessário. Para fixar eles no frame da impressora é preciso peças impressas de plástico (suporte de endstop) ou fixados com abraçadeiras de nylon. Os sensores podem ser comprados no ebay, aliexpress, mercadolivre ou sites de fabricantes nacionais.

- Filamento: apesar do preço alto, os fabricantes de filamento nacionais apresentam uma qualidade muito boa e como o câmbio de dolar oscila muito, pode compensar ou não importar filamento. Os principais nacionais são F3D e Movtech. Atenção para comprar o filamento na mesma medida do hotend, 1.75 ou 3mm.

Boa sorte para quem chegou até aqui disposto a montar sua própria impressora. Não esqueça de comprar um paquímetro para ajustar sua impressora. Segue alguns links úteis:

http://www.sethi3d.com.br/

http://www.3dmachine.com.br/

http://movtech.webstorelw.com.br/

http://www.phq3d.com.br/

http://helimaniarc.lojaintegrada.com.br/

http://f2link.f2b.com.br/impressora3d

http://e3d-online.com/

http://www.reprapdiscount.com/

http://www.forsetisolucoes.com.br/comercio-de-perfis.html

http://www.thingiverse.com/

http://reprap.org/wiki/RepRap_Options07.12.2016

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