Componentes de una impresora 3D

Finalmente, es interesante que conozcáis los elementos que tiene una impresora 3D, para poder, en caso de necesidad, poder reparar o reemplazar algún elemento.

Antes, vamos ha hacer un análisis a las diferentes tipologías de impresión 3D que nos podemos encontrar impresoras cartesianas, polares, deltas y los brazos robóticos.

Desde

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nos proponen la siguiente clasificacion

Cartesiana: utiliza el eje cartesiano X-Y-Z, con tres ejes perpendiculares entre sí. Su ventaja principale está en su facilidad de utilización, ya al ser el tipo de impresora con la mecánica más sencilla son las más fáciles de calibrar y corregir los errores que puedan surgir durante su uso.

Delta: los robots Delta contienen una cama estática de impresión circular. Sus 3 brazos articulados en diferentes elevaciones se desplazan hacia arriba y hacia abajo para poder realizar el trabajo. Destacan su calidad de impresión a mayor velocidad y por la mayor sencillez de su mecánica, pero son más difíciles de calibrar.

Polar: está basado en el sistema de coordenadas polares, en el que el sistema parte de un punto para pasar por un ángulo, una recta y el eje Z. La cama de impresión gira y el extrusor y la cabeza de impresión se mueven arriba y abajo. Su mayor ventaja consiste en que funciona con solo 2 motores más el del extrusor, lo que se traduce en un abaratamiento de costes. También trabaja un volumen mayor en un espacio menor, aunque son las menos utilizadas.

Brazo robot: está indicado para su uso industrial y montar piezas. Entre sus características más destacadas está el seguimiento de líneas y perfiles curvilíneos, aunque no es nada rígido y no suele permitir la precisión de otras máquinas más especializadas.

Core XY: es de estilo cartesiano, pero su mecanismo es diferente. Es ideal para fabricar diseños propios y originales como los famosos DIY “Do It Yourself”, por su configuración mecánica permite más velocidad y reduce la inercia, al no tener la masa de los motores en movimiento.

Componentes de una impresora

Desde

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nos proponen el siguiente diagrama con algunos de los componentes principales de una impresora 3D:

Estos elementos pueden quedar categorizados en módulos que influyen directamente en la calidad y fiabilidad del conjunto:

• La estructura, importante por el tema de vibraciones y robustez
• La mecánica diferentes elementos (ejes, motores, husillos, correas…) que determinan el movimiento
• La extrusión que directamente influye en la fluidez con la cual el material fabrica la pieza.

Estos tres módulos gestionados determinan la calidad de la impresión 3D

Estructura

Con estructura se refiere a todas las piezas que conforman la base de la impresora, y sobre la que se colocan todos los demás elementos y sobre la que se absorben las vibraciones del movimiento.

Tablones de MDF

Paneles de metacrilato

Posteriormente se sustituyeron por estructuras de paneles de metacrilato. que aunque mejoraban con respecto a la madera, todavía no eran una buena opción.

Perfiles de aluminio

Finalmente llegaron las estructuras formadas por perfiles de aluminio. La precisa mecanización de estos perfiles hace que no exista prácticamente ninguna holgura en nuestra estructura.

Por ejemplo, la impresora Ender 3,

Estructuras profesionales

Los productos profesionales incluyen chasis de plástico por inyección, estructuras de acero cortado a láser, paneles de chapa doblada y multitud de soluciones que habitualmente sólo tienen sentido en el contexto de una impresora de gama alta. Habitualmente estas estructuras no resultan en una mayor rigidez que las que se construyen con perfiles de aluminio, pero tienen otras ventajas como la estética o la capacidad de personalización.

Estructuras híbridas

Existen también impresoras con una estructura híbrida con paneles cortados a medida en algunas piezas (habitualmente el marco que contiene el eje Z y el X) y perfiles formando el carro del eje Y para abaratar el coste total. Este es el caso de impresoras como la Prusa i3 MK3, y suelen resultar en impresoras de un coste no muy elevado y una rigidez estructural óptima.

Movimiento

Este módulo cubre las piezas necesarias para guiar el movimiento en la impresora. La impresora debe desplazar el cabezal para poder cubrir todo el plato (plano XY de impresión) y el eje Z que nos permite imprimir capa tras capa.

Varillas lisas y rodamientos

Las varillas lisas son el elemento que guía las piezas móviles en la impresora. Se trata de una simple varilla, habitualmente de 8mm de diámetro, por la que se deslizan las piezas montadas en rodamientos de bolas de tipo LM8UU.

Los casquillos de polímero son un sustituto de los rodamientos, no necesitan lubricación de ningún tipo. Además, al no tener las pequeñas bolitas que caracterizan a los LM8UU, son mucho más silenciosos.

Guías lineales

En las impresoras profesionales, en vez de varillas y rodamientos, nos encontramos con guias lineales.

 Estas guías son bastante más caras, pero también suelen dar un resultado ligeramente mejor. En general, esta opción puede repercutir de manera positiva en el rendimiento de la impresora si el resto de la máquina es de buena calidad y está muy bien ajustado. 

Perfiles de aluminio y ruedas excéntricas

La mayoría de impresoras que usan como estructura perfiles de aluminio ya no utilizan varillas y husillos. Para sustituirlas, unas hendiduras en el perfil actúan como varillas, que guían el movimiento de unas ruedas excéntricas.

Correas

Sea cual sea el sistema, siempre se emplearán correas para transmitir el movimiento del motor al elemento móvil. Estas correas pueden ser de calidades muy diversas pero no conviene escatimar en este apartado.

Husillos

El movimiento del eje Z se produce en casi todas las impresoras mediante husillos trapezoidales. En ocasiones, para mejorar la calidad final es sustituirlos por motores con husillo incorporado.

Extrusión

La extrusión es el componente más importante de una impresora 3D. En general, se engloba en «extrusión» el extrusor propiamente dicho y el fusor.

El fusor está formado normalmente por un disipador, una garganta o barrel y finalmente el bloque calentador con el nozzle.

El extrusor en sí es el conjunto de piezas que transmiten el movimiento del motor al filamento, empujándolo hacia el fusor.

Electrónica

En este apartado englobamos todos los componentes electrónicos como los motores, la cama, los sensores o la placa base.

Inicialmente todas las impresoras eran controladas por una placa compuesta por una RAMPS y un Arduino, ambas placas de propósito general. Con el tiempo, se han desarrollado placas específicas para impresoras 3D, y cada marca tiene su propia placa.