Novo projeto de impressora

  • Sumo

Hoje comecei colocar em pratica a construção de uma nova impressora, desta vez um projeto original onde pretendo adicionar a pouca experiencia já adquirida com a utilização da Prusa Air e com isto fazer algumas melhorias.

Este projeto tem dois pontos fundamentais, o primeiro é ter a mesa de impressão com apenas uma movimento, isto é, ela só terá o deslocamento no eixo Z, e o segundo ponto é a possibilidade de fecha-la totalmente.

Tive alguns problemas de impressão com peças mais altas, por conta do movimento da mesa a peça balança e acabava descolava da mesa, este tipo de problema foi o principal motivador para esta decisão, sem contar a possibilidade de se obter maiores velocidades.

A decisão por ter a possibilidade de fechar a impressora foi tomada depois que mudanças na temperatura ambiente durante a impressão contribuíram para a perda de algumas peças, seja fazendo com que a peças tivessem “rachaduras” ou por warp, com a maquina fechada é possível o controle da temperatura interna e com isto a possibilidade de uma impressão sem risco de deformações.

Hoje fechei o layout desta nova impressora e já comecei o corte de suas peças, com isto já posso ver se o que imaginei no CorelDraw se tornará realidade sem muitos erros.

Segue abaixo uma imagem com o plano de corte da principais peças da estrutura da  impressora.

E como já era esperado tive um pequeno erro, o dimensional da tampa superior e inferior, não considerei a espessura do material o que não permitiu o fechamento.

Mantive neste projeto os mesmos tipo de encaixes utilizados na Prusa Air, o que garante uma montagem rápida e segura quanto aos aspectos dimensionais.

Os eixos do X e Y ficaram na parte superior e serão movimentados com a utilização de correias sincronizadas, a disposição destes eixos sera feita de maneira que utilizarei apenas um motor e uma correia por eixo, para isto terei 3 guias lineares no eixo X, vai ser mais fácil entender quando estiver montada.

Abaixo da para se ter ideia de como ela ficará.

21/10/2012

Pórtico

O esboço inicial do projeto previa que os eixos X e Y seriam convencionais, isto é, seus motores estaria diretamente vinculados aos seus respectivos eixos, porem durante algumas tocas de mensagens através na lista RepRap foi apresentado o projeto CoreXY, que tem os movimentos dos eixo através de sistema cartesiano, achei que seria uma boa alternativa para esta impressora.

Porem a mudança para o sistema cartesiano me trouxe vários problemas frente ao projeto original, que previa 100% das peças em MDF, para atender minhas expectativas de área útil os mancais e pilow blocks ficaram muito pequenos, e com isto frágeis pelo uso do MDF, com isto fui obrigado a achar alternativas para resolver o estes problemas.

A solução para resolver os problemas  de fragilidade das peças veio em um sábado  quando o Paulo Fernandes da 3dMachine me pediu para fazer um teste, cortar as peças do Hotend em alumínio, nunca havia cortado/usinado metais em minha Router e o resultado das peças do Paulo ficaram ótimas, o que me animou em aproveitar desta experiencia e fazer as peças da nova impressora.

Este final de semana passei redesenhando e cortando os mancais e pilow blocks em alumínio, como matéria prima utilize pedaços de alumínio de sucatas que guardo com a certeza que um dia serão usadas, claro que minha esposa não entende assim…

Segue abaixo imagens das peças e do pórtico montado.

Pilow Block saindo da CNC

 

Os quatro pilow blocks do eixo Y

Carro no eixo X

Pilow Blocks montados no eixo Y e mancal do eixo X

Lado superior do pórtico

Lado inferior do pórtico

31/10/2012

No final de semana passada voltei a trabalhar no sistema de coordenadas cartesianas, consegui realizar o que seria a montagem final do sistema, porem me deparei com alguns problemas.

O primeiro problema ocorreu em decorrência da utilização de chapa de alumínio empenadas(sucatas que tinha a mão), em função deste empenamento ao realizar o aperto dos pilow block o conjunto ficou bem pesado nos movimentos, o que vai demandar algum ajuste.

Mais o grande problema encontrado, que foi evidenciado pelo esforço necessário para o deslocamento em função do problema acima descrito, foi a escolha do sistema de montagem da correia sincronizada, não utilizei o sistema proposto pelo projeto CoreXY, onde exite um cruzamento externo e a correia é afixada pelo quatro cantos do carro X, e mais fácil mostrar nas imagens abaixo:

Neste sistema são duas correias que se cruzam fora do carro, e suas 4 pontas são fixadas no carro.

Na implementação que fiz usei uma disposição mais simples, onde existe apenas uma correia e as duas pontas são afixadas em apenas um lado do carro X, como pode ser visto na imagem abaixo:

Nesta implementação existe apenas uma correia, e suas duas pontas são afixadas em apenas um lado do carro XY

O problema encontrado foi que neste sistema que implementei não existe uma anulação de forças no pórtico, com isto quando o esforço inicia por apenas um dos lados do pórtico ou outro não acompanha imediatamente.

No vídeo abaixo é possível ver este problema no inicio do movimento e quando altero o acionamento de lado.

[youtube]http://youtu.be/5WUCPsz3HGA[/youtube]

Este problema pode persistir mesmo apos eliminar os problemas de empenamento, com isto vou analisar melhor e provavelmente realizar a implementação idêntica ao CoreXY, mais para isto precisarei comprar mais um pouco de correia, o que vai atrasar mais um pouco o andamento da construção desta impressora.

05/11/2012

Passei o final de semana debruçado em achar uma solução para este problema no acionamento do pórtico  junto com o Luciano G. encontramos alguns problemas de alinhamento e ajustes nos pilow block, que ao final ficaram bem livres e permitiram movimentos bastante suaves.

Como estou encioso para ver este impressora funcionando, cogitei mudar o sistema de acionamento para o sistema convencional, passei a noite de sábado para domingo remoendo o que fazer.

Ficou claro que para usar o sistema cartesiano, deveria ser nos moldes do CoreXY, como não tinha os materiais necessários para alterar o sistemas, resolvi adicionar um sistema de cabo “paralelo” à correia, usando a mesma disposição do CoreXY, mais apenas para o movimento do pórtico.

Para isto fui na minha caixa de peças para uso futuro, adquiridas no shopping(minha esposa chama de lixo que trago do ferro velho), para este caso usei um conjunto de mini roldas de um equipamento médico que ganhei do Luciano G, e usei os cabo multi-filamento.

A disposição da implementação pode ser vista nas imagens abaixo, na imagem da direita é demonstrado a disposição dos dois cabos:

Nas imagens abaixo é possível ver as roldanas utilizadas:

Com esta implementação o problemas no movimento do pórtico foi resolvido, não é solução mais limpa, mais para o momento foi o caminho mais simples, eu já havia adotado esta solução em maquina de porte bem maior e já sabia de sua eficacia, sem contar que é menos pior do que desistir desta implementação e voltar aos sistemas tradicionais.

12/11/2012

Este final de semana foi bem produtivo, com a montagem do sistema cartesiano na semana passada, foi possível verificar alguns alterações necessárias para se ter uma maquina bem feita.

Como o projeto inicial não previa o sistema cartesiano, na parte superior da maquina o conjunto de acionamento e correias ficaram visíveis, oque  esteticamente não ficava legal, bem com seria um complicador para os planos de fechar a maquina toda, com isto ajustei a altura das paredes para resolver esta questão.

Um ponto que resolvi mexer no projeto foi no lado da estética do conjunto, e neste ponto fiz duas mudanças drásticas, primeiro a redução da espessura do MDF de 15 para 9 mm, e a segunda foi mudar o sistema de encaixe das peças, peguei um pouco de inspiração na Utimaker, com isto a maquina ficou mais leve no peso e na aparência, na imagem abaixo da para ver estas mudanças.

 Outra mudança que fiz foi subir a base inferior, com isto poderei instalar a eletrônica na parte inferior da maquina.

Uma vez remodelada a estrutura fiz a instalação do sistema cartesiano e instalei o conjunto do eixo Z, como pode ser visto na imagem abaixo:

Com isto acredito ter finalizado o projeto estrutural e de movimentos, restando agora o conjunto extrusor, a mesa aquecida  e a instalação elétrica.

04/02/2013

Depois de longo tempo retomei os trabalhos na impressora, finalizei a instalação elétrica relacionada aos movimentos XYZ, com isto pude fazer os primeiros testes de movimentação com o sistema cartesiano H-Belt.

Instalação do conjunto elétrico embaixo da impressora

Bagunça deixada durante a instalação.
A configuração para este sistema de movimentação no Repetier não é muito complicada, é praticamente idêntico ao sistema convencional, mais requer ajuste nas ligações das bobinas dos motores para que os sentidos de movimentação ficarem corretos, pois só ajuste de direção via firmware não é suficiente, no firmware ao alterar o sentido de um eixo altera totalmente a configuração dos movimentos.

Um probleminha que encontrei durante a instalação elétrica, foi com a regulagem da corrente nos drives step stick que comprei, ele não deixam os pontos de medida da tensão de referencia na PCI, com isto não pude calibrar corretamente a corrente e regulei no “olhometro”, o que não me agrada.

Com o conjunto montado pude realizar os primeiros testes de movimentação da maquina, como estes testes já ocorreram no final do domingo, não me preocupei em testar os limites de aceleração e velocidade, os teste serviram basicamente para matar a curiosidade de ver a maquina em movimento, como pode ser visto no vídeo abaixo:

[youtube]http://youtu.be/KhVGBQnJZBo[/youtube]

Fiquei muito satisfeito com o resultado, me pareceu que a decisão por usar este sistema foi acertada, principalmente pela simplicidade mecânica do conjunto que esta disposição nos permite.

08/04/2013

Após quase 8 meses de trabalho neste projeto enfim a impressora Cubica esta derretendo plastico, por falta de tempo deixei algumas etapas do desenvolvimento e montagem sem registro, e na reta final foi onde os imprevistos tomaram um tempo enorme.

O primeiro imprevisto foi com o conjunto extrusor e hotend, tentei fazer um conjunto novo utilizando o mini motor de passo com caixa redutora, imagem abaixo, eram muitas mudanças em um parte fundamental do projeto, e a chance de dar certo de primeira era praticamente zero.

motor

 

Foram muitos problemas, e como eram muitas variáveis envolvidas não consegui chegar ao veredito final do causador ou causadores, mais em decorrência deles a caixa de redução do motor não aguentou, com isto tive que desistir temporariamente desta nova versão de extrusor e hotend.

Para não perder mais tempo optei pelo extrusor Greg’s e o hotend fornecido pelo Paulo(3dmachine), desta maneira poderia partir para a conclusão da impressora.

Ao iniciar os teste de impressão, verifiquei que o cabo utilizado para controlar a torção do carro Y continha uma pequena elasticidade, e com isto permitia uma pequena torção do carro Y, com isto prejudicando o resultado final das impressões.

Como tentativa de solucionar este problema e com o menor esforço possível, instalei um cabo de aço no lugar do cabo multifilamento, de cara o problema com a elasticidade foi resolvido, porem não durou 1 hora de impressão, durante a impressão, a peça começou apresentar deslocamento de camadas, a primeira vista achei que era perda de passo nos motores, porem depois de uma rápida olhada vi que o cabo de aço rompeu, analisando ficou claro que ele era muito rígido para o pequeno raio das polias utilizadas.

Como a tentativa de minimo esforço não deu certo, parti para a implementação correta do sistema, isto é, implementei o CoreXY inteiro, e com isto simplificando todo o conjunto.

Aproveitando que iria redesenhar o frame superior da impressora para implementar o CoreXY, resolvi por alterar os motores de acionamento XY, passando de nema 17 para nema 23, com isto facilitando a aquisição de motores para este projeto.

Abaixo algumas imagens da impressora já em seu habitar, agora é começa o árduo processo de calibração, e fazer os teste de impressão, sem contar testar sua área de impressão que ficou em 200x200x290mm(xyz).

IMG_2006IMG_2004

IMG_2002

No vídeo abaixo, uma impressão que fiz semana passada, ainda sem o sistema CoreXY implementada.

[youtube]http://youtu.be/IHQuhZr1-SY[/youtube]

Em cada projeto que desenvolvo, por conta de decisões e escolhas sempre  recebo algumas lições, e este projeto me deu várias, como pode ser visto no decorrer dos registros acima, mais nada melhor do que a satisfação de ver que o resultado de tanto suor e trabalho terminado, e com um resultado muito melhor do que o imaginado, sem duvida valeu.

Sds

JP

 

 

23 ideias sobre “Novo projeto de impressora

    • Henrique, obrigado por seus comentários….este projeto realmente é fascinante…poder imaginar um objeto e em algum tempo ter ele em suas mãos é incrível..

      Sds

      JP

  1. As peças de alumínio ficaram show de bola, fico feliz por indiretamente ter ajudado 🙂 eu acho que você não vai se arrepender de estar investindo nesse sistema de movimento Core XY, pois vai ficar muito legal nesse projeto.

    • Paulo,

      Realmente este sistema de movimentação parece muito adequado ao projeto da impressora, pois não exige grandes esforços nos movimentos, não vejo a hora de iniciar os testes de movimento.

      Sds

      JP

    • Ricardo,

      Acredito que o maior ganho neste projeto é o fato da mesa de impressão ficar parada, sem contar a possibilidade de fechar a maquina e controlar a temperatura do ambiente de impressão.

      Sds

      JP

  2. A versão mais acima empurra as duas pontas do trilho simultaneamente, essa é a vantagem do sistema de correias um pouco mais complexo.

    A Tantillus também usa um sistema que aciona os dois extremos simultaneamente para não ter problemas de esquadro. Vai ser interessante acompanhar, esses são os dois princípios mais interessantes para fazer movimento XY !!!

    • Alain,

      o Sistema que implementei é suscetível este problema, ele exige uma rigidez muito maior do conjunto do pórtico, já este sistema com cruzamento equilibra as forças.

      E o sistema da Tantillus já é imune a este problema, por ter o acionamento pelo dois lados dos eixos.

      Sds

      JP

  3. JP, primeiramente parabéns pelo seu trabalho. Sou modelador 3d e um louco por este tipo de tecnologia, estou acompanhando teu progresso, e em breve quero montar uma impressora pra mim, e pode ter certeza que vou te encomodar!!!!

    • Anderson,

      Eu que te agradeço pelos comentários….o objetivo é este mesmo, poder difundir informação e conhecimento…

      Sua maquina esta imprimindo que é uma beleza, parabéns.

      Sds

      JP

  4. Como funciona o controle dos sinais para movimentar os eixos neste sistema sistema cartesiano H-Belt ? É preciso um driver especial ou conversor de sinais para controlar os motores em sentidos transversais de forma diferente da normal? Poderia enviar um esquemático da ligação dos motores e drives utilizaddos?
    agradecido. Na Real estou \\\\\\\’embananado\\\\\\\” com este sistema sistema cartesiano H-Belt
    abraço

    • Antonio,

      A implementação do H-Belt é bem tranquila, e transparente para a eletrônica e para o software de fatiamento, pois todo a mudança de sistema coordenadas é tratada pelo firmware que roda na placa controladora.

      Eu utilizo o firmware Repetir, nele basta trocar a propriedade DRIVER_SYSTEM para 1 ou 2(conforme a disposição de seus motores X e Y) e terá o sistema de controle pronto.

      Para este sistema você usará os driver de motor normais bem como qualquer placa de controle baseada no Arduino.

      Qualquer duvida é só falar.

      Sds

      JP

  5. Parabéns, muito legal. Tenho que fazer umas peças pequenas que originalmente eram de plástico (antigas), medidas aproximadas: 80mm comprimento x 20mm largura x 25mm altura – espessura 2mm. Vi nessa impressora a possibilidade de faze-las já que fazer um molde para injeção e inviável devido a quantidade. Tem como?

    • Boa tarde Roberto,

      É possível fazer peças com as dimensões que você precisa, já estamos conseguindo resultados bem profissionais com nossas impressoras.

      Sds

      JP

  6. ola JP gostaria q me indicasse algum site ou tutorial para aprender a usar o firmware Repetir, vou montar uma impressora e pretendo usa-lo numa placa q vou comprar na Tato

    • Boa tarde Daniel,

      Hoje o melhor lugar para obter informações e ajuda sobre configuração e o grupo RepRapBR, é o maior grupo brasileiro para este assunto, a interface web do grupo esta com problema, mais o grupo esta funcionando normalmente por e-mail.

      Respondendo as duas outras perguntas….sobre adaptar para nema 17, é possível…quanto a diminuir a espessura do MDF eu pessoalmente não gosto da ideia, por conta da rigidez.

      Qualquer duvida é só falar.

      sds

      JP

  7. Olá JP vc tem email para que possamos conversar, Pretendemos montar uma impressora igual a essa sua que ficou muito bom seu projeto gostaria de saber se pode nos ajudar, sou aluno de eletrônica do IFMT e nosso projeto é montar uma impressora igual a sua em torre.
    Fiquei impressionado com o seu novo projeto cara muito bom mesmo
    então pode nos ajudar deixe seu email pra contato
    sem mais para o momento, Renan SSP

  8. Olá JP, você disponibilizou os arquivos dos planos de cortes em alguma lugar? estou querendo montar uma semelhante a sua, e queria usar como referência. Obrigado.

    Att.
    Alexandre

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