Impresion 3d desde cero (I)

Ya llevo casi un año con mi impresora 3D, la Printrbot Simple, que luego fue XL y ahora es algún tipo de monstruo muy poco parecido al original. Le he modificado muchas piezas, algunas sacadas de sitios como thingiverse, o bien creadas por mi. En este camino he aprendido mucho del funcionamiento de las impresoras, y estoy construyendo una por mi mismo, el promdeo PRUSA i3 (diseñado por Josef Prusa).

Prusa I3

Primeros Pasos
Qué puedo hacer con una impresora 3D?
 La respuesta en una linea: al principio, partes o piezas que no requieran un grado alto de precisión, dentro del volumen de la impresora, mas o menos unos 12x12x12 cm, en promedio.
Qué NO puedo hacer con una impresora 3D?
 Generalmenet piezas de alta precisión, o que requieran un esfuerzo mecánico grande. Yo no haría piezas para algo que sea de alto riesgo o mision crítica, a menos que la posición de esta pieza no reciba un esfuerzo grande.

Qué tipos de impresora 3D hay?
Genralmente las mas conocidas son la de deposición de material por fusión. estas usan un filamento de plástico que se funde a cierta temperatura (entre 180-230 ºC), y se deposita por capas  en ciertos caminos previstos para conformar un "sólido". Estas son las que genralmente me referiré en esta serie.

Hay otras, de fusión de polvo, que usa un polvo y un láser solidifica el material, o bien se le deposita una resina que lo aglutina. También hay de resina fotosensible, que utiliza un laser para solidificar una resina y asi crear el solido.

Elegir un modelo, comprar armado, o fabricarla uno mismo?

Al escoger la impresora hay varias opciones: ir por un modelo armado, como de Makerbot, Printrbot, las nuevas Dremel o la muy nueva de arduino (a octubre de 2014). Estas vienen practicamente listas para imprimir desde la caja. digo practicamente por que siempre hay un proceso de prueba y calibración. La dificultad es muy baja en la parte mecánica, y nos permite ahorrar muchas horas de trabajo.

En el caso del Kit paraArmar, hay que disponer de varias horas para armar (la printrbot simple me tomo 5 horas de armado, mas dos o tres tardes de calibración). Requiere ademas conocimientos básico de mecánica o electricidad, aunque no es necesario. El gran problema son los ajustes mecánicos, la no disponibilidad de herramientas a la hora de armar (ooh, tornillos M3, métricos, y solo tengo llaves allen en pulgadas!!), que requeriran varias visitas a la tienda de herramientas.
En mi caso, partiendo de cero, con la ayuda de youtube, foros y lo que encontraba de mi impresora en internet, logre crear mi primera pieza satisfactoria luego de una semana.
Esta opcion es para fanaticos del hobbie o del DIY (Hágalo usted mismo... luego pidale a un amigo que lo arregle ;)

Fabricacion desde cero
Esta es la opcion mas aventurera de las tres. requiere muchas horas, sufrir por que los componentes, partes o piezas no están , no corresponden, no funcionan , no las venden en el pais, o muchos otros problemas. Aqui me quiero detener y borrar de un plumazo esa postura de "impresoras 3d que fabrican otra impresora", que es poco precisa. Solo puede imprimir las piezas plasticas, pero se necesitan rodilllos, rodillos con hilo, tuercas, cables, fuente de poder, motores.. muchos componentes para crear la máquina.
El lado bueno? en este moemnto hay todo un ecosistema de impresorars de código y hardware abierto. esto es, teneiendo los componentes, se puede mandar a cortar con láser las piezas, o bien imprimirlas desde los planos originales, con variaciones previstas. el Firmware (software de control) esta disponible y es tan simpre como bajar, configurar unos pocos parametros y grabarlos en el circuito de control (10 minutos).
El punto es escoger un modelo y llegar a puerto con su construccion.
Mas adelante en la serie revisaremos este punto in extenso.

Ya tengo la impresora, ahora que?
ya tenemos nuestra impresora, y asumo que instalamos el software de control (repetier, pronterface o octoprint). recomiendo repetier, por que es simple e incluye lo necesario para hacwr una impresion completa.
Instalamos el software, conectamos la impresora (suena fácil aca, no lo es, pero ya lo veremos en la serie), pero, que imprimiremos? la idea es tener un volumen  y....

Proceso de Impresion
1- tenemos un modelo 3d en algun formato (sketch up, open scad, rhino, LoQueSea3D ), y lo exportamos en formato STL (stereo litography). nos queda un archivo con extension stl.
2- lo pasamos por un slicer (software que toma el volumento, lo corta en capas y asigna donde se depositara el materiar). Aca hay muchas mas configuraciones, de temperatura, altura de la capa, relleno, bordes de la pieza, etc. Dependen de la calidad que le daresmos, las caracteristicas del plastico, que tan robusto , liviano o resistente queremos que se ala pieza.  Yo tengo, por ejemplo, unos 15 perfiles diferentes de impresion, debido a diferentes calidades de plastico, que tan fino o rapido o fuerte quiero que se ala pieza. esos se llaman presets del slicer.

3- el Slicer genera un GCODE, que es basicamente un archivo de
 texto con instrucciones para la impresora, ejemplo  calienta el extrusor a 200ºC, mueve el x=0,y=0,z=0; y asi.  es la forma en que nuestra amquina hara el proceso.

4- Enviar los comandos del gcode a la impresora. Genralemnte se cargan via tarjeta, o le mismo software le manda el gcode a la maquina conectada por cable. es basicamente IMPRIMIR.


"FDM by Zureks" by Zureks - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons.

5- Acabado de la pieza: se retira de la camara de impresion y se retira cualquier rebaba o material de apoyo que se haya generado. dependiendo del material, se puede imprimar con pintura, o suavizar con solvente. En mi caso, si quiero que dure, le pongo un par de capas de barniz acrilico transparente, para terminal de sellar la pieza, o simplemente la dejo como esta.


Conclusiones
Iniciarse en la impresion 3D no es dificil, pero requiere tiempo para ganar experiencia con la maquina especifica, el material usado, etc. Mi recomendacion es buscar en el makerspace o hacker space local, grupos de facebook o similares, gente que ya haya empezado a imprimir y que te puedan guiar, cuidando de separar la buena/mala experiencia y poder a prender mas rápido a sacarle provecho a la impresora.
En el caso de los aventureros, es un camino más largo, pero ayuda bastante a conocer la máquina y eventualmente crear una propia, o modificar una existente, que es la filosofíaa que dio origen a estas maquinas, finalmente.

Herramientas simples

Cuando estaba en la universidad (a saber, hace casi unos 20 años) me dedique como hobby al modelismo plastico: hacer maquetas de aviones y tanques. Me hustaba mucho la contraparte historica de los modelos, las caracteristicas tecnicas y donde y cuando participaron de alguna accion.
De esa epoca aprendi a pintar al pincel seco y al fresco, que son tecnicas para dar acabados realistas a la pintura y asi dar la sensacion de uso y desgaste.

Entre las herramientas simples que uno ocupa, parte de cuchillos, cortadores y pegamentos, estan las lijas, que permiten suavizar bordes despues del pegado, o bien alinear despues de la masilla.
Ocurre que ahora que estoy preparando un proyecto secreto , necesitaba un lijador.
Es una herramienta de lo mas simple, una superficie recta con lija para hacer terminaciones sobre el plastico (o madera/metal).

Lo necesitaba , asi que en cinco minutos lo diseñé en Rhino, lo pase a STL (stereo litography) y lo imprimi en mi Printrbot Simple. Me tomo una media hora imprimir y ya tenia una herramienta mas en mi caja.

Como me gusto como quedo, lo subi a thingiverse y parece que a la gente le gustó, por que ha sido descargado muchas veces.

La moraleja es que una herramienta simple le puede servir a mucha gente, y en el espiritu "Maker", compartirlo es lo mejor.

El Thingiverse

La empresa MakerBot, que fabrica las impresoras 3D mas conocidas del mercado, tiene un sitio web dedicado a compartir modelos 3d  listos para imprimir: el thingiverse
Puedenen navegar y buscar libremente en la base de datos de modelos subidos por los usuarios.
Son populares las figuritas, carcasas de telefono, asi como un sinnumero de otros modelos utiles.
Se puede descargar el modelo, en la mayoria de  los casos, como STL (stereo litography), que viene a  ser el formato estandar que leen los software de impresion 3D.
Personalmente he subido dos modelos: una rotula y un portafiltro graduado  para el Lente Rokinon 14mm f/2.8

El camino critico

En su novela "Camioneros", Terry Pratchett  cuenta la historia de unos gnomos que de pronto descubren que no son una raza pobre y en declinación, depredada por animales silvestres, sino viajeros espaciales varados hace miles de años en la Tierra. Y a traves de un cubo-computadora-bitacora que se activa en presencia de campos magneticos, aprenden que su destino es otro.
El "Cubo", les dice que deben llamar su nave nodriza para que los rescate, pero para eso , deben resolver un camino critico , una secuencia de cosas que deben conocer antes de viajar al espacio.
En el caso de la invencion, de lo que queramos aprender o realizar, debemos aprender cosas previamente.En mi caso, tengo formacion de ingeniero, y la fisica y matematicas me ayudan bastante, parte de la electronica, computacion y software.
Para mi, el camino critico esta avanzado, y debo complementarlo con otras cosas.
Pero, que ruta deberia seguir alguien que se adentra , por ejemplo, en la programacion de arduino, que es por hoy, la plataforma mas amistosa y poderosa de desarrollo?
Principalmente, mi sugerencia es partir con los ejemplos clasicos, y luego ir cambiando cosas de su codigo. Observar el cambio que produce en el efecto (ej, el diodo led se enciende mas tiempo), y sacar conclusiones de cuales valores nos gustan o son mas adecuados.
Obviamente, enla investigacion y el  desarrollo en solitario, aun en la era de la informacion, se hace un poco a tientas este camino critico.
La sugerencia es avanzar pasos con los cursos en linea, tutoriales en internet, grupos como los Hackerspace o Makerspace, y por supuesto, haciendo el llamado directo a los que saben. si mandas mail a 5 , tal vez 1 tendra el placer de responderte y guiarte en esta ruta.
A esta altura, el camino es compartido, y en comunidad puedes aprender mas.
Eso refleja la etica hacker, que la informacion es un bien publico y que el conocimiento no se puede contener. El gusto por aprender mas alla de los limites de la academia o "solo que  deberias saber, no más".
en entradas posteriores tratare de mostrar uncamino critico para hacer algunas cosas, en el ambito de la electronica, robotica , impresion 3d y fotografia, que son las cosas que me gustan.