Impresora 3D (XII): Eje X - Calibrado

Una vez terminado el montaje del Eje X tenemos que calibrar el sistema para adaptar el firmware (programa) a las variaciones de las piezas físicas que hemos utilizado.

Para ello debemos conecta el motor a la electrónica y utilizar el programa de impresión pronterface para desplazar el carro una distancia concreta y medir la diferencia, si existe, del desplazamiento real.

De forma práctica nosotros hemos colocado el carro central de tal forma podamos medir el desplazamiento con en calibre y posteriormente con el pronterface desplazamos el eje 100mm. En el calibre podemos comprobar que el desplazamiento real (DR) y aplicando la siguiente fórmula obtenemos el valor a modificar en el firmware.

N nuevo = (N anterior *100)/DR

Donde N anterior es el primer valor de la variable axis_steps_per_unit ubicado en configuration.h del Sprinter.

float axis_steps_per_unit[] = {80, 80, 2560,777.6};

Por lo tanto modificamos dicho valor con el nuevo valor obtenido, cargamos el firmware en el arduino y volvemos a repetir el calibrado hasta que el desplazamiento sea lo más real posible.

Para nuestro caso en el primer intento nos salió un desplazamiento de 99.83mm por lo tanto no hacemos corrección puesto que hay un error de menos de 0.2 mm.

Punto de partida antes de calibrar

Desplazamiento real

Impresora 3D (XI): Eje X - Montaje final

Para terminar con el eje X vamos a unir las tres piezas construidas anteriormente. Para ello vamos a necesitar del siguiente material:

Elementos para montaje final del eje X

• Carro eje X (previamente montado) 
• Extremo derecho del eje X (previamente montado)
• Extremo izquierdo del eje X (previamente montado)
• Correa T2.5 (aprox. 900 mm)
• 2 Varillas lisas de M8 de unos 390 mm

En esta ocasión tan solo ha que colocar las varillas en uno de los extremos, después colocar el carro y finalmente colocar el otro extremo. Los tornillos de la parte baja de los extremos sirven para fijar las varillas y no se muevan de su sitio pero esto se hace cuando de coloque en su posición definitiva.

Detalle de los tornillos que sujetan las varillas

Ahora debemos comprobar que el carro central se desplaza sin problemas por todo su recorrido y así confirmar la correcta alineación del sistema.

Por último nos queda colocar la correa que hace transmitir el movimiento del motor hacia el carro central para ello hay que pasar la correa por la polea del motor, por el rodamiento del otro extremo y apretar las puntas de la correa con las abrazaderas del carro central.

Abrazaderas que sujetan la correa dentada

Para terminar hay que apretar la polea al eje del motor de tal forma que la correa quede lo más centrada posible.

Detalle de la polea dentada

Para comprobar que todo va bien ha que mover el carro central a ambos lados y comprobar que la correa no mantenga su posición.

Eje X montado a falta del calibrado final

Impresora 3D (X): Eje X - Parte izquierda

Esta tercera pieza es la encargada de sujetar el motor del eje X y el montaje es similar al de la parte derecha. En esta ocasión necesitamos del siguiente material:

• X-end-motor (extremo Izquierdo del eje X)

  

  Piezas para el extremo izquierdo del eje X

• Motor NENA 17
• 2 Rodamientos lineales LM8UU
• Polea de paso T2.5
• 4 Tuercas M3
• 2 Arandelas M3
• 4 Tornillos M3 de 20 mm
• 3 Tornillos M3 de 10 mm

Empezamos empotrando las cuatro tuercas M3 en los huecos preparados para ello. Después colocamos los dos rodamientos lineales y los sujetamos con los tornillos. A continuación colocamos los tornillos inferiores tal y como se hizo en la parte derecha, no hay que apretarlos del todo.

Detalle de tornillos inferiores

Rodamientos lineales fijados

 Ahora queda montar el motor y para ellos hay que tener presente que hay que colocarle la polea ya que después no hay hueco para ello. Por el momento y hasta no tener la correa colocada no es necesaria que apretemos dicha polea. El motor está sujeto por tres tornillos de 10 mm.

Extremo izquierdo terminado

Impresora 3D (IX): Eje X - Parte derecha

La segunda pieza del eje X es la parte derecha donde se sitúa el rodamiento para la correa de dicho eje. La piezas necesarias son:

• X-end-idler (Extremo derecho eje X)

  

  Piezas para Extremo derecho del eje X

• Rodamiento 608 montado con sus guías
• 2 Rodamientos LM8UU
• Varilla roscada M8 de 30-40 mm
• 2 Tuercas M8
• 3 ó 4 arandelas M8 (depende del grosor)
• 4 Tuercas M3
• 2 Arandelas M3
• 4 Tornillos M3 de unos 20 mm de longitud

En primer lugar vamos a empotrar las tuercas M3 en los huecos preparados. Después vamos a colocar el rodamiento sobre el que irá la correa encargada de mover el carro, para ello colocamos la varilla roscada con tuercas y arandelas de tal forma que permita el movimiento libre del rodamiento 608.

Detalle del rodamiento para la correa montado

 Ahora se colocan los rodamientos lineales LM8UU y los sujetamos con los tornillo M3 y sus correspondientes tuercas.

Detalle de rodamientos lineales fijados

Para terminar hay que colocar los dos últimos tornillos + tuercas aunque por el momento no hay que apretarlos ya que estos son para mantener las varillas lisas que se colocarán posteriormente.

Tornillos para sujetar las varillas lisas

Impresora 3D (VIII): Eje X - Carro central

Antes de montar el eje X hay que preparar las piezas que lo componen. En primer lugar hay que construir el carro central donde estará ubicado el extrusor. Para ello necesitamos de los siguientes materiales:

Materiales carro eje X

• X-carriage (carro eje X)
• 2 Belt clamp (abrazaderas de correa)
• 3 Rodamientos lineales LM8UU
• 3 Bridas de 3 x 100 mm aproximadamente
• 4 Tuercas M3
• 4 Arandelas M3
• 4 Tornillos M3 de 20mm 15mm de largo
  

Tuercas rodamientos colocados

En primer lugar hay que empotrar las tuercas en el carro, para ello aplicamos calor con un soldador a las tuercas y las colocamos en los huecos preparados para ellas.

A continuación colocamos los tres rodamientos el los anclajes preparados y los aseguramos con una brida para que no se salgan de su posición.


Para terminar con esta pieza colocamos  las abrazaderas de correas con los cuatro tornillos y sus correspondientes arandelas.

Carro eje X terminado

*Nota de revisión: Los tornillos de M3 20mm tropiezan con las varillas y por lo tanto se han sustituido por unos de 15mm.

Impresora 3D (VII): Ajuste de los motores

En esta ocasión vamos a ajustar y a ver como el programa de control mueve los motores que hemos preparado previamente.

Necesitamos los motores con los conectores soldados, las placas electrónicas con el firmware, un amperímetro para ajustar la corriente en los motores, una fuente de 12 Voltios y el pronterface.

El proceso a seguir se explica una vez pero hay que repetirlo para cada uno de los motores y pololu's.

Necesitamos medir la corriente que se entrega a los motores y por ello conectamos un amperímetro a la salida de la fuente de alimentación y así poder ajustarla para que no se recaliente innecesariamente los componentes.

Esquema de conexión para ajuste

El método a seguir es ir ajustando por ejes, el orden no es relevante pero llevan distinto ajuste en función de eje a calibrar. Para los ejes X e Y es necesario una corriente de unos 200mA. Sin embargo para el eje Z hay que ajustar a 400mA porque en realidad utiliza dos motores de 200mA cada uno. El extrusor también requiere de unos 400mA ya que es el motor que requiere de más fuerza.

El ajuste se realiza haciendo funcionar el motor correspondiente e ir ajustando el pequeño potenciómetro del pololu que corresponda.

Potenciómetro para ajuste de corriente

Hay que tener presente que una vez que accionamos cualquiera de los motores, salvo el eje Z, estos continúan consumiendo corriente salvo que pulsemos el botón de "Motors off". Esto es así porque a pesar de no moverse se les aplica dicha corriente para que mantengan la posición.

Indico esto porque no es un dato muy nombrado y puede hacernos pensar que hay algo estropeado. Además una vez ajustado un eje hay que forzar el apagado de motores para empezar el ajuste del siguiente.

También hay que tener presente que dado que no tenemos instalados los finales de carrera, puede darse el caso que algunos de los ejes no responda en alguno de los sentido, en caso de que esto pasara, bastaría con moverlo en sentido contrario para que respondiera.

Elementos utilizados para el ajuste de corriente

Impresora 3D (VI): Software de Impresión

En esta ocasión vamos a trabajar con el ordenador para guardar el firmware ó programa en el Arduino, así como ejecutar el programa encargado de enviar las órdenes de impresión.

En impresoras 3D, actualmnete existen 2 firmwares consagrados, el Sprinter y el Marlin.
Nosotros vamos a trabajar con el sprinter y para ello hay que descargar el firmware y descomprimirlo en el directorio donde el entorno arduino va a buscar por defecto, en nuestro caso en "Mis documentos\Arduino".

Hay que tener presente que para compilar el spinter hay que utilizar una versión antigua del entorno de programación, por ejemplo la Arduino 022. En el caso de utilizar una versión moderna hay que hacer una serie de modificaciones en el firmware para adaptarse a las librerias del nuevo entorno.

Una vez abierto el firmware (File/Sketchbook/Sprinter) hay que configurarlo en base a nuestro hardware, como nosotros utilizamos una RAMPS 1.4 debemos modificar la línea correspondiente del fichero configuration.h  a  #define MOTHERBOARD 33.

Después de esto tan solo hay que cargar el firmware en el arduino.

Por otro lado necesitamos descargar el programa Pronterface que nos permite cargar los modelos y mandar las instrucciones a la impresora.

Ahora con la placa conectada por usb al ordenador y con firmware cargado ejecutamos el archivo pronterface.exe.

Para terminar hay que elegir el puerto por el que se conecta al arduino al ordenador, com5 en mi caso y darle al botón de Connect.

Si todo está correcto debe mostrar el siguiente mensaje:

Connecting...
ok T:5 B:0
Printer is now online.

Programa que manda las instrucciones a la electrónica

Impresora 3D (V): Motores

En esta ocasión nos dedicaremos a trabajar un poco con los motores de nuestra futura impresora.
Tal y como se había comentado anteriormente utilizamos 5 motores paso a paso Nema 17.
La característica de este tipo de motor es que dispone de varios bobinados que le permiten el control de la posición del eje, es decir, que con cada pulso de corriente el motor se mueve solo un ángulo preciso y determinado.

Motores necesarios para la impresora

Para poder probar el funcionamiento hay que conectarlos a las placas de control RAMPS y para ello hay que soldar los conectores, el problema es saber el orden que tienen que tener dichos conectores para que funcione.

Detalle de motor

La RAMPS utiliza 4 cables para el control de los motores así que si dispones de 6 cables (como en nuestro casos) hay dos de ellos que no se utilizarán.
Para identificar el orden nos valemos de un LED que conectado a dos de los cables y girando el eje del motor, debería encender si hemos elegido bien. En caso contrario hay que cambiar uno de los cables y volver a hacer la prueba, si enciende hemos encontrado los dos primeros. Si unimos los otros con el LED también debería iluminarse.

En nuestro caso debido a que los motores nos han llegado con conectores tan solo hemos puesto en el orden establecido los cables de los 5 motores.

Detalle de conector

Impresora 3D (IV): Montaje del chasis

El chasis básico de la Prusa se basa en una estructura realizada por piezas impresas unidas por varillas roscadas M8 de distintas longitudes.

Montaje de triángulos laterales

En primer lugar hay que construir dos triángulos iguales que formarían parte de los dos laterales de la impresora.

Piezas del triángulo lateral

El material necesario para dicha estructura es:

• 3 varillas roscadas M8 de 370mm
• 2 vértices del bastidor con pie
• 1 vértice del bastidor
• 1 abrazadera de barra
• 14 arandelas M8
• 14 tuercas M8

Hay que construir el triángulo intentando que interiormente exista una distancia de 290mm entre los vértices y además en la varilla que une los vértices de pie hay que poner la abrazadera aunque por el momento no hay que apretar las tuercas ya que se ajustará en la fase final de proceso.

Una vez creado el primer triángulo hay que construir otro de la misma forma.

Primer triángulo

Ambos triángulos terminados

Montaje de frontal

Sobre los triángulos anteriores ahora debemos montar dos barras frontales para unir ambos laterales.

Parar ello necesitamos las siguientes piezas:

Piezas del frontal

• 2 varillas roscadas M8 de 294mm
• 1 juego de guías de rodamiento
• 1 rodamiento 608
• 1 soporte para el motor Y
• 2 abrazaderas de barra
• 18 arandelas M8
• 16 tuercas M8

En primer lugar hay que montar el rodamiento entre las dos piezas de la guía de rodamiento, para ello es recomendable unirlas con pegamento de cianocrilato.

En este caso en la varilla inferior solamente hay que introducir el soporte del motor mientras que en la superior además del soporte del motor hay que colocar el rodamiento y entre ambas piezas las dos abrazaderas de barra.

Hay que tener presente que no hay que apretar las tuercas ya aún queda que ajustar el resto del chasis.

Detalle de montaje de rodamientos

Detalle de la parte frontal terminada

Parte posterior

Piezas de la unión trasera del chasis

Esta parte es similar a la parte frontal para ello necesitamos de:

• 2 varillas roscadas M8 de 294mm
• 1 juego de guías de rodamiento
• 1 rodamiento 608
• 2 abrazaderas de barra
• 14 arandelas M8
• 14 tuercas M8

En la varilla inferior no hay nada, tan solo unirla a los triángulos laterales. Sin embargo en la superior hay que introducir un rodamiento montado y a ambos lados de este las dos abrazaderas de barra.

Detalle de la parte posterior

Parte superior

La estructura superior une los triángulos laterales para terminar de dar estabilidad al chasis para esta parte necesitamos del siguiente material:

Piezas de la unión superior

• 2 varillas roscadas M8 de 440mm
• 2 soportes para el motor Z
• 16 arandelas M8
• 16 tuercas M8

En esta ocasión tan solo hay que colocar ambas varillas uniendo los laterales y por fuera de estos colocar las soportes de los motores del eje Z.

Detalle de la estructura superior terminada

Con todo esto ya disponemos del chasis de nuestra impresora a falta del ajuste final para dejar todo alineado.

Estructura básica terminada