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MONTAGEM IMPRESSORA 3D ENRICO ANDRADE FELIPPE FERNANDES PET - FÍSICA
HISTÓRIA Impressoras 3D são baseadas em uma tecnologia conhecida por FFF/FDM (Fused Filament Fabrication / Fused Deposition Manufacturing) que consiste em uma forma de fabricação aditiva, ao contrario dos métodos até então existentes, que se baseavam em subtrair camadas de um bloco de certo material ate formar a escultura da peça desejada. Com a manufatura aditiva, a fabricação se tornou muito mais econômica, pois só é adicionado material onde realmente é necessário e muito mais precisa e eficiente, pois constrói o objeto até em seu interior, sendo possível configurar sua geometria interna e densidade.
HISTÓRIA Esta tecnologia conhecida por FDM é patenteada por uma empresa conhecida por Stratasys, e existe desde os anos 90. Outra forma de manufatura tecnicamente aditiva, é o SLS (Selective Laser Sintering), foi desenvolvida por Chuck Hull da empresa 3D Systems. Chuck Hull foi responsável por desenvolver um formato de arquivo conhecido por STL (STereoLitrography), que é MUITO usado hoje em dia nas impressões 3D.
HISTÓRIA Com a queda na patente da tecnologia FDM, Dr Adrian Bowyer, professor de engenharia mecânica da Universidade de Bath no Reino Unido em 2005 fundou um projeto conhecido por RepRap, um termo abreviando: Replicating Rapid Prototyper, o projeto rebatizou o termo FDM para FFF. O projeto RepRap é totalmente de código aberto, qualquer um pode reproduzir sob licença GPL. Ou seja, é possível montar na sua casa, comprar, vender, editar, modificar, contando que não seja vendido ou usado em projetos de código fechado, essa ideia de código aberto é compartilhada desde suas placas controladoras, até firmware e outros programas necessários.
HISTÓRIA Com a manufatura aditiva descentralizada surgindo, nos deparamos com uma situação nunca vista, será o fim do monopólio das marcas? Você que perdeu o botão do microondas nunca mais vai pagar 50 reais em pedaço de plástico, você poderá imprimir um tão bom quanto na sua própria casa! Uma pesquisa nos EUA mostrou que é mais lucrativo ter uma impressora em casa do que comprar itens do cotidiano... Pregadores, botões de maquina estragas, suporte de objetos são coisas facílimas de serem impressas e o investimento se paga em menos de um ano.
MODELOS HISTÓRICOS
Modelo escolhido: O modelo para montagem escolhido foi a prusa mendel, pois as vitaminas (peças da estrutura que não são impressas, por exemplo parafusos e porcas) são de mais fácil acesso: O material a seguir é uma tradução adaptada do manual de montagem compilado pelo Garry Hodgson.
Tipos de placas controladoras Por ser de código aberto, existe uma infinidade de placas controladoras. A seguir uma lista com algumas das principais placas. Estas, foram desenvolvidas conforme a necessidade e conforme a tecnologia foi se tornando mais acessível (Moore’s law)
Moore’s law Gordon Moore, co-fundador da intel, baseado em observações, publicou a lei de Moore em 1965. Gordon percebeu que aproximadamente a cada 18 meses, a capacidade de processamento de um chip de computador dobrava, e seu custo diminuia.
Ramps Placa escolhida para nossa uso, por ser super acessível e muito utilizada, possuindo muitas informações para estudo. Ramps é um shield para arduino mega, sendo necessário compras ambas as placas.
Rumba
Gen7
Melzi
Sanguinololu
SmoothieBoard
Montagem da eletrônica Após a montagem da estrutura, vem a parte da montagem da eletrônica. Primeiramente acopla-se o ramps (o ramps porque ramps é o nome do shield, então o ramps) no arduino mega:
Em seguida, devemos colocar o driver dos motores de passo em seus devidos lugares:
• Sempre com os trimpots virados para a parte de traz da ramps. • Trimpot: parafuso (potenciômetro) do driver que serve para configurar a corrente nos motores de passo.
Firmware Como a filosofia responsável pelo projeto RepRap é opensource, o Firmware não pode ser diferente. Por esse motivo existem inúmeras versões variações e a mais atualizada e com menos problemas é o Marlin.
Firmware Primeiramente devemos instalar o driver do Arduíno no computador. Se seu SO for Ubuntu, provavelmente você não vá precisar; http://arduino.cc/en/Main/Software
Firmware Primeiramente, devemos conectar o Arduíno no computador. Em segui acesse: Iniciar -> Meu Computador -> Botão Direito em Gerenciar -> Gerenciador de Dispositivos. O Arduíno aparecerá como dispositivo.
Firmware Clique com o botão direito em cima deste dispositivo e vá em Atualizar Driver, e em seguida, indique a pasta driver dentro da pasta do Arduíno que você acabou de baixar. Feito isso, o computador já reconhece o Arduíno. Agora faremos as modificações no Marlin e subir para o Arduíno.
Firmware Abra o Marlin com o Arduíno IDE e vá na aba configuration.h: - Linha 28: #define BAUDRATE 250000 Não é necessário alterar esse valor, porém, ele é muito importante para a próxima etapa. MENTALIZE-O
Firmware - Linha 77: #define MOTHERBOARD7 Esta linha deverá ser alterada para 33. Acima deste comando há uma série de comentários que explicam os valores possíveis de serem aplicados nesta configuração. Usaremos 33 pois é o comando correspondente para indicar ao firmware qual controladora estamos utilizando (Arduíno + Ramps).
Firmware - Linha 137: #define TEMP_SENSOR_0 -1 Novamente, há comentários explicando o que esse ‘-1’ faz. Como utilizamos termistores NTC de 100k ohms. O comando que indica este componente no firmware é 1, logo devemos retirar o sinal ‘-’ da frente.
Firmware - Na linha 140: #define TEMP_SENSOR_BED 0, deve-se fazer as mesmas alterações; - Linhas 322 e 344, indicam a lógica do endstop. Isso vai depender da forma como o endstop foi soldado.
- OBS:o endstop tem 3 terminais, dependendo de qual pino você deixar de fora já que precisa apenas de 2, a lógica será outra!
Firmware const bool X_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true; // set to true to invert the logic of the endstop. const bool Y_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true; // set to true to invert the logic of the endstop. const bool Z_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true; // set to true to invert the logic of the endstop.
Firmware - Linha 484: #Define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {78.7402,78.7402,200.0*8/3,760*1.1} //default steps per unit for Ultimaker Valores como (78.7402 etc) configuram o giro dos motores de passo, se estes números estiverem errados os círculos sairão ovais e as peças sem precisão.
Firmware Existe um site muito útil para configurar corretamente estes valores:
http://prusaprinters.org/calculator/
Firmware Para as peças que estamos utilizando nesta montagem, iremos substituir 78.7402 por 80 nas duas ocorrências ( Estes valores configuram os eixos X Y Z e E respectivamente. E é o 'eixo' extrusor).
Firmware Feito isso, vá em ferramentas > Placa e selecione Arduíno Mega2560. Em seguida, Clique novamente em ferramentas e vá em porta serial: Selecione a porta COMX que seu Arduíno está conectado, COM4/COM5. Aperta-se Upload e você tem um firmware atualizado com sucesso!
Hosts: Host é um programa que faz o computador conversar com a impressora, o programa mostra todas as informações necessárias, e tem todas as funções que precisamos. Utilizo bastante o repetier host: http://www.repetier.com/download/
A versão que eu prefiro é a 0.95F, pois é a mais atualizada e estável, existe a versão 1.0 porém é uma versão beta que no meu computador particularmente está com alguns erros bizarros. A instalação não tem segredo, é só avançar avançar avançar igual a maioria dos programas no ambiente Windows.
Bom, iremos fazer uma configuração rápida neste programa para controlar a impressora, vá em:
(No canto superior direito)
Coloque a porta em que seu arduino está conectado:
Lembram do número que anotamos? Coloque o mesmo número no Baudrate:
Por final nesta aba, marque a opção comunicação ping pong. Na aba impressora, marque da seguinte maneira:
Clique em ok e está tudo certo esta parte. Aperta em conectar e se delicie com seu trabalho.
Fatiadores: Fatiadores são os programas que utilizando as configurações correspondentes da sua impressora, leem o arquivo 3D que você deseja imprimir e transformam em um arquivo G-Code. Este arquivo G-Code nada mais é do que linhas e linhas de comandos que o arduino irá interpretar e comandar a impressora. Estes comandos são, por exemplo, mover um eixo, ou esquentar o bico, esperar X milisegundos para fazer tal ação é possível até adicionar um apito no G-Codepara indicar algum status desejado.
Alguns dos fatiadores mais utilziados:
Slic3r, skeinforge, cura, kisslicer, simplify 3d, e vários outros.
Aprenderemos a usar o slic3r: http://slic3r.org/ Logo ao abrir o slic3r, ele mostra uma tela de assistente de configuração:
Na próxima tela, devemos informar qual o firmware estamos usando, para que o fatiador gere os comandos corretos para a nossa impressora:
Em seguida, configuramos o tamanho da nossa impressora, dessa forma o fatiador não irá gerar comandos que tentem sair da nossa área útil, evitando problemas futuros.
Nesta etapa, informamos o tamanho do furo do bico. Por padrão vem configurado em 0.5mm, no nosso caso devemos trocar por 0.4mm. Existem bicos com furo de 0.2mm! Duas vezes mais precisão.
Na próxima tela, informamos o filamento que estamos usando, existem filamentos de 3mm e 1.75mm.
Porém esse valor é muito teórico, Se você comprar um filamento de 3mm, provavelmente ao medir com um paquímetro o valor encontrado não será 3mm, e mesmo que encontre 3mm, dificilmente terá exatamente essa precisão durante todo o rolo. Então, usando um paquímetro, medimos o diâmetro do filamento em vários pontos e fazemos uma média.
Aqui configuramos a temperatura do bico. Os gringos já tem o material PLA mais difundido por um preço, então é bem comum usarem este material, no Brasil, só agora estão começando a fabricar este material para impressões. Para PLA 200 graus é uma boa temperatura para impressão.
Como usaremos ABS, a temperatura de extrusão mais correta é 225 graus, claro que em um ajuste fino essa temperatura pode variar, porém 225 é um bom ponto de início.
De novo, como usam muito PLA a temperatura padrão da mesa vem configurada em zero (desativada), pois para PLA mesa aquecida não é imprescindível. No nosso caso, ABS, sem mesa aquecida o material extrusado não adere na mesa, saindo uma impressão parecida com esta:
Configuração inicial finalizada! Ao finalizar o assistente, a tela de opções avançadas irá surgir:
Para melhorar a impressão, iremos brincar com alguns valores:
Reparem que o capo First layer height foi alterado em 0.1mm, desta forma, a primeira camada fica mais esmagada na mesa, ajudando a impressão a não empenar e não descolar durante o processo. infill: Por padrão vem configurado com densidade de 40% e o perfil de preenchimento 'honeycomb'. É um desenho interno da peça que imita a estrutura das coméias, que são bem conhecidas por terem uma resistência mecânica alta.
Reparem que o campo First layer height foi alterado em 0.1mm, desta forma, a primeira camada fica mais esmagada na mesa, ajudando a impressão a não empenar e não descolar durante o processo. infill: Por padrão vem configurado com densidade de 40% e o perfil de preenchimento 'honeycomb'. É um desenho interno da peça que imita a estrutura das colméias, que são bem conhecidas por terem uma resistência mecânica alta.
Exemplo de peça com infill honeycomb
Essa configuração honeycomb exige mais tempo, pois tem um desenho interno mais elaborado, geralmente é usada apenas em peças que sofrerão bastante mecanicamente.
O
assistente de configuração altera a temperatura padrão do bico e da mesa em 5 graus para cima, na primeira camada, reza a lenda que isso ajuda na adesão e para prevenir empenamento.
Esta tela mostra os comandos iniciais e finais da impressão
Nesta tela o campo Retract lenght:Provavelmente precisará ser alterado, para fazer impressões mais limpas, exemplo:
Não esqueça de salvar as alterações!!
