Impresora 3D de resina por estereolitografía

TRABAJO DE GRADO Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática / Grado en Ingeniería Mecánica IMPRESORA 3D DE RESINA POR ESTEREOLITOGRAFÍA Autor: Inés Valls Pepió – David Blay Pozo Director: Pedro Víctor Gabriel Departamento E.G. Co-Director: Miguel Ángel Brigos Convocatoria: Enero 2018 TRABAJO FIN DE GRADO Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática / Grado en Ingeniería Mecánica IMPRESORA 3D DE RESINA POR ESTEREOLITOGRAFÍA Volumen 1 Memoria y Presupuesto Autores: Inés Valls Pepió – David Blay Pozo Director: Pedro Víctor Gabriel Departamento E.G. Co-Director: Miguel Ángel Brigos Convocatoria: Enero 2018 Impresora 3D de resina por estereolitografía 1 VOLUM I SUMARI GENERAL SUMARI GENERAL ................................................................................................................... 1 ÍNDICE MEMORIA Resum ...................................................................................................................................... I Resumen ................................................................................................................................. II Abstract ................................................................................................................................. III Agradecimientos ..................................................................................................................... V Glosario ................................................................................................................................ VII Índice ..................................................................................................................................... IX Capítulo 1: Prefacio ................................................................................................................. 1 1.1. Origen del trabajo ............................................................................................................... 1 1.2. Motivación .......................................................................................................................... 1 1.3. Requerimientos previos...................................................................................................... 1 Capítulo 2: Introducción .......................................................................................................... 3 2.1. Objetivos del trabajo .......................................................................................................... 3 2.2. Alcance del trabajo ............................................................................................................. 4 Capítulo 3: Estado del arte ....................................................................................................... 5 3.1. Impresión 3D ...................................................................................................................... 5 3.1.1.SLA ............................................................................................................................. 6 3.1.2.DLP ............................................................................................................................. 6 3.1.3.SLS .............................................................................................................................. 7 3.1.4.FDM ........................................................................................................................... 8 3.1.5.Elección del tipo de impresora para hacer el prototipo ............................................ 8 3.2. Tipos de resina .................................................................................................................... 9 3.2.1.¿Qué es una resina fotosensible? .............................................................................. 9 3.2.2.Tipos de resinas según su material .......................................................................... 12 3.2.3.Tipos de resina según su aplicación ........................................................................ 20 Memoria 2 3.2.4.Curación .................................................................................................................. 22 3.2.5.Elección de la resina .................................................................................................. 8 3.3. Actualidad de la fabricación aditiva con resina fotosensible ........................................... 22 3.3.1. Impresosas existentes ............................................................................................ 22 3.3.2. Software disponible ............................................................................................... 32 3.3.3. Hardware disponible .............................................................................................. 37 3.3.4. Elección de componentes ..................................................................................... 44 3.4. Elementos necesarios para la impresora ......................................................................... 45 3.4.1.Fuente de iluminación............................................................................................. 45 3.4.2.Pantalla LCD ............................................................................................................ 45 3.4.3.Electrónica de control ............................................................................................. 45 3.4.4.Electrónica de potencia ........................................................................................... 49 3.4.5.Bastidor ................................................................................................................... 50 3.4.6.Elmentos móviles .................................................................................................... 51 Capítulo 4: Materiales y selección ........................................................................................... 54 4.1. Lista de materiales ........................................................................................................... 54 4.2. Criterios de selección ....................................................................................................... 54 Capítulo 5: Dimensionado y cálculos ....................................................................................... 57 5.1. Dimensionado del conjunto móvil ................................................................................... 57 5.2. Dimensionado de la piscina de resina .............................................................................. 57 5.3. Dimensionado del sistema de luz..................................................................................... 58 Capítulo 6: Manufactura y montaje ......................................................................................... 59 6.1. Programación ................................................................................................................... 59 6.1.1. Proceso de imprimir ............................................................................................... 59 6.1.2. Algoritmo de la programación ............................................................................... 59 6.2. Cableado .......................................................................................................................... 62 6.3. Montaje de la estructura ................................................................................................. 65 6.3.1. Manual de montaje del bastidor ............................................................................ 65 6.3.2. Manual del montaje del ascensor .......................................................................... 67 6.3.3. Manual de montaje del conjunto ........................................................................... 68 6.3.4. Montaje en taller.................................................................................................... 69 6.3.5. Inclusión del soporte del motor ............................................................................. 72 6.3.6. Inclusión de las barras calibradas y husillo ............................................................ 72 Capítulo 7: Estudio medioambiental ....................................................................................... 75 Impresora 3D de resina por estereolitografía 3 Capítulo 8: Viabilidad económica ............................................................................................77 Conclusiones ..........................................................................................................................81 Bibliografía .............................................................................................................................83 ÍNDICE PRESUPUESTO Capítulo 1: Presupuesto ........................................................................................................... 1 1.1. Costes de diseño y programación....................................................................................... 1 1.2. Costes de componentes y materiales ................................................................................. 2 1.3. Costes de fabricación y montaje ........................................................................................ 4 1.4. Costes totales ..................................................................................................................... 5 VOLUMEN II ÍNDICE PLANOS Capítulo 1: Base de acero ......................................................................................................... 1 1.1. Cotas generals .................................................................................................................... 1 1.2. Vista Explosionada .............................................................................................................. 2 1.3. Elemento n⁰1 ...................................................................................................................... 3 1.4. Elemento n⁰1 ...................................................................................................................... 4 1.5. Elemento n⁰3 ...................................................................................................................... 5 1.6. Elemento n⁰4 ...................................................................................................................... 6 1.7. Elemento n⁰5 ...................................................................................................................... 7 1.8. Elemento n⁰6 ...................................................................................................................... 8 1.9. Elemento n⁰7 ...................................................................................................................... 9 1.10. Elemento n⁰8 ................................................................................................................ 10 1.11. Elemento n⁰9 ................................................................................................................ 11 Capítulo 2: Impresora 3D DLP ..................................................................................................12 2.1. Vista general .......................................................................................................................... 12 Memoria 4 2.2. Elementos principales ........................................................................................................... 13 2.3. Bastidor de acero .................................................................................................................. 14 2.4. Pantalla LCD .......................................................................................................................... 15 2.5. Plataforma para LEDs ............................................................................................................ 16 2.6. Ascensor ................................................................................................................................ 17 2.7. Plataforma de ascenso .......................................................................................................... 18 2.8. Piscina de resina .................................................................................................................... 19 VOLUMEN III ÍNDICE ANEXOS Anexo 1: Datasheet LEDs ......................................................................................................... 1 Anexo 2: Datasheet Raspberry Pi 2, Modelo B .......................................................................... 2 Anexo 3: Datasheet driver DRV8825......................................................................................... 3 Anexo 4: Datasheet motor 17HS ............................................................................................. 12 Anexo 5: Datasheet ALM001 ................................................................................................... 13 Anexo 6: Datasheet MW3R15GS ............................................................................................. 14 Anexo 7: Datasheet resina dental ........................................................................................... 17 Anexo 8: Datasheet resina dental SG ....................................................................................... 20 Anexo 9: Datasheet resinas de ingeniería ................................................................................ 22 Impresora 3D de resina por estereolitografía i RESUM L’objectiu d’aquest projecte “impressora 3D de resina per esterolitografia” és dissenyar una impressora 3D per processament digital de llum amb la quantitat més gran d’objectes reutilitzats, reciclats o de baix preu per aconseguir una impressora 3D assequible para tots els públics. Per al control de tota la impressora s’ha optat pel microcontrolador Raspberry Pi amb el llenguatge de programació Python amb la llibreria de Pygame, juntament amb un motor pas a pas per a aconseguir una major resolució. Després d’un estudi previ del disseny del prototip per a sospesar possibles opcions per als prototips i escollint el que millor s’ajusta a una relació dificultat-preu-funcionalitat, s’han calculat els paràmetres generals de l’estructura de la impressora, i els paràmetres per a la curació de la resina a la impressió. Un cop calculats els paràmetres s’ha calibrat la impressora per a poder tenir la resolució més gran possible. Posteriorment s’ha fet una fulla de procés amb els passos seguits al laboratori per a dur a terme el muntatge complet de la impressora. Es comprova que el resultat ha sigut satisfactori complint tots els requisits inicials i fomenta l’aplicació del reciclatge per a aconseguir ferramentes de prototipat ràpid com és la impressió 3D. Memoria ii RESUMEN El objetivo de este proyecto “Impresora 3D de resina por estereolitografía” es diseñar una impresora 3D por procesamiento digital de luz con la mayor cantidad de objetos reutilizados, reciclados o de bajo precio para poder conseguir una impresora 3D asequible para todos los públicos. Para el control de toda la impresora se ha optado por el microcontrolador Raspberry con un lenguaje de programación Python con la librería de Pygame, juntamente con un motor paso a paso para conseguir una mayor resolución. Después de un estudio previo del diseño del prototipo para sopesar posibles opciones para los prototipos y escogiendo el que mejor se ajusta a una relación de dificultad-precio-funcionalidad, se han calculado los parámetros generales de la estructura de la impresora, y los parámetros para la curación de la resina en la impresión. Una vez calculados los parámetros se ha calibrado la impresora para poder tener la mayor resolución posible. Posteriormente se ha hecho una hoja de proceso sobre los pasos seguidos en el laboratorio para llevar a cabo el montaje completo de la impresora. Se comprueba que el resultado ha sido satisfactorio cumpliendo todos los requisitos iniciales y fomenta la aplicación del reciclaje para conseguir herramientas de prototipado rápido como es la impresión 3D. Impresora 3D de resina por estereolitografía ix ÍNDICE Resum ...................................................................................................................................... I Resumen ................................................................................................................................. II Abstract ................................................................................................................................. III Agradecimientos ..................................................................................................................... V Glosario ................................................................................................................................ VII Índice ..................................................................................................................................... IX Capítulo 1: Prefacio ................................................................................................................. 1 1.1. Origen del trabajo ............................................................................................................... 1 1.2. Motivación .......................................................................................................................... 1 1.3. Requerimientos previos...................................................................................................... 1 Capítulo 2: Introducción .......................................................................................................... 3 2.1. Objetivos del trabajo .......................................................................................................... 3 2.2. Alcance del trabajo ............................................................................................................. 4 Capítulo 3: Estado del arte ....................................................................................................... 5 3.1. Impresión 3D ...................................................................................................................... 5 3.1.1.SLA ............................................................................................................................. 6 3.1.2.DLP ............................................................................................................................. 6 3.1.3.SLS .............................................................................................................................. 7 3.1.4.FDM ........................................................................................................................... 8 3.1.5.Elección del tipo de impresora para hacer el prototipo ............................................ 8 3.2. Tipos de resina .................................................................................................................... 9 3.2.1.¿Qué es una resina fotosensible? .............................................................................. 9 3.2.2.Tipos de resinas según su material .......................................................................... 12 3.2.3.Tipos de resina según su aplicación ........................................................................ 20 3.2.4.Curación ................................................................................................................... 22 3.2.5.Elección de la resina .................................................................................................. 8 3.3. Actualidad de la fabricación aditiva con resina fotosensible ........................................... 22 3.3.1. Impresosas existentes ............................................................................................ 22 3.3.2. Software disponible ................................................................................................ 32 3.3.3. Hardware disponible .............................................................................................. 37 3.3.4. Elección de componentes ...................................................................................... 44 Memoria x 3.4. Elementos necesarios para la impresora ......................................................................... 45 3.4.1.Fuente de iluminación............................................................................................. 45 3.4.2.Pantalla LCD ............................................................................................................ 45 3.4.3.Electrónica de control ............................................................................................. 45 3.4.4.Electrónica de potencia ........................................................................................... 49 3.4.5.Bastidor ................................................................................................................... 50 3.4.6.Elmentos móviles .................................................................................................... 51 Capítulo 4: Materiales y selección ........................................................................................... 54 4.1. Lista de materiales ........................................................................................................... 54 4.2. Criterios de selección ....................................................................................................... 54 Capítulo 5: Dimensionado y cálculos ....................................................................................... 57 5.1. Dimensionado del conjunto móvil ................................................................................... 57 5.2. Dimensionado de la piscina de resina .............................................................................. 57 5.3. Dimensionado del sistema de luz..................................................................................... 58 Capítulo 6: Manufactura y montaje ......................................................................................... 59 6.1. Programación ................................................................................................................... 59 6.1.1. Proceso de imprimir ............................................................................................... 59 6.1.2. Algoritmo de la programación ............................................................................... 59 6.2. Cableado .......................................................................................................................... 62 6.3. Montaje de la estructura ................................................................................................. 65 6.3.1. Manual de montaje del bastidor ............................................................................ 65 6.3.2. Manual del montaje del ascensor .......................................................................... 67 6.3.3. Manual de montaje del conjunto ........................................................................... 68 6.3.4. Montaje en taller.................................................................................................... 69 6.3.5. Inclusión del soporte del motor ............................................................................. 72 6.3.6. Inclusión de las barras calibradas y husillo ............................................................ 72 Capítulo 7: Estudio medioambiental ....................................................................................... 59 Capítulo 8: Viabilidad económica ............................................................................................ 59 Conclusiones .......................................................................................................................... 81 Bibliografía ............................................................................................................................. 83 Impresora 3D de resina por estereolitografía 1 CAPÍTULO 1. PREFACIO 1.1. Origen del trabajo La proliferación de la impresión 3D es una realidad, aunque hay muchos tipos de impresoras en el mercado, aún son muy caras, o simplemente no tiene la calidad de impresión adecuada para un trabajo profesional. Este trabajo pretende modelar una impresora 3D DLP de bajo coste para que se difunda la variante de la impresión 3D que usa la estereolitografía de resina fotosensible y que da como resultado piezas con alta calidad en los detalles. 1.2. Motivación La tecnología avanza a pasos gigantescos y en la actualidad uno de los aspectos más novedosos, más estudiados e incluso valorados es la fabricación aditiva y el prototipado rápido. La impresión 3D con resina fotosensible consigue resultados más óptimos que la impresión por deposición de plástico fundido, siendo utilizada incluso a nivel de joyería, medicina y salud dental. Realizar este proyecto, con un coste muy bajo y asequible para todo el mundo, facilita el acceso a impresoras 3D de alta resolución. Por otra parte, se realizará el trabajo tratando de respetar al máximo posible el medio ambiente, tratando de aprovechar piezas y partes que fueran a ser descartadas de otro modo, reutilizando estos materiales antes de que fueran reciclados o descartados, reduciendo el coste de las piezas. 1.3. Requerimientos previos El diseño de esta impresora requerirá conocimientos de programación de microcontroladores y la regulación y control del sistema que se vaya a construir. Por otro lado, también es necesario estudiar la robustez de la estructura de bastidor y conocimientos de herramientas CAD para poder hacer planos, vistas explosionadas y listas de materiales, como el Memoria 2 programa Solidworks, para preparar un diseño que sea apto para los propósitos de este trabajo, estudiando los materiales que puedan usarse. Y finalmente un requisito indispensable es que se diseñe la impresora usando materiales reciclados, tanto como sea posible. Impresora 3D de resina por estereolitografía 3 CAPÍTULO 2. INTRODUCCIÓN Este proyecto consiste en el estudio y diseño de un prototipo de una impresora 3D DLP, realizado con: objetos reciclados o reutilizados, barras de metal, kit para impresoras 3D, una Raspberry Pi 2 como controlador, un motor paso a paso y su driver de control. El resultado es una impresora simple de construir, potente y eficaz. Para empezar a diseñar el modelo es importante conocer conceptos previos como: el funcionamiento de estas impresoras, el estado del arte para saber que proyectos se pueden encontrar actualmente en el mercado, la forma que tienen y los diseños open-source. Obtenido el concepto de la impresora, se hará un diseño para probar su viabilidad y modificarlo hasta llegar a un modelo definitivo. Los cálculos más importantes serán el cálculo de tiempo que debe curar la resina y el ancho de la capa que va a curar, ya que si no se controlan bien estos parámetros a la hora de la impresión puede ser desastroso y probablemente solo imprimiría objetos amorfos. Como punto inicial, se procederá al montaje de todos los componentes con los diseños definitivos, obteniendo así el prototipo de la impresora, se harán las pruebas para comprobar su funcionamiento básico y se calcularán de los tiempos de curado y del grosor de la capa de resina. Se realizarán un conjunto de experimentos para obtener el mejor proceso y con ello se elaborará un manual para detallar los resultados y mostrar los pasos de montaje. Finalmente se estimará el coste de producción de la impresora a través del precio de material, el de los componentes y el tiempo de manufacturación. Se estimará un precio de venta al público para evaluar la viabilidad del proyecto comparando con el precio de similares impresoras comerciales. 2.1. Objetivos del trabajo El principal objetivo del trabajo consiste en diseñar una impresora 3D de resina fotosensible para facilitar la difusión de esta disciplina de fabricación aditiva. Otro objetivo es la reducción de costes de materiales necesarios para la fabricación de la impresora. Así como optimizar el ciclo de trabajo en la impresión para mejorar el rendimiento. Memoria 4 Se diseñarán los experimentos necesarios para la puesta en marcha de la impresora para que, posteriormente a este proyecto, otra persona pueda retomar el proyecto y pueda fabricar y mejorar la impresora. 2.2. Alcance del trabajo El presente trabajo plantea una impresora primitiva, aunque funcional, que posteriormente podrá ser mejorada en todos sus aspectos por futuros alumnos o lectores al ser de código libre y con material normalizado o estándar. Se estudiará la curación de resina mediante luz visible a través de un monitor de ordenador reciclado, sin trabajar la luz ultravioleta o el láser dirigido mediante espejos. La impresión se realizará en sentido ascendente, aun existiendo la posibilidad de hacer un sistema de impresión descendente. Los puntos que se desarrollaran durante este proyecto son: · Diseño de la impresora completa: estructura, programación y sistema eléctrico. · Fabricación del prototipo con un kit de impresoras y barras de metal. · Re-ingeniería para mejorar y optimizar el CAD y su prototipado. · Cálculo de tiempos para imprimir. · Cálculo de parámetros de la estructura. · Montaje del prototipo y sus componentes. · Pruebas de comportamiento para la calibración. · Estudio de viabilidad económica. · Estudio medioambiental. · Realización de una hoja del proceso completo seguido en el laboratorio. · Creación de planos. · Conclusiones. Impresora 3D de resina por estereolitografía 5 CAPÍTULO 3. ESTADO DEL ARTE Antes de empezar el proyecto se debe realizar una revisión del estado del arte actual, que asegure que la idea escogida es algo innovadora y que podría incluirse en el mercado. En esta parte se estudiará el campo de las impresoras 3D en el mercado y los proyectos open-source que existen en las redes, las diferencias que se pueden encontrar entre las impresoras y entre los tipos de resinas disponibles. 3.1. Impresión 3D La impresión de piezas 3D es un grupo de tecnologías de fabricación por adición donde un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. Las impresoras 3D son más rápidas, más baratas y más fáciles de usar que otras tecnologías existentes de fabricación por adición, aunque la calidad de la impresión se ve afectada por estas características. Las impresoras 3D ofrecen la capacidad de imprimir partes y objetos con distintas propiedades físicas y mecánicas, en función de los materiales de adicción. Las tecnologías avanzadas de impresión 3D, pueden ofrecer modelos que pueden servir como prototipos de un producto. Desde el 2003 se ha experimentado un gran crecimiento en la venta de impresoras 3D debido a la reducción de su coste. Esta tecnología es usada en una gran diversidad de campos, tales como: joyería, calzado, diseño industrial, arquitectura, ingeniería, construcción, automoción, sector aeroespacial, industrial, sector médico, educación, sistemas de información geográfica, ingeniería civil y muchos otros. El diseño se lleva a cabo por software de modelado espacial, donde el objeto tridimensional se encuentra en secciones digitales para que la máquina las pueda utilizar sucesivamente como guía para la impresión. [1] Existen varios tipos de impresora 3D. Los más conocidos o relevantes son los enunciados en las siguientes páginas. En general el proceso de impresión es el mismo: crear una capa de material, modificar la profundidad de trabajo, crear una nueva capa, y así sucesivamente hasta terminar la pieza. Memoria 6 3.1.1. SLA Basado en un haz láser que provoca la reacción de resinas fotopoliméricas, es el reconocido como el primer proceso de impresión 3D, capaz de hacer piezas bastante precisas. Se emite un haz de láser en dos ejes (XY) de modo que se dibuja la forma de la capa de material que se desea imprimir en la zona superficial de la resina. Una vez impresa la capa en proceso, se hunde ligeramente el modelo en una piscina de resina de modo que la próxima capa puede ser dibujada. Se repite el proceso hasta que la figura está terminada. [2] Figura 3.1. Impresora 3D FDM en funcionamiento. [3] Debido a las limitaciones estructurales de las piezas, es posible que algunas de las zonas puedan requerir refuerzos en la estructura que luego deban ser eliminados manualmente. [3] Para permitir la completa curación de la resina es necesario también someterla a un baño de luz preferiblemente ultravioleta. [2] 3.1.2. DLP La impresión por procesado de luz directa (del inglés Direct Light Processing - DLP) consiste en enviar un haz de luz a toda una zona de impresión simultáneamente en vez de seguir una ruta como en la SLA. Esta luz requiere proyectarse durante un espacio de tiempo determinado para conseguir una curación de resina que cumpla con unas determinadas especificaciones de espesor. Para poder seleccionar las zonas de la muestra de resina que se deben curar y las que permanecen intactas se aplica un filtro intermedio mediante una pantalla LCD o similar para conseguir proyectar una imagen sobre la resina en vez de hacer un barrido sobre ella. [3] Una de las diferencias principales es que mientras que en los sistemas que funcionan mediante la SLA se provoca la curación de la capa superior de la piscina de resina, en la DLP se cura la capa inferior, de modo que el proceso de impresión podría decirse que es inverso. En vez de imprimir la pieza mientras Impresora 3D de resina por estereolitografía 7 ésta se sumerge en una piscina de resina, la pieza se va generando mientras brota de una cubeta de resina. Ésta es la principal ventaja respecto a la SLA y a su vez el mayor inconveniente. [2] Como la pieza se crea sobre la capa inferior de la resina y luego asciende quedando en contacto con el aire, no es necesaria una gran cantidad de resina para hacer el proceso, de modo que se reducen las mermas. En contrapartida, como hay que levantar la pieza, el soporte debe poder cargar con el peso, tanto a nivel estructural como motriz; se debe tener en cuenta que la pieza quedará en suspensión y que la resistencia a la tracción de la resina será limitada hasta que ésta haya curado por completo. [2][3] Figura 3.2. Principio de funcionamiento del DLP. [2] 3.1.3. SLS El Sinterizado Láser Selectivo (SLS) permite la fusión selectiva de materiales tales como el acero y otros metales, permitiendo hacer algunos tipos de pieza que pierden su utilidad al ser fabricadas en plástico (por ejemplo, en aplicaciones de matricería). Es tecnología muy precisa y avanzada, aunque también resulta bastante cara al necesitar mucha energía para poder fundir el metal. [4] Figura 3.3. Principio de funcionamiento del SLS [2] Memoria 8 3.1.4. FDM Muy popularizada actualmente, en la mayoría de centros universitarios politécnicos hay al menos un departamento que tiene una máquina de FDM debido a su carácter económico y personalizable con facilidad. El material de fundición es también barato y eso ha permitido una popularización masiva. No obstante, la composición del material de consumo no le permite una resolución tan buena como pueda obtenerse mediante los procesos anteriormente expuestos, y en muchos casos las piezas fabricadas mediante este método no pueden ser usadas más allá de fines de prototipado rápido. [3] Figura 3.4. Impresora 3D FDM en funcionamiento. [3] En cualquier caso, la abundancia de estas impresoras es un factor a tener en cuenta a la hora de crear cualquier tipo de máquina, ya que determinadas piezas sí pueden imprimirse sin una tolerancia demasiado exigente de modo que sirvan para las funciones que no requieran una alta precisión. 3.1.5. Elección del tipo de impresora para hacer el prototipo Comparativamente las máquinas anteriormente enunciadas son muy aptas para hacer un Trabajo de Final de Grado, pero el objetivo es ayudar a difundir las impresoras de resina fotosensible, descartando las impresoras SLS y FDM. Por otra parte, para poder ceñir el trabajo al objetivo de ser maquinaria sostenible y que reutilice materiales o los tome reciclables, debe ser fácil el encontrar los distintos componentes, dejando el láser o los espejos deformables fuera de lugar. Por lo tanto, la impresora que será objeto de estudio será la de Procesado de Luz Directa (DLP). Impresora 3D de resina por estereolitografía 15 Figura 3.8. Módulo de Young y elasticidad de las resinas. [8] En la figura 3.8. se compara otra vez 4 tipos de resina de ingeniería, por una parte, el módulo de tracción (el cual también se encuentra en la figura 3.7 con otros 4 tipos de resina), pero añadiendo la resina flexible, la cual tiene un módulo de tracción extremadamente bajo, en cambio tiene una elongación mucho mayor que las demás, triplicando éstas. Figura 3.9. Alargamiento e impacto IZOD de las diferentes resinas. [8] Memoria 16 En la figura 3.9. se comparan 4 tipos de resina, por una parte, la elongación, la cual se ha visto que salvo el caso de la resina flexible en las demás este parámetro es muy bajo. Por otra parte, el impacto IZOD, donde se observa que la resina duradera supera por mucho a las otras resinas. Figura 3.10. Comparación entre las resinas de ingeniería. [8] En la figura 3.10. se observa un gráfico donde se puede resumir todas las anteriores figuras, se observa claramente el punto fuerte de cada una de las resinas, sabiendo las características de cada resina se podrá elegir correctamente cada resina para su uso óptimo dentro del campo de la ingeniería. · RESINAS DE JOYERÍA o La resina castable Está diseñada para capturar detalles precisos y superficies lisas, se quema de forma limpia sin cenizas o residuos, lo que permite a joyeros y casas de fundición ir directamente desde el diseño digital a una impresión en 3D adecuada para la fundición de inversión directa. o Resina estándar gris. Esta resina muestra detalles excepcionalmente bien, lo que la hace ideal para el prototipado de joyas rápido y rentable. Es suficientemente fuerte como para que el personal pueda manejarlo sin temor. Impresora 3D de resina por estereolitografía 17 · RESINAS DENTALES Estas ayudan a la rápida manufactura de productos dentales, incluyendo guías de cirugía y moldes para ortodoncia. o Resina de modelo dental Diseñada para modelos de coronas y puentes con moldes extraíbles, es una resina de alta precisión, imprime márgenes con una nitidez de ±35 micras. Tiene un acabado superficial liso y mate y un color similar al yeso que facilita el cambio a modelos digitales en la producción. Figura 3.11. Objeto 3D con marcas de la precisión del modelo en código de colores. [8] En la figura 3.11. se observa la precisión que se puede obtener con la resina de modelo dental, en comparación de otras resinas o de otras tecnologías de impresión 3D esta precisión es mucho mayor. Tabla 3.1. Propiedades de la resina dental. [8] Propiedad Valor Método Resistencia a la tracción 61 MPa ASTM D 638 -10 Módulo de Young 2.7 GPa ASTM D 63 8-10 Memoria 18 En la tabla 3.1. se encuentran las propiedades especiales de la resina dental. o Resina dental SG Se trata de una resina biocompatible de clase 1, auto lavable, está diseñada para imprimir guías quirúrgicas precisas y dispositivos similares. Se usa en miles de cirugías de implantes actualmente. En la siguiente figura se observa un mapa de un escaneo 3D de una pieza quirúrgica solapada con el modelo original. También el mapa de precisión de la resina dental SG, la cual se puede ver que puede tener un error de solo 50 micras, el cual es casi imperceptible. Figura 3.12. Mapa de precisión de la resina dental SG. [8] Elongación 5% ASTM D 638 -10 Módulo de flexión 2.5 GPa ASTM C 790 -10 Tensión flexura 95.8 MPa ASTM D 790 -15 Temperatura de deflexión ≥ 55.9C ASTM D 648 -07 Impresora 3D de resina por estereolitografía 19 Tabla 3.2. Propiedades de la resina dental SG. [8] Propiedad Valor Método Dureza ≥ 80D ISO 868:2003 Fuerza flexible ≥ 50MPa ISO 20795 -1:2013 Módulo de flexión ≥ 1500MPa ISO 20795 -1:2013 En la tabla se observa las propiedades de la resina dental SG. o Resina dental LT clear Es una resina biocompatible, con una gran resistencia a la fractura y al desgaste. Es ideal para férulas, retenedores y otros aparatos de ortodoncia. Tiene un color claro y pulimentos para una alta transparencia óptica. · RESINA CERÁMICA Este material experimental produce impresiones post-curados con una estética distintiva, con apariencia de cerámica. Después de la cocción los estampados se convierten en piezas de cerámica. Figura 3.13. Tiempo de cocción de la resina cerámica. [8] Memoria 20 3.2.4. Curación El funcionamiento de la impresora 3D DLP requiere que la resina pueda endurecerse con una luz que pueda ser fácil de obtener, como es la visible. Una fuente de luz ultravioleta también sería aceptable para el objetivo de este trabajo, aunque preferentemente se evitará debido a la complicación que podría suponer trabajar con longitudes de onda más cortas si puede trabajarse con longitudes visibles. Figura 3.14. Espectro electromagnético correspondiente a la luz visible. [9] Las resinas pueden curar bajo la influencia de la luz visible, que es la franja que se puede observar en la Figura 3.14, si quedan expuestas el tiempo suficiente, así que es un factor decisivo para tener en cuenta en la elección de la resina para hacer las pruebas de la impresora. 3.2.5. Elección de la resina Dada la novedad de los productos, hay pocos proveedores que sirvan resina a España. El proveedor elegido para las primeras pruebas de curación y de cara al trabajo en conjunto es DomoTek, con sede en Guipúzcoa, proveedor de la gama de resinas FunToDo de distintos tipos, tanto de resinas estándares como de ingeniería o de ocio, cuyas características permiten la experimentación con distintos tipos de luz y material y el desarrollo del trabajo. [10] La resina está compuesta de tres elementos, el foto-iniciador, el monómero y el foto-inhibidor. El fotoiniciador expuesto a la luz hace que el monómero se endurezca, mientras que el foto-inhibidor previene que cure demasiado. Las resinas FunToDo comparten las siguientes características según el fabricante: La vida útil de la resina es de 1 año. Debe conservarse entre 10ºC y 25ºC. Un excesivo calor polimerizará la resina. Con 2500-3000 lúmenes una capa de 75 micras tarda de 2 a 4 segundos en curar. Impresora 3D de resina por estereolitografía 21 Para hacer las pruebas y poder comprobar el funcionamiento de la impresora y el comportamiento de la resina, se compró al proveedor un conjunto de muestras de resina que contiene varios tipos para tener más material con el que trabajar a un precio reducido. Las resinas obtenidas son las que siguen: STANDARD BLEND Figura 3.15. Resina Standard Blend. [10] Es una resina de tipo estándar, para múltiples propósitos, la resina completamente curada tiene una dureza de 35 D. Esta resina se tuvo en consideración y es la que se ha decidido usar debido a que es la más rentable para la impresión de objetos cotidianos y no se necesita ninguna propiedad específica para las pruebas. SNOW WHITE Figura 3.16. Resina Snow White. [10] Es una resina de tipo dental, ideal para buscar un gran realismo visual en las impresiones. Por defecto imprime en un blanco impoluto, es ideal para maquetas arquitectónicas o prótesis dentales. Esta resina se puede mezclar con pigmentos para obtener el color que se desee, que también se incluye n en el lote. La resina una vez curada completamente tiene una dureza de 83 D. Esta resina s e tuvo en cuenta debido a que se puede obtener el color deseado y se puede experimentar con ello. INDUSTRIAL BLEND La Industrial Blend es una resina de ingeniería extra dura que mantiene su integridad estructural incluso cuando es expuesta a temperaturas extremas (de -45ºC hasta 225 ºC). Memoria 22 Figura 3.17. Resina Industrial Blend. [10] Debido a estas propiedades es perfecta para la vulcanización de las piezas impresas. La resina una vez curada completamente tiene una dureza de 75 D. Esta resina se tuvo en cuenta ya que al ser estudiantes de ingeniería se encontró adecuado usar este tipo. 3.3. Actualidad de la fabricación aditiva con resina fotosensible Actualmente hay un gran revuelo con la impresión 3D y la fabricación aditiva, pero realmente puede diferenciarse de los productos que son exclusivos de impresión 3D (impresoras en sí mismas) y de todos los demás productos y materiales que pueden usarse con otros fines sin necesidad de ser aplicados a la tecnología aditiva. 3.3.1. Impresoras existentes Existen impresoras comerciales que pueden adquirirse simplemente pagando por ellas, pero también la comunidad ha trabajado en sus propios prototipos y diseños abiertos que cualquiera puede descargarse de la red y construirse para sí mismo. He aquí la recopilación de la distinta maquinaria que puede hallarse en el mercado actual y a través de la red. En el mercado ONO ONO es la primera impresora 3D para Smart - phones. Es una impresora 3D DLP que usa la pantalla del móvil para enviar la luz. Este proyecto se hizo para poder hacer accesible una impresora 3D para todo el mundo, ya que es de bajo coste. Es muy precisa al tener una resolución en el eje X e Y de 42 micras y en el eje Z de 50 m icras. Es muy versátil, ya que trabaja tanto para iOS como para Android, también está diseñada para ajustarse a cualquier Impresora 3D de resina por estereolitografía 23 Figura 3.18. Interface, ONO y resinas. [11] Figura 3.19. Interface, ONO y resinas. [11] pantalla, y gracias a su reducido tamaño y peso, es ideal para trabajar en cualquier sitio. Es simple, ya que lleva consigo una interface de usuario muy intuitiva. [11] - 180 x 128 x 185 mm - 780 gr - Puede construir hasta un volumen de 72x125x52 mm. - Para teléfonos hasta 5,9 pulgadas. - Trabaja con mucha diversidad de resinas (firme, flexible, muy dura, para detalles, de todos los colores…). - Precio de 100 dólares. Memoria 24 Libres (de código abierto) The Form 2 La Form 2 representa la última generación en impresoras 3D de resina. Hecha por Formlabs. - Cámara de 145 x 145 x 175 mm - Wi-Fi - Sistema de escaneo en cada capa. - Aplicación móvil. - Precio de $ 3.499 USD. [12] The Nobel Hecha por XYZprinting, uno de los vendedores líderes en impresoras 3D. - Cámara de 128 x 128 x 200 mm - Mecanismo de llenado inteligente. - USB - Precio de $1.499 USD [12] Impresora 3D de resina por estereolitografía 31 Junior Veloso Este proyecto hecho por un usuario de Singapur que ha producido una impresora casera. - Utiliza láser para curar la resina. [17] Dan Beaven Este proyecto hecho por Dan Beaven, siguiendo instrucciones de la primera impresora DLP casera que se ha visto anteriormente. Este modelo tiene algunas diferencias con la anterior. - Usa un proyector DLP. [18] Memoria 32 Khwelling Esta impresora está hecha por otro usuario de la red, inspirado por el proyecto de Oliverira Jose y el instructables de Tristram Budel, que ya se ha comentado. - Se cura la resina mediante proyector DLP. - Basado en Arduino. [19] Little Dipper Hecha por Marshall Peck, un usuario de internet. - Cura la resina mediante un proyector DLP. - Simple, - Modificable. - Rápid o de montar, aproximadamente una tarde. - Usa Ramps 1.4 [20] 3.3.2. Software disponible Para realizar una pieza 3D con esta tecnología es necesario dividir la pieza en un conjunto de capas, por ello se debe convertir el sólido en 3D en un seguido de mapas de bits los cuales contengan todas las capas del sólido. Pueden variar en función de la complejidad o tamaño de la pieza. Para poder generar las imágenes en capas de un objeto 3D algunos programas aceptan los archivos .stl generados por un programa CAD estándar y lo devuelven en un archivo .zip que contiene las imágenes Impresora 3D de resina por estereolitografía 33 de cada capa de dicho objeto. Debido a la complejidad de la programación, ya que se debe dividir por elementos finitos, se elegirá uno de los programas open-source existentes que se explican a continuación para la realización de las capas. 3.3.2.1. Slic3r Este programa nació en 2011 a manos de la comunidad de RepRap que querían hacer una herramienta flexible y abierta. Slic3r es una herramienta usada para convertir un modelo digital 3D en instrucciones para la impresora 3D. El programa corta el modelo en capas horizontales, genera trayectorias de herramientas y calcula la cantidad de material que se usará. [21] Este programa tiene las siguientes características: · Open-source. · Compatible con múltiples plataformas: iOS, Windows o Linux. · Cuenta con una gran comunidad para ayudar. · Robusto. · Modular. · Muy potente. La siguiente imagen muestra una figura 3D procesada en este programa. Figura 3.20. Interface del usuario de Slic3r. [21] Memoria 34 3.3.2.2. NanoDLP NanoDLP es un programa para el control del software para impresoras 3D SLA/DLP. Está disponible para Raspberry Pi, Windows y Linux. · No tiene retraso en Raspberry Pi. · Un slicer con muchas opciones. · Compatible con un amplio rango de plataformas y hardware. Es fácilmente accesible conectando la Raspberry Pi mediante el navegador. Acepta ficheros STL; SVG, SLC o PNG, como salida envía directamente las imágenes por HDMI para la Raspberry Pi. Este programa presenta una gran cantidad de ventajas en cuanto a calidad, ya que es para impresiones de alta calidad con la posibilidad de una alta precisión. La interfaz de usuario que se muestra en la siguiente imagen muestra que no es muy intuitivo en su manejo. [22] Figura 3.21. Interfaz de usuario del programa NanoDLP. [22] 3.3.2.3. Monkeyprint Otro programa utilizado para una impresora DLP es el monkeyprint, un software open-source. Es un programa para imprimir que se puede encontrar en Github. Hecho en Python. Como se observa en la figura siguiente, se tiene muchas opciones para la impresión, así como el tamaño que se quiere, el grosor de la capa y la vista previa del objeto a imprimir. [23] Impresora 3D de resina por estereolitografía 35 Figura 3.22. Interface de MonkeyPrint [23] 3.3.2.4. Matt Keeter DLP slicer Hecho por un equipo de Formlabs, una empresa dedicada a la impresión 3D nombrada anteriormente. Se realizó este programa como parte de un proyecto del creador, que estaba haciendo una impresora 3D DLP. [24] · No se debe instalar, se abre con el navegador, esto siempre es mejor, ya que de esta forma se puede acceder a él en todo momento sin complicaciones. · Interface muy intuitiva y fácil de hacer funcionar. · Se puede elegir el grosor de la capa. · Se puede ver una vista previa de las capas. · Se puede rotar el sólido. · Este programa es open-source, por lo tanto, se puede acceder a él de forma gratuita. Cómo se hace funcionar: Al entrar a la página web se observa el área donde se encontrará el sólido y su configuración, seguido de una explicación del programa, tal como se muestra en la siguiente figura. Memoria 36 Figura 3.23. Interfaz inicial del Matt Keeter DLP slicer. [24] Una vez se ha entrado en la página se debe cargar el archivo que se desea imprimir y se podrá observar una vista previa del sólido con los siguientes elementos. Figura 3.24. Matt Keeter DLP Slicer con un archivo cargado. [24] Puesta en marcha para imprimir 1) Apartado para cargar el archivo deseado. 2) Escala de la impresión. 3) Rotación del sólido. 4) Grosor deseado de la capa. 5) Botón para hacer las capas. 6) Barra para mover la capa seleccionada. 7) Vista previa del sólido en el cual se ve en blanco la capa seleccionada en la barra inferior. Impresora 3D de resina por estereolitografía 37 3.3.2.5. Elección del software para dividir las capas: Se ha decidido usar el DLP slice de Matt Keeter debido a su facilidad de uso, ya que si el objetivo de este proyecto es ayudar a difundir este tipo de impresora se considera que la mejor opción será la más fácil y económicamente accesible, es decir, que sea libre. 3.3.3. Hardware disponible 3.3.3.1. Pantallas LCD Es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color colocados delante de una fuente de luz. Se cuenta con las siguientes 3 pantallas distintas, de las cuales 2 eran del mismo modelo, para la experimentación en este proyecto: Yakumo TFT Samsung Syncmaster Imagen Marca Yakumo TFT Samsung Syncmaster 152v Resolución 1440 x 900 1024 x 768 Luminancia 300 cd/m2 250 cd/m2 Frecuenci a 50 -60 Hz 50 -60 Hz Potencia 45 W 32 W Contraste 850:1 350:1 Memoria 38 peso 6,12 kg 3,5 kg Tamaño 19 pulgadas 15 pulgadas Dimensiones 52,8 x 49 x 14,8 cm 13,9 x 5,9 x 13,6 in 3.3.3.2. Raspberry Pi La Raspberry Pi es un ordenador del tamaño de una tarjeta de crédito que cuesta alrededor de 30 euros. Fue diseñada para enseñar a la gente joven como programar y es capaz de hacer cosas increíbles. Hay muchas placas distintas de Raspberry Pi, las cuales se pueden observar en la siguiente figura y la comparativa entre ellas. Figura 3.25. Comparativa de los distintos modelos de Raspberry Pi disponibles actualmente. La Raspberry Pi usada funciona con Linux, un sistema operativo libre, éste se guarda en una tarjeta SD de memoria, al igual que en una cámara digital. Se alimenta con un cargador USB, al igual que un teléfono móvil. Se puede conectar un ratón y un teclado y ponerlo en un televisor o pantalla de ordenador y ya está listo para usar. Impresora 3D de resina por estereolitografía 39 3.3.3.3. Motor paso a paso Un motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de pulsos eléctricos en desplazamientos angulares, por lo cual, un motor paso a paso gira una cantidad de grados dependiendo de sus entradas de control. Esta característica hace estos motores ideales para la construcción de mecanismos en los que se requiere mucha precisión, como en una impresora 3D. Estos motores son diferentes por el hecho de que se pueden mover un paso a la vez por cada pulso que se le aplica en la entrada, el paso puede variar de 1,8⁰ hasta los 90⁰ dependiendo del motor. Estos motores son muy utilizados para indicar la secuencia de giro a través de un microcontrolador. El principio de funcionamiento está basado en un estator construido por varios bobinados en un material ferromagnético y un rotor que puede girar libremente en el estator. Estos bobinados se alimentan uno a continuación del otro y causan un determinado desplazamiento angular que se denomina “paso angular”. [26] Se pueden encontrar tres tipos de motores paso a paso: · De reluctancia variable Este motor no usa un campo magnético permanente por lo que puede rotar sin limitaciones o sin un par de parada. Este motor es menos común, pero se usa en aplicaciones que requieran poco par de fuerza. El estator del motor tiene la forma cilíndrica habitual, habiendo tres devanados separados 120⁰. Si las tres bobinas están conectadas con un terminal común, se trata de un motor de reluctancia variable. El conductor común se conecta habitualmente al borne positivo y las bobinas son alimentadas siguiendo una secuencia consecutiva. Figura 3.26. Motor paso a paso de reluctancia variable Memoria 40 · Motor paso a paso de imán permanente Existen dos tipos de motores de imán permanente. o Unipolares Los motores unipolares tienen 6 cables de salida, 4 que reciben los pulsos que indican la secuencia y duración de los pasos y el resto para la alimentación. Las secuencias se pueden dividir en 3: Secuencia normal Avanza un paso por vez. Alto torque de paso y retención . Paso completo Se activa solo una bobina a la vez. Funcionamiento más suave. Torque de paso y retención menor. Impresora 3D de resina por estereolitografía 47 · Motor paso a paso El motor paso a paso usado en este proyecto es el modelo 17HS4401, es un motor paso a paso híbrido de 2 fases. [26] Figura 3.29. Modelo del motor [26] Las especificaciones necesarias para la programación de este motor son: Paso 1,8⁰ Número de cables 4 · Driver del motor El driver usado en este proyecto es del fabricante Pololu, se trata del driver DRV8825 para motores paso a paso, más concretamente sirve para los motores bipolares. [27] Memoria 48 Figura 3.30. Driver DRV8825 [27] Este driver cuenta con una limitación de corriente ajustable, protección contra sobrecorriente y sobretemperatura. Sus características más importantes son las siguientes: Resolución de paso -Paso completo - Medio paso - 1/4 de paso - 1/8 de paso - 1/16 de paso 1/32 de paso Tensión de alimentación 8,2 V hasta 45 V Máxima intensidad 1,2 A por fase Tamaño clavijas 0,1 pulgadas Impresora 3D de resina por estereolitografía 49 En la información del driver se puede encontrar la mínima conexión que necesita el driver para funcionar. Figura 3.31. Diagrama de conexión mínima [27] 3.4.4. Electrónica de potencia · Fuente de alimentación En esta parte del proyecto se usan 2 fuentes de alimentación, una para el motor de 12 V y otra para la raspberry de 5 V. Figura 3.32. Fuente de alimentación para la Raspberry y para el motor Memoria 50 3.4.5. Bastidor El material se sacó de restos de producción y retales, aunque podría haberse comprado en un Leroy Merlín. El coste total de las piezas usadas en el bastidor se detallará en el apartado de presupuesto, en caso de optar por la compra del material. A efectos de viabilidad se ha estudiado la capacidad de las estructuras de aguantar sin apenas deformaciones (<0.1mm) ni tensiones (<1GPa) que pudieran comprometer su integridad bajo una carga de impresión de 10N, obteniéndose los resultados que se muestran en las imágenes Figura 3.33. Deformación de la estructura de acero a escala aumentada Impresora 3D de resina por estereolitografía 51 Figura 3.34. Tensiones según Von Mises en la estructura 3.4.6. Elementos móviles Exceptuando el motor paso a paso que ya se ha detallado anteriormente, los elementos que permiten el movimiento de la plataforma de ascenso son los siguientes: · Unión elástica · Husillo · Rodamientos (con soporte) · Guías calibradas (con soporte) · Rodamientos lineales · Tuerca del husillo · Unión entre rodamientos lineales · Ménsula de la plataforma 3.4.6.1. Unión elástica Permite la unión entre el motor y el husillo, el eje del motor de 5mm se introduce por un lado y se fija con tornillos prisioneros. Por el otro lado se acomoda en el husillo de 8mm y se fija igualmente. La Memoria 52 unión tiene un corte helicoidal que permite que este acoplamiento doble con facilidad, permitiendo pequeñas desviaciones entre los ejes, tanto angulares como ortogonales. 3.4.6.2. Husillo Con un paso de 2mm y diámetro de 8mm resulta una opción ligera para el trabajo que debe hacerse y muy adecuada, ya que el paso del husillo combinado con la precisión del motor permite hacer con un cálculo rápido el avance que hay por paso, siendo éste una centésima de milímetro como se muestra en la siguiente ecuación: 360º = 2 !! 1,8º = " !! → " = 1,8º · 2 !! 360º =3,6 !! 360 = 0,01 !! (Eq. 0.1) Esto permite un cálculo muy sencillo, ya que como un paso del motor equivale a una centésima, puede pedirse la precisión requerida sin tener que buscar equivalencias, de modo que se permite una programación mucho más intuitiva. 3.4.6.3. Rodamientos El husillo se sostiene en posición gracias a unos rodamientos radiales de bolas que le permiten girar, pero no deslizarse, ya que van equipados con unos tornillos prisioneros que limitan el desplazamiento axial. El soporte de los rodamientos incorpora dos agujeros para la fijación del mismo en el chasis. 3.4.6.3. Guías calibradas Para evitar el giro de los elementos móviles causado por el movimiento del husillo se soporta todo el conjunto sobre unas guías de acero calibrado que absorben las componentes de movimiento tangenciales de modo que todo se desplazará linealmente en el sentido en el que se haya diseñado. Las guías van sujetas con unos soportes con dos agujeros para fijarlos al chasis y un tornillo que permite una acción de pinza del soporte sobre la barra. 3.4.6.4. Rodamientos lineales Se deslizan a lo largo de la guía calibrada, permitiendo el movimiento axial, pero ninguno radial. Tienen 4 carriles de bolas que permiten su funcionamiento de forma que se deslizan suavemente a lo largo de los ejes. Llevan fijada la plataforma de ascenso para la impresión de resina. 3.4.6.5. Tuerca del husillo Sobre el husillo hay instalada una tuerca de latón que debidamente fijada sobre la plataforma de ascenso se desplaza sólo en la dirección del eje del husillo, tanto en sentido ascendente como Impresora 3D de resina por estereolitografía 53 descendente. En su diseño hay cuatro agujeros que permiten su fácil colocación en el conjunto móvil, de modo que cumpla con su cometido y pueda separarse de la plataforma para su mantenimiento. 3.4.6.6. Unión entre rodamientos lineales Al unir los rodamientos lineales se consigue que vayan deslizándose a la misma altura. Si en la unión se fija también la tuerca el efecto será que se desplace todo el conjunto de forma suave y solidaria a lo largo del eje deseado. 3.4.6.7. Ménsula de la plataforma Partiendo de la unión entre los rodamientos debe sobresalir una ménsula que soporte la plataforma de vidrio sobre la que se va a imprimir. Ésta debe sobresalir lo suficiente como para llegar a la piscina de resina y suficiente resistente como para no doblarse bajo el peso de la impresión cuando ésta haya consumido bastante resina, además de tener que soportar su propio peso. Debe permitir el ajuste de la posición de la plataforma de elevación y permitir el desmontaje para sustituirla en caso de que sea necesario, así que deberá llevar unos colisos en ambos ejes, tanto horizontal como vertical. 3.4.6.8. Piscina de resina Puesto que este proyecto trata de ser un proyecto asequible y a su vez respetuoso con el medio ambiente, se ha usado un recipiente de vidrio antes usado para el almacenaje temporal de alimentos cubierto en su interior con una película de polietileno que impide la adherencia de la resina. Se ha buscado la opción que más se acercaba a las especificaciones necesarias de la piscina que se describe en el apartado 5.2. Memoria 54 CAPÍTULO 4. MATERIALES Y SELECCIÓN 4.1. Lista de materiales Para la construcción del prototipo que puede apreciarse en la Figura 4.1 se ha necesitado el material listado en la Tabla 4.1. Figura 4.1. Prototipo construido Tabla 4.1: Lista de material del prototipo de impresora Número de referencia Nombre Cantidad 1 Base de acero 1.1 Perfil en L - Soporte corto 2 1.2 Perfil en L - Soporte largo 1 1.3 Tubo cuadrado - Patas 2 Impresora 3D de resina por estereolitografía 55 1.4 Perfil liso - Soporte trasero 1 1.5 Perfil liso - Soporte motor 2 1.6 Tubo cuadrado - Unión 2 1.7 Perfil en L - Columna ascensor 2 1.8 Grueso del soporte 2 1.9 Soporte para guías 2 2 Pantalla LCD 2.1 Marco inferior de la pantalla 1 2.2 Marco superior de la pantalla 1 2.3 Pantalla LCD 1 2.4 Placa de electrónica de la imagen 1 3 Plataforma para LEDs 1 4 Ascensor 400mm 4.1 Soporte del motor 1 4.2 Motor paso a paso 1 4.3 Acoplamiento flexible 1 4.4 Soporte de rodamientos 2 4.5 Soporte de eje calibrado 4 4.6 Rodamiento del husillo 2 4.7 Husillo de paso 2mm 1 4.8 Barra calibrada D=8mm 2 5 Plataforma elevadora 5.1 Tuerca del husillo 1 5.2 Unión entre rodamientos lineales 1 5.3 Rodamientos lineales 2 5.4 Bajante 1 5.5 Ménsula 1 6 Piscina de resina 1 4.2. Criterios de selección El bastidor elegido es el de acero según se ha mencionado en el apartado anterior. La obtención del material ha sido a través de recogida de restos de producción en distintas fábricas, puntos verdes de recogida de residuos. Podría ser obtenido sencillamente yendo a un comercio relacionado con la ferretería y adquiriendo el material por medio de la compra del mismo. El monitor usado disponía de una tapa trasera con un espacio que, retirando las capas traseras de la pantalla podía permitir el paso de la luz directamente hacia la pantalla LCD manteniendo la estructura de soporte, de modo que aumentaba la seguridad de usarla y disminuía el riesgo de rotura. Memoria 56 De entre los motores disponibles se eligió el presente porque cumplía con el par mínimo necesario para elevar la plataforma elevadora y se ajustaba al criterio de precio mínimo indispensable. El controlador Raspberry se nos cedió por parte del director de este trabajo. Dada la envergadura del mismo, se consideró que sería suficiente para cubrir las necesidades tras compararlo con los demás. La piscina de resina ha sido elegida por ser material fácil de encontrar en un hogar medio o de adquirir en centros de reciclado o tiendas económicas, además de ser de material rígido que pueda sostener el film de polietileno para que la resina cure en la plataforma y no en el fondo de la piscina. Impresora 3D de resina por estereolitografía 63 momento de la programación, ya que si no se conectan correctamente no funcionará. Los pines que se deben conectar se resumen en la siguiente figura: Figura 6.3. Conexiones del driver a la Raspberry Una vez la conexión de la Raspberry con el driver del motor, se alimentan ambos, por una parte, la Raspberry se puede alimentar con un cargador universal de 5 V, como los que usan los dispositivos Android, el driver debe alimentarse con una fuente de 12 V (el voltaje de alimentación del motor), es muy importante, ya que sin esto no va a funcionar, se debe poner un condensador de 100 mF entre el positivo y el negativo de la alimentación. El driver DRV-8825 lleva un potenciómetro para regular la intensidad de salida, después de conectar los elementos se debe comprobar que tiene en la salida la intensidad correcta, ya que si no podría dañarse el motor. La localización del potenciómetro se puede observar en la siguiente figura: Memoria 64 Figura 6.4. Driver DRV-8825, con detalle de la localización del potenciómetro Para calibrar la intensidad de salida que proporcionará el driver se debe aplicar la siguiente fórmula: ••••••• • !í"#$% = &'%( · ) (Eq. 0.1) El voltaje de referencia se mide en la vía que se localiza arriba del potenciómetro, como se puede ver en la figura, buscando al datasheet del motor usado en este proyecto el corriente límite de este se observa que es de 400 mA, por lo tanto, se deberá girar el potenciómetro hasta tener un voltaje de referencia, según la fórmula Eq. 6.1, de 200 mV. Por último, solo queda conectar el motor, los 4 cables del motor irán a los pines B2, B1, A1 y A2. Se debe tener en cuenta que en las B irá una fase y en las A la otra, en el motor seleccionado en este proyecto ya está etiquetado que cable es de cada fase, en caso de no saberlo se conecta un led en un par de cables del motor, si al girar el motor se enciende el led, significa que ese par de cables son de la misma fase. Impresora 3D de resina por estereolitografía 65 Figura 6.5. Esquema de conexión del Driver al motor y a la Raspberry 6.3. Montaje de la estructura El equipo de impresión 3D con resina necesita un montaje que le sirva de soporte a todos sus componentes, tanto a la pantalla y a la fuente luminosa como así también al motor y a la plataforma de elevación. Dado que los elementos móviles necesitan moverse de una forma perfectamente lineal para evitar desplazamientos indeseados, la construcción debe ser precisa y en la medida de lo posible, llevada a cabo con las herramientas especializadas para la construcción de este tipo de elementos y por personal especializado en fabricación mecánica. 6.3.1. Manual de montaje del bastidor Figura 6.6. Primer proceso del montaje del bastidor Memoria 66 Se toma uno de los perfiles en L para empezar el montaje de la estructura. A éste se le suelda uno de los perfiles cuadrados en ángulo recto con ayuda de la escuadra de fijación. A continuación, se añade el otro perfil en L y el otro cuadrado para dejar encuadrado el marco A continuación, y en perpendicular a la estructura ya construida, se sueldan los perfiles mecanizados que harán de soporte de la pantalla. Una vez puestos se unen mediante el otro perfil en L, que debe quedar encajado dentro de las zonas mecanizadas anteriormente. Cuando está listo, se sueldan las patas y se procede a nivelar el conjunto. En este momento se añaden los soportes del motor. Deberán mecanizarse, a medida de cada escuadra de soporte, los agujeros correspondientes que indique el fabricante de la misma. Luego, se colocan los primeros gruesos para las guías detrás de la estructura. Una vez fijados, los soportes agujereados para acollar los soportes de los rodamientos y de las guías calibradas. Figura 6.7. Segundo proceso del montaje del bastidor Figura 6.8. Tercer proceso del montaje del bastidor Impresora 3D de resina por estereolitografía 67 6.3.2 Manual de montaje del ascensor Figura 6.9. Primer proceso del montaje del ascensor Partiendo de la escuadra de soporte del motor, se introduce este por el agujero planeado para tal fin y se fija mediante los tornillos indicados por el fabricante. A continuación, se inserta en el eje del rotor el acoplamiento elástico por el lado de 5mm de diámetro para luego fijarlo con los prisioneros de modo que quede solidario con el motor. Luego, se incluye el husillo con uno de los rodamientos radiales insertado en su soporte. Figura 6.10. Segundo proceso del montaje del ascensor Se introduce la tuerca del husillo por la parte superior de la rosca y a seguidamente se cierra la salida mediante el otro rodamiento radial con su respectivo soporte. Pueden prepararse los soportes para las guías lineales, en cada uno de los cuales se introduce una de las barras calibradas y se prensa apretando los tornillos que hay previstos en los soportes. Memoria 68 Figura 6.11. Tercer proceso del montaje del ascensor Se introducen los rodamientos lineales por la parte superior y se preparan para que queden en la misma posición. Se cierra el paso mediante la otra pareja de soportes para las guías calibradas y se unen los rodamientos lineales mediante la unión. 6.3.3 Manual de montaje del conjunto Una vez están preparados tanto el bastidor como el ascensor puede procederse a ensamblar el conjunto completo. Figura 6.12. Primer proceso de ensamblaje de la impresora Partiendo del bastidor se apunta el conjunto del motor-husillo y las barras calibradas y se atornillan a los espacios reservados para tal fin. Es el momento de hacer el ajuste de los soportes y compensar los pequeños excesos de medida aflojando los tornillos inferiores de las guías calibradas y los prisioneros Impresora 3D de resina por estereolitografía 69 superiores del husillo. Una vez ajustado, se vuelven a apretar y se coloca la plataforma de LEDs en la parte inferior del bastidor, que puede quedar apoyada sobre la superficie de trabajo. Figura 6.13. Segundo proceso de ensamblaje de la impresora Con la plataforma luminosa preparada en posición puede cerrarse el conjunto con la pantalla. Aprovéchese el espacio que ha quedado en la parte posterior de la base para pasar la placa electrónica que va adherida a la pantalla, de modo que no interfiera en la imagen. En este momento puede instalarse la piscina de resina, aún vacía para evitar contaminación en la resina o curación prematura. 6.3.4. Montaje en taller 6.3.4.1. Columna El elemento que va a resultar el mejor comienzo es la columna del ascensor, ya que es un elemento que no va a desarrollar material en una tercera dimensión y dado su diseño, alcanzará una buena robustez cuando esté montado. Se dispone en el tornillo de trabajo uno de los perfiles en L para la columna y se pone la escuadra de soporte para facilitar la soldadura y garantizar la perpendicularidad de la pareja. Se prepara la pareja para los cordones poniendo varios puntos de soldadura para evitar movimientos indeseados, luego se retira el soporte para evitar daños. Se aplican cordones de soldadura en las uniones que puedan unirse para dejar solidario el conjunto. A continuación, se repite la operación en la otra punta del perfil cuadrado soldando el perfil opuesto. Memoria 70 Una vez montada esta estructura, se procede a cerrarla y escuadrarla soldando el otro perfil cuadrado a 153mm de la base, de modo que servirán ambos perfiles cuadrados para marcar la separación que pueda haber entre los soportes de los ejes calibrados y los soportes de los rodamientos del husillo. Figura 6.14. Columna de soporte del mecanismo de la impresora 6.3.4.2. Base Ajustando la altura de los perfiles en L para los laterales a la del perfil cuadrado inferior, se sueldan los laterales a la columna de modo que queden totalmente perpendiculares a ella. Figura 6.15. Unión del perfil del lateral a la columna, imagen previa a la soldadura Una vez soldados estos perfiles, se procede a la unión entre ellos soldando el perfil en L del frontal, de modo que el rectángulo para apoyar la pantalla quede rígido. Impresora 3D de resina por estereolitografía 71 Figura 6.16. Unión entre laterales para el soporte de pantalla Para finalizar el chasis, se sueldan las patas bajo las esquinas de la base de la pantalla. Dado que los cordones de soldadura anteriores van a dificultar la perpendicularidad de las patas, se les puede dar un margen hacia el interior sin problemas. Figura 6.17. Estructura del bastidor terminada, a falta de los accesorios no estructurales Memoria 72 6.3.5. Inclusión del soporte del motor Para soportar el peso y las vibraciones del motor deben incluirse unos soportes para facilitar su fijación. Estos van a ponerse a 70 y a 92mm respecto a la base, midiendo la cota mínima de cada perfil de soporte. Se unirán a la columna mediante soldadura. Figura 6.18. Perfiles de soporte del motor soldados a la estructura 6.3.6. Inclusión de las barras calibradas y husillo Figura 6.19. Planteamiento de las barras calibradas y del husillo sobre la estructura Impresora 3D de resina por estereolitografía 79 Los costes totales de producir 1000 unidades suma un total de 294.410 euros, por lo que el precio por unidad sería de 294,41 euros. ••••, ! Μ = !!% "#$, $ Μ = & → & = "#$, $ · !! "))$, !* = !, + -% (Eq. 0.1) Como puede observarse en la ecuación Eq. 8.1 esta cifra es solamente un 10,6% de la original, así que puede decirse que existe un ahorro del 89,4% gracias a la producción en serie. Este precio comparado con las demás impresoras estudiadas en el estado del arte es bastante reducido como para proponerla como comercialmente viable al encontrarse en un precio medio. Impresora 3D de resina por estereolitografía 81 CONCLUSIONES Este proyecto consiste en el estudio, diseño y construcción de una impresora 3D de resina por estereolitografía realizada con componentes reciclados o reutilizados y de bajo coste, pero potente y eficaz. Se ha diseñado un prototipo de la impresora cuyo diseño ha estado modificado para poder así obtener un diseño final adecuado para el propósito de este proyecto, en el rediseño se ha tenido en cuenta la reducción de materiales para hacer la fabricación de la impresora más rentable. Se ha diseñado un circuito eléctrico para controlar toda la impresora. Se ha programado un microcontrolador para el control del circuito de la impresora. Teniendo en cuenta la optimización del ciclo de trabajo para poder mejorar el rendimiento. Se ha realizado en el laboratorio un prototipo juntamente con una hoja del proceso para poder observar todos los pasos seguidos. Se han diseñado experimentos para poder poner la impresora en marcha y se podría retomar el proyecto para fabricar la impresora. Se ha comprobado la viabilidad de comercializar este prototipo a bajo coste, comparando con el mercado actual y difundiendo la tecnología de la impresión 3D DLP. La realización de este proyecto ha resultado relativamente sencilla, obteniendo un prototipo final con un coste reducido. Aunque se ha topado con algunos problemas en cuanto a la curación de la resina, se han podido realizar impresiones las cuales se pueden observar posteriormente. Para la realización de la programación y el control se han aplicado conocimientos de programación para ingenieros, informática industrial y otras asignaturas realizadas en el grado de electrónica. También diseño CAD, elección de materiales y fabricación mecánica por lo que refiere al grado de mecánica. Por lo tanto, se puede afirmar que el proyecto final de grado se comprueba la capacidad del estudiante como ingeniero en aplicar los conocimientos adquiridos durante el grado. Los planos recogen las piezas implicadas en el prototipo y los componentes necesarios para la fabricación y construcción de la impresora, con sus explosionados para poder observar correctamente. Memoria 82 Por último, se puede concluir que el proyecto ha terminado de forma satisfactoria con los resultados esperados en el inicio de este. Figura 1: Figuras impresas con el prototipo Figura 2: Prototipo completo Impresora 3D de resina por estereolitografía 83 BIBLIOGRAFÍA [1] Kevin Casteñeda. “Avances tecnologicos”. En calameo: Propiedad Intelectual y contenidos digitales. 2016 [consulta 25-05-2017]. Disponible en: http://en.calameo.com/read/0047988468015fdffe6ad. [2] 3D Printing Industry. The Free Beginner’s Guide, 2017 [consulta 25-05-17]. Disponible en: https://3dprintingindustry.com/3d-printing-basics-free-beginners-guide/processes/. [3] Griggs, Bill. “DLP 3D Printers”. En: Makermasters: Propiedad Intelectual y contenidos digitales[blog]. 31 de agosto de 2013 [consulta 25-05-2017]. Disponible en: http://www.makermasters.com/dlp-3d- printers [4] Tecnología SLS. 3D visual prototipos, 2014 [consulta 14-12-2017]. 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DIN A4 1/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:5 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Cotas generales BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 7 6 9 8 5 4 3 2 1 13 5 6 7 8 9 N.º DE ELEMENTO NOMBRE DE PIEZA CANTIDAD 1 Perfil angulo L acero frio - Soporte corto 2 2 Perfil angulo L acero frio - Soporte largo 1 3 Tubo cuadrado acero frio - Patas 2 4 Perfil liso Acero laminado - Soporte trasero pantalla 1 5 Perfil liso Acero laminado - Soporte motor 2 6 Tubo cuadrado acero frio - Union para montante 2 7 Perfil angulo L acero frio - Montante ascensor 2 8 Grueso soporte guias 2 9 Soportes para guias 2 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 2/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:5 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Vista explosionada VALLS, Ines 07/01/2018 07/01/2018 BLAY, David 15 15 1,50 257 15 15 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 3/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Elemento nº 1 BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 15 15 1,50 327 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 4/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Elemento nº 2 BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 12 12 1 150 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 5/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Elemento nº 3 BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 12 3 327 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 6/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Elemento nº 4 BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 12 3 327 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 7/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Elemento nº5 BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 12 3 327 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 8/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Elemento nº6 BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 15 15 1,50 542 ATENCIÓ : No deduir cotes per mesura directa sobre el plànol. Cotes generals en mm. DIN A4 9/11 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:5 Dibuixat: Revisat: COGNOM, Nom Data Signat Nº plànol: Escala: Format: Projecció Quantitat: Material: Acer laminat en fred 1 Denominació plànol: Denominació projecte: Bastidor d'acer Elemento nº 7 BLAY, David 07/01/2018 07/01/2018 VALLS, Ines 243,50 2 327 Plataforma sobre la que se instalaran los LEDs para la fuente de iluminación ATENCIÓN : No deducir cotas per medida directa sobre el plano. Cotas generales en mm. DIN A4 5/8 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:5 Dibujado Revisado APELLIDO, Nombre Fecha Firma Nº plano: Escala: Formato: Proyección Cantidad Material: Varios 1 Nombre plano: Nombre proyecto: IMPRESORA 3D DLP Plataforma para LEDs VALLS, Inés 09/01/2018 09/01/2018 BLAY, David 6 4 8 7 3 1 2 5 N.º DE ELEMENTO N.º DE PIEZA DESCRIPCIÓN CANTIDAD 1 Soporte motor NEMA 17 Soporte para el motor, reforzado 1 2 PaP Nema17 Motor paso a paso 1 3 Acoplamiento flexible 5x8 d19xl25 Acoplamiento flexible para encajar el husillo con el motor 1 4 Soporte rodamiento Soporte de los rodamientos radiales 2 5 Soporte eje calibrado Soporte para los ejes calibrados 4 6 Rodamiento husillo D8 Rodamiento radial 2 7 Husillo Paso 2 D8 L400 Husillo calibrado de paso 2mm 1 8 Barra calibrada D8 L400 Barra calibrada para apoyo 2 ATENCIÓN : No deducir cotas per medida directa sobre el plano. Cotas generales en mm. DIN A4 6/8 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:5 Dibujado Revisado APELLIDO, Nombre Fecha Firma Nº plano: Escala: Formato: Proyección Cantidad Material: Varios 1 Nombre plano: Nombre proyecto: IMPRESORA 3D DLP Ascensor VALLS, Inés 09/01/2018 09/01/2018 BLAY, David 5 2 1 34 N.º DE ELEMENTO N.º DE PIEZA DESCRIPCIÓN CANTIDAD 1 Tuerca del husillo Permitirá el movimiento del mecanismo de ascenso 1 2 Union entre rodamientos lineales Crea la unión entre rodamientos para evitar que el conjunto gire 1 3 Rodamientos lineales Permiten el deslizamiento ascendente y descendente 2 4 Bajante Sujeta mediante un adhesivo la placa de cristal sobre la que se debe imprimir 1 5 Mensula Aguanta el bajante. Perfil en U para aumentar la rigidez 1 ATENCIÓN : No deducir cotas per medida directa sobre el plano. Cotas generales en mm. DIN A4 7/8 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibujado Revisado APELLIDO, Nombre Fecha Firma Nº plano: Escala: Formato: Proyección Cantidad Material: Varios 1 Nombre plano: Nombre proyecto: IMPRESORA 3D DLP Plataforma de ascenso VALLS, Inés 09/01/2018 09/01/2018 BLAY, David Una de las posibles combinaciones para la piscina de resina 230 10,50 170 130 190 ATENCIÓN : No deducir cotas per medida directa sobre el plano. Cotas generales en mm. DIN A4 8/8 Edifici A (EEBE) Campus Diagonal Besòs Av. d'Eduard Maristany, 10-14 08930 Barcelona 934 13 74 00 1:2 Dibujado Revisado APELLIDO, Nombre Fecha Firma Nº plano: Escala: Formato: Proyección Cantidad Material: Varios 1 Nombre plano: Nombre proyecto: IMPRESORA 3D DLP Piscina de resina VALLS, Inés 09/01/2018 09/01/2018 BLAY, David TRABAJO FIN DE GRADO Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática / Grado en Ingeniería Mecánica IMPRESORA 3D DE RESINA POR ESTEREOLITOGRAFÍA Volumen 3 Anexos Autores: Inés Valls Pepió – David Blay Pozo Director: Pedro Víctor Gabriel Departamento E.G. Co-Director: Miguel Ángel Brigos Convocatoria: Enero 2018 PLCC 2835 0.2W LC CRI80 Datasheet Product Name Raspberry Pi 2, Model B Product Description The Raspberry Pi 2 delivers 6 times the processing capacity of previous models. This second generation Raspberry Pi has an upgraded Broadcom BCM2836 processor, which is a powerful ARM Cortex-A7 based quad-core processor that runs at 900MHz. The board also features an increase in memory capacity to 1Gbyte. Specifications Chip Core architecture CPU GPU Memory Operating System Dimensions Power Broadcom BCM2836 SoC Quad-core ARM Cortex-A7 900 MHz Dual Core VideoCore IV® Multimedia Co-Processor Provides Open GL ES 2.0, hardware-accelerated OpenVG, and 1080p30 H.264 high-profile decode Capable of 1Gpixel/s, 1.5Gtexel/s or 24GFLOPs with texture filtering and DMA infrastructure 1GB LPDDR2 Boots from Micro SD card, running a version of the Linux operating system 85 x 56 x 17mm Micro USB socket 5V, 2A Connectors: Ethernet Video Output Audio Output USB GPIO Connector Camera Connector JTAG Display Connector Memory Card Slot 10/100 BaseT Ethernet socket HDMI (rev 1.3 & 1.4) 3.5mm jack, HDMI 4 x USB 2.0 Connector 40-pin 2.54 mm (100 mil) expansion header: 2x20 strip Providing 27 GPIO pins as well as +3.3 V, +5 V and GND supply lines 15-pin MIPI Camera Serial Interface (CSI-2) Not populated Display Serial Interface (DSI) 15 way flat flex cable connector with two data lanes and a clock lane Micro SDIO Raspberry Pi 2, Model B COMPATIBILITY WITH REPRAP HARDWARE COMPATIBILITY WITH REPRAP HARDWARE The stepstick DRV8825 should be compatible with most RepRap hardware available. The following images show how to insert the stepstick DRV8825 in the most populair RepRap hardware. Megatronics The orientation of the stepstick is indicated with the trimpot, marked with a red circle. Stepstick DRV8825 Datasheet – Reprapworld.com 7 RAMPS The orientation of the stepstick is indicated with the trimpot, marked with a red circle. Stepstick DRV8825 Datasheet – Reprapworld.com 8 TROUBLESHOOTING TROUBLESHOOTING The stepper motor does old torque (you can rotate the stepper motor by hand) - Check if the power is enabled - Is the ENABLE pin LOW? - Are SLEEP and RESET put HIGH? The motor is losing steps while turning - When the chip overheats the thermal protection will disable the device. Turn down the trimpot. - You may have not enough torque, turn the trimpot to the right to increase current. Stepstick DRV8825 Datasheet – Reprapworld.com 9 HB Stepper Motor Catalog MotionKing (China) Motor Industry Co., Ltd. www.MotionKing.com MK1106, Rev.04 9 2 Phase Hybrid Stepper Motor 17HS series-Size 42mm(1.8 degree) Wiring Diagram: UNI-POLAR(6 LEADS) BI-POLAR(4LEADS) Electrical Specifications: Series Model Step Angle (deg) Motor Length (mm) Rated Current (A) Phase Resistance (ohm) Phase Inductance (mH) Holding Torque (N.cm Min) Detent Torque (N.cm Max) Rotor Inertia (g.cm²) Lead Wire (No.) Motor Weight (g) 17HS2408 1.8 28 0.6 8 10 12 1.6 34 4 150 17HS3401 1.8 34 1.3 2.4 2.8 28 1.6 34 4 220 17HS3410 1.8 34 1.7 1.2 1.8 28 1.6 34 4 220 17HS3430 1.8 34 0.4 30 35 28 1.6 34 4 220 17HS3630 1.8 34 0.4 30 18 21 1.6 34 6 220 17HS3616 1.8 34 0.16 75 40 14 1.6 34 6 220 17HS4401 1.8 40 1.7 1.5 2.8 40 2.2 54 4 280 17HS4402 1.8 40 1.3 2.5 5.0 40 2.2 54 4 280 17HS4602 1.8 40 1.2 3.2 2.8 28 2.2 54 6 280 17HS4630 1.8 40 0.4 30 28 28 2.2 54 6 280 17HS8401 1.8 48 1.7 1.8 3.2 52 2.6 68 4 350 17HS8402 1.8 48 1.3 3.2 5.5 52 2.6 68 4 350 17HS8403 1.8 48 2.3 1.2 1.6 46 2.6 68 4 350 17HS8630 1.8 48 0.4 30 38 34 2.6 68 6 350 *Note: We can manufacture products according to customer's requirements. Dimensions: unit=mm Motor Length: Model Length 17HS2XXX 28 mm 17HS3XXX 34 mm 16HS4XXX 40 mm 16HS8XXX 48 mm ALM001 Alimentador regulable manual 3-12Vcc/18W DESCRIPCIÓN GENERAL Alimentador electrónico estabilizado. Tensión de entrada: 100V-240V CA. Tensiones de salida: 3-4,5-6-7,5-9-12V CC. CORRIENTE MAX.1500mA 3- 4,5V CC. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Voltaje de entrada: 100-240Vca Voltaje de salida: 3,0V/4,5V/6,0V/7,5V/9,0V/12,0Vcc Potencia máxima: 18W Máx.Corriente: 1500mA Tamaño: 82,0x52,0x36,0mm Garantía: 1 Año Conector de salida: 6 Clavijas intercambiables Minwa Electronics Co.,Ltd Minwa China (Huizhou) Electronics Co.,Ltd Page:1/2 AC-DC REGULATED SWITCHING POWER ADAPTER SPECIFICATION MODEL NO. MW3R15GS ISSUE DATE 2008-11-21 CUSTOMER REF. NO. INPUT INPUT VOLTAGE 100 to 240 Vac INPUT FREQUENCY 50/ 60 Hz NO LOAD POWER CONSUMPTION ＜0.3 W INPUT FULL LOAD CURRENT(at 100 Vac) 0.35 A INPUT POWER 23.7W Max OUTPUT LIGHT LOAD OUTPUT VOLTAGE 3/4.5/5/6/7.5/9/12 V dc ±10% FULL LOAD OUTPUT VOLTAGE 3/4.5/5/6/7.5/9/12V dc ±10% MIN LOAD OUTPUT CURRENT 0 A MAX LOAD OUTPUT CURRENT 1.5 A NOISE TEST BANDWIDTH 20MHz Each output bypassed by a 10uF electrolytic capacitor parallel with a 0.1uF ceramic capacitor to GND LINE REGULATION 0.5 % Input 90 to 264 Vac output loaded at full load SETUP,RISE,HOLD UPTIME 200ms,30ms,17ms/115Vac; 200ms,20ms,80ms/230Vac OVERALL PERFORMANCE TOTAL OUTPUT POWER 18 W Max EFFICIENCY COMPLIED with ErP 2 LEVEL V PROTECTION ■ OVER CURRENT PROTECTION ■ SHORT CIRCUIT PROTECTION ■ OVER VOLTAGE PROTECTION ■ L.P.S (Limits for power source) ■ OVER POWER PROTECTION □ AUTOMATIC THERMAL PROTECTION HI-POT INPUT TO OUTPUT 3000Vac 5 mA 50/60 Hz INPUT TO CASE 3000Vac 5 mA 50/60Hz OUTPUT TO CASE 1500 Vac 5 mA 50/60Hz ISOLATION RESISTANCE 100 M Ohms I/P-O/P I/P/Enclosure APPLIANCE CLASS Ⅰ □ Ⅱ ■ Ⅲ □ ENVIRONMENTAL OPERATING TEMPERATURE 0 ℃ to 25 ℃ STORGE TEMPERATURE -20 ℃ to 60 ℃ OPERATING HUMIDITY 20%-85% RH. NON-CONDENSING STORGE HUMIDITY 10%-90% RH. NON-CONDENSING SAFFTY STANDARDS SAFETY STANDARDS GS EMC STANDARDS CE RELIABILITY MTBF 50000 Hours min BURN-IN 4 Hours 25℃,full load,220Vac,50Hz Minwa Electronics Co.,Ltd Minwa China (Huizhou) Electronics Co.,Ltd Page:1/2 AC-DC REGULATED SWITCHING POWER ADAPTER SPECIFICATION MODEL NO. MW3R15GS ISSUE DATE 2008-11-21 CUSTOMER REF. NO. MECHANICAL SPECIFICATION DIMEMSION 82 mm(L)*51 mm(W)* 73.2mm(H) WEIGHT 145g MAX exclude packing INPUT CORD INPUT PLUG EU OUTPUT CORD OUTPUT PLUG OUTPUT CONNECTOR APPEARANCE & DIMENSIONS