Manual de procedimientos: Uso y mantenimiento impresoras Minifab 3D del Fab Lab Chetumal.

ÍNDICE Introducción ............................................................................................................. 1 Objetivo del manual................................................................................................. 1 Fab Labs y Fab Lab Chetumal ................................................................................ 1 Impresoras 3D ......................................................................................................... 2 Proceso de impresión 3D ........................................................................................ 3 Partes de las impresoras ......................................................................................... 3 Impresoras 3D del Fab Lab Chetumal ..................................................................... 4 Impresora MakerFab 3D ...................................................................................... 5 Impresora Maker Delta......................................................................................... 6 Panel de control ...................................................................................................... 6 Makerfab 3D. ....................................................................................................... 6 Pantalla Ajustes ................................................................................................ 7 Pantalla Config ................................................................................................. 8 Maker Delta .......................................................................................................... 9 Encender las impresoras 3D ................................................................................. 11 Calibración de impresoras. .................................................................................... 13 MakerFab 3D ..................................................................................................... 13 Impresora Maker Delta....................................................................................... 15 Colocación de filamentos ...................................................................................... 15 Software para impresión 3D .................................................................................. 17 FreeCAD ............................................................................................................ 17 Repetier Host ..................................................................................................... 20 Conversión STL..................................................................................................... 26 Operaciones en Repetier Host .............................................................................. 27 Configuración Impresoras ..................................................................................... 30 Definir Impresora en Repetier Host. ................................................................... 30 Configuración Slic3r ........................................................................................... 31 Selección de configuraciones prestablecidas ................................................. 33 Guardar configuraciones prestablecidas......................................................... 34 Impresión por Tarjeta SD ...................................................................................... 35

Mantenimiento a impresoras 3D............................................................................ 36 Solución a problemas frecuentes .......................................................................... 37 Anexos .................................................................................................................. 38 Anexo 1. Configuraciones en Slic3r para impresoras 3D del Fab Lab Chetumal ........................................................................................................................... 38 Referencias bibliográficas ..................................................................................... 45

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Introducción La impresión 3D, a menudo llamada manufactura aditiva, es un proceso de fabricación de objetos a través de la adición de material, capa por capa. Las piezas obtenidas a través del proceso son previamente realizadas en un software CAD o a través de ingeniería inversa (escáner 3D), para así procesar el objeto en un software de corte virtual, que se encarga de generar las capas y las trayectorias que hará la impresora para obtener la pieza deseada (Derré, 2014).

La fabricación 3D en un principio fue pensada para el prototipado rápido, sin embargo, hoy en día es empleada para la fabricación de objetos de uso final, utilizando una variedad de materiales como cerámicos, metal, biomateriales, etc.

El hecho que este tipo de manufactura se realice capa por capa permite generar objetos con geometrías y estructuras complejas y al mismo tiempo un ahorro de materiales, en comparación a otros tipos de manufactura, como la de sustracción, por ejemplo (Parrado-Agudelo y Narváez-Tovar, 2019).

Objetivo del manual Se elabora el presente manual, con el fin de servir de guía para el uso y mantenimiento de las impresoras 3D FDM, modelos MakerFab 3D y Maker Delta del Fab Lab Chetumal, laboratorio ubicado en el interior de la biblioteca pública estatal Lic. Javier Rojo Gómez.

Se abordarán los procedimientos paso a paso considerados esenciales para la operación de las impresoras, esperando detallarlos lo mejor posible, con el fin de lograr que los equipos sean utilizados de la mejor manera.

Antes de comenzar con el manual, se exponen los objetivos de los laboratorios tipo Fab Lab, con el fin de lograr que las impresoras 3D equipadas en el laboratorio, tengan el uso adecuado de acuerdo al tipo de recintos que son.

Fab Labs y Fab Lab Chetumal Un Fab Lab, según describe The Fab Foundation (2021), es una plataforma para el aprendizaje y la innovación, que permite poner al alcance de las personas las herramientas y tecnologías avanzadas para la fabricación de distintos tipos de

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objetos. Se basa en el prototipado técnico que fortalezca la invención y el emprendimiento local.

Los Fab Lab pertenecen a una red global de este tipo de laboratorios, gestionada por el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) y comparten herramientas en común, para que se pueda trabajar colaborativamente y compartir herramientas, ideas y conocimientos entre los integrantes de la red. Dicha red cuenta con más de 1600 laboratorios en el mundo en más de cien países.

El objetivo de estos espacios consiste en democratizar el acceso y herramientas que fomenten la innovación e invención personal, de acuerdo a lo expuesto en el Fab Charter, un manifiesto que rige el comportamiento de los Fab Labs a nivel global y que es proporcionado por la Fundación Fab (The Fab Foundation, 2021).

Las cosas que se pueden fabricar en estos laboratorios son extensas y el lema de los Fab Labs que es “hacer (casi) cualquier cosa” se debe a que las máquinas con las que se equipan estos espacios pueden producir, desde objetos de uso cotidiano hasta prototipos y proyectos para un emprendimiento, arte y cultura, medicina, como, por ejemplo: drones, robots, joyería, ropa, circuitos electrónicos, etc.

El Fab Lab Chetumal es un espacio ubicado dentro de las instalaciones de la biblioteca pública y ha sido introducido en la reciente remodelación del recinto bibliotecario. Es una propuesta del gobernador del estado de Quintana Roo, quien ha mencionado que este laboratorio permitirá a la población mantenerse a la vanguardia en avances tecnológicos (Joaquín, 2019).

El laboratorio en cuestión, se regirá en torno al manifiesto Fab, Fab Charter en inglés, pues, de esta manera cumplirá sus funciones, será productivo y cumplirá con los lineamientos impuestos por The Fab Foundation. Se puede consultar el manifiesto

Fab

a

través

del

enlace

o

código

QR:

https://fab.cba.mit.edu/about/charter/

Impresoras 3D Las impresoras 3D son equipos que permiten la impresión tridimensional de objetos a partir de materiales plásticos. La impresión 3D, también llamada manufactura

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aditiva, es un proceso que se realiza a través de la adición de material capa por capa, hasta terminar la pieza. Las piezas obtenidas son previamente realizadas en un software CAD, o a través de ingeniería inversa (escáner 3D), después se pasan a un software denominado corte virtual, que se encarga de generar las capas y las configuraciones de impresión que realizará la impresora 3D.

Proceso de impresión 3D Para el proceso de impresión 3D, se han de realizar 4 procedimientos. La siguiente línea del tiempo expone los pasos que necesitan seguir de manera secuencial para imprimir en 3D.

Partes de las impresoras Las impresoras 3D cuentan con cuatro sistemas que influyen en el resultado de la impresión. Tales sistemas son:

a) La estructura: Se integra con todas las partes que conforman la base de la impresora y donde irán colocados los elementos mecánicos, de extrusión y electrónica. Las impresoras en el Fab Lab cuentan con una estructura conformada por perfiles de aluminio, que a su vez funcionan como guías para el desplazamiento de los ejes de impresión. b) La mecánica: La parte mecánica de las impresoras, se compone de los siguientes elementos: ●

Motores

●

Correa

●

Husillos

●

Placa con ruedas excéntricas

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c) Extrusión: el sistema de extrusión o extrusor se conforma por un motor, una resistencia, una boquilla y un ventilador. Este es el sistema de mayor importancia para el funcionamiento de las impresoras FDM (Modelado por deposición fundida).

Se describe su funcionamiento, con más detalle: ● Motor: Este motor se encarga de transportar el filamento a través de la boquilla, después de haberse fundido dicho filamento. ● Resistencia calefactora: Su función es calentar el filamento del material, para que este último pueda ser depositado y así lograr la impresión 3D. ● Boquilla o Nozzle: Es el último elemento del extrusor, y es por donde pasa el filamento fundido para producir la impresión. Las impresoras del Fab Lab, cuentan con un nozzle que permite depositar filamento con un diámetro en 0.10.4mm ● Ventilador: Su función es enfriar o mantener la temperatura adecuada que se requiera para lograr la impresión. ● Termopar: Funciona como un termómetro, y permite al usuario saber la temperatura a la que se está extruyendo, y en base a esa medición ajustar la temperatura.

d) Electrónica: Las impresoras cuentan con una serie de circuitos y tarjetas electrónicas, que permiten controlar y alimentar eléctricamente los sistemas mecánicos y de extrusión de las impresoras. A grandes rasgos, este sistema electrónico se compone por una tarjeta de control, que contiene la programación general del equipo, las funciones que puede ejecutar y una tarjeta, denominada driver, que energiza y controla los motores con base en la tarjeta de control principal.

Impresoras 3D del Fab Lab Chetumal De las impresoras con las que cuenta el Fab Lab Chetumal, ambas son de la marca MiniFab 3D, una empresa mexicana. Los modelos se presentan a continuación.

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Impresora MakerFab 3D La impresora modelo MakerFab 3D es una impresora que contiene ejes de tipo cartesiano. Esto significa que esta impresora posiciona el extrusor de filamentos, usando coordenadas cartesianas. La ventaja que tiene este tipo de impresoras es que su calidad de impresión es más detallada en comparación con otros tipos de impresoras 3D. Otra ventaja de este tipo es que para esta configuración de impresoras es más fácil conseguir soporte.

A

grandes

rasgos,

las

características más importantes de este equipo son la siguientes: ● Admisión de filamentos PLA y ABS ● Pantalla táctil ● Wifi, puerto USB y lector de tarjetas SD ● Resolución de impresión de 0.1-0.4 mm. ● Área de impresión de 200 mm de ancho y largo, y 150 mm de altura

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Impresora Maker Delta La impresora Mini Delta cuenta con una configuración de ejes de delta. Se denomina así a este tipo de impresora por la forma triangular en la que están colocados sus ejes. Esta impresora utiliza funciones trigonométricas para ubicarse en el espacio, y es ideal para imprimir con mayor detalle objetos con estructuras circulares.

A grandes rasgos, las características de la impresora son las siguientes: ● Área de impresión de 160 mm de diámetro por 280 mm de alto. ● Resolución de impresión de 0.1-0-4 mm ● Temperatura de impresión: 200°C ● Pantalla LCD

Panel de control Ambos modelos de impresoras 3D cuentan con una pantalla que permite visualizar y manipular las funciones generales y específicas de los equipos. A este sistema, se le denominará panel de control.

Se describen las funciones más recurrentes y útiles para operar ambos modelos de impresoras, en los siguientes apartados.

Makerfab 3D. La impresora modelo Makerfab 3D, cuenta con una pantalla táctil que permite operar el panel de control del equipo.

Al encender la impresora, la pantalla inicial es la siguiente: En esta pantalla, se observan tres opciones, las cuales son ajustes, configuración e impresión.

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Pantalla Ajustes Desde esta pantalla será posible modificar parámetros de las impresoras, como, por ejemplo, precalentar el extrusor, extruir, mover los ejes o llevarlos al origen. Se describen

a

continuación

los

parámetros

más

relevantes de esta pantalla, útiles y necesarias para el desarrollo de las instrucciones contenidas en el manual.

Preheat: Desde este parámetro es posible ajustar la temperatura y precalentar el extrusor. Útil para cuando se requiere cambiar el filamento y extruir.

Los botones más y menos, permiten subir o bajar la temperatura respectivamente.

En el centro de la pantalla, se muestra la nomenclatura del componente que se está configurando. Aparece E1 para el extrusor y Cama para la bandeja de impresión.

Nota: Aparecerá la selección Cama, haciendo referencia a precalentar la bandeja de impresión, sim embargo los modelos específicos del Fab Lab Chetumal no cuentan con bandeja de impresión que sea regulable en temperatura.

Extrusión: Esta función permite extruir material cuando el extrusor se encuentra a una temperatura igual o superior a 200°C. Los botones Dentro y Fuera, permitirán extruir, o retraer el filamento, y funcionan en conjunto con el botón de escala de medida en milímetros. Este último botón, permite seleccionar la manera en que se comportarán los botones Dentro y Fuera, en proporción de 1, 5 y 10 mm.

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El botón que muestra un medidor, permitirá regular la temperatura, mediante tres ajustes predefinidos: Baja, Medio y Alta.

Nota: Al momento de presionar los botones Dentro y Fuera, y sí el extrusor se encuentra en una temperatura baja, el sistema automáticamente precalentará el extrusor, y se deberá esperar hasta que se complete el proceso. La pantalla indicará cuando se haya concluido.

Mover. Permite la movilización de los tres ejes cartesianos de la impresora. Para cada eje, se cuenta con un botón para aumentar o disminuir su posición.

Existe un botón que permite indicar la proporción en la que se moverán los ejes, y sus valores prestablecidos son de 0.1, 1 y 10 mm.

Origen: La función permitirá llevar los ejes a su posición de origen, o en otras palabras a la posición inicial, que numéricamente es cero. Mediante los botones, es posible llevar al origen los ejes X, Y, y Z de manera individual, o todos juntos, seleccionando el botón Todos.

Pantalla Config La pantalla Config permite verificar la conexión Wifi, encender o apagar ventilador, apagar motores, o continuar con impresión. Estás opciones no serán muy usadas a menudo, en comparación con las de la opción Ajustes.

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La opción Impresión, permite comenzar a imprimir una pieza, siempre y cuando se haya cargado en el equipo una tarjeta SD que contenga la configuración correcta para la impresión, de lo contrario no será posible utilizar esta función.

Maker Delta El panel de control de este modelo de impresora consta de una pantalla LCD y una perilla giratoria, que permite operar el panel de control.

La forma de desplazarse en los menús consiste en girar la perilla, para seleccionar alguna opción es necesario presionar la rueda.

Se presenta el panel de control de la impresora Minidelta:

La pantalla principal, presenta información relacionada a la temperatura en la que se encuentra el extrusor y a la que se ha configurado; la posición en la que están posicionados los ejes; el progreso de la impresión que se realiza, si es el caso; y el parámetro FR, que consiste en la velocidad general en la que se realiza una impresión.

Al presionar la perilla giratoria, se despega la siguiente pantalla.

Desde esta pantalla, es posible acceder a dos menús de configuraciones, Prepare y Control. Las configuraciones contenidas en el menú Prepare, son las que se usan a menudo.

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Desde la pantalla Prepare es posible configurar y ejecutar

funciones

tales

como

precalentar

material, llevar al origen los ejes o calibrarlos, extruir, entre otras funciones.

Se describen de manera general, las funciones de este menú utilizadas a menudo y que serán útiles para explicar el contenido del manual.

Move axis: Desde esta selección, es posible movilizar los ejes de la impresora, así como extruir material. Para ejecutar cualquiera de las funciones, será necesario seleccionar el eje o componente a mover, y la proporción en la que se desea desplazar. Finalmente, se gira la perilla para aumentar o disminuir la distancia de movimiento.

Auto home: Desde esta opción, la impresora colocará los tres ejes en una posición de inicio o neutra, que ha sido prestablecida por el fabricante.

Preheat -PLA -ABS: Permite precalentar el material a utilizar para imprimir. Al utilizar esta función se debe seleccionar en el panel, el parámetro prestablecido para el material que se utilizará. Esta función es útil cuando se requiera cambiar el filamento, sin embargo, también se puede optar por la función Change filament.

Change filament: La función muestra las operaciones necesarias para realizar el cambio de filamento. En el menú que se despliega a partir de la selección, se muestra el proceso secuencial, que se debe seguir para llevar a cabo la operación.

Para más detalle del proceso de cambio de filamento, consultar el apartado Colocación de filamentos.

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Delta Calibration: Esta opción se encarga de calibrar automáticamente la impresora. A grandes rasgos, la impresora cuenta con un firmware denominado Marlin v1.1.9, que es capaz de auto calibrar el equipo. Para más detalle sobre la auto calibración de este equipo, consultar el apartado Calibración de impresoras.

Encender las impresoras 3D Para encender las impresoras 3D y comenzar a operar el equipo, se deben seguir los siguientes pasos: 1. Conectar el cargador a una toma de corriente de 120V 2. Conectar el extremo cilíndrico a el puerto de carga de la impresora 3. Presionar el interruptor de encendido

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Usar el diagrama de flujo como apoyo para ejecutar la operación.

Si las impresoras no encienden, revise que las conexiones sean correctas, y repita los procedimientos antes mencionados. Si después de realizar las operaciones, aún no encienden, revise la sección Solución a problemas frecuentes de este manual para conocer las posibles causas y cómo solucionarlo.

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Calibración de impresoras.

La calibración de las impresoras consiste en ajustar los ejes de movimiento de las impresoras en la que la posición de origen programada en la impresora, sea la misma físicamente.

MakerFab 3D La calibración realizada para la impresora MakerFab, bastará de ser al eje Z del equipo. Esta máquina cuenta con un sensor que permite indicarle a la tarjeta de control la posición 0 del eje Z. Cuando el sensor se encuentra más abajo o más arriba de donde debe estar, la bandeja puede chocar con el extrusor, o las impresiones no saldrán bien, según sea el caso. La correcta calibración del eje Z, debe existir entre el extrusor y la bandeja, una distancia suficiente para que atraviese una hoja de papel, aproximadamente 1 mm.

Para realizar el proceso de calibración del eje Z, basta con hacer los ajustes necesarios en el sensor que se ubica cerca del extrusor de la máquina.

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A continuación, se describe el proceso, a través del siguiente diagrama de flujo.

Para más información acerca de la calibración de este modelo de impresora, consultar el video proporcionado por el fabricante acerca del tema, a través de la siguiente liga, o

escaneando

el

https://youtu.be/cK1AlYV0efk?t=295

código

QR:

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Impresora Maker Delta La impresora Maker Delta, cuenta con una programación o firmware, llamado Marlin, en su versión 1.1.9. Marlin, entre las múltiples funciones que ofrece, permite la calibración automática de los ejes de la impresora 3D. Para realizar la calibración de la impresora, bastará con seguir la sencilla serie de pasos mostrada a continuación:

1. Desde la pantalla de inicio, acceder al menú presionando la rueda giratoria.

2. Seleccionar la opción Prepare en el menú 3. Buscar

y

seleccionar

la

opción

Delta

Calibration.

4. Dentro de la pestaña Delta Calibration, seleccionar Auto Calibration.

5.

La impresora comenzará con el proceso de

calibración automática, y se deberá esperar hasta que la pantalla de inicio de la

impresora

muestre

Printer Ready, o bien, los ejes dejen de moverse.

Colocación de filamentos Las impresoras MiniFab 3D, con las que cuenta el Fab Lab Chetumal, permiten el uso de filamentos ABS y PLA. Por el tipo de proyectos que se desarrollarán en el laboratorio, se utilizará muy a menudo el PLA, como material de impresión. Sin embargo, indistintamente el material que se use en la impresora, el proceso de colocación de filamento es el mismo y se describe en el siguiente diagrama:

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Para más detalle sobre la colocación del filamento, revisar videos instructivos a través de los enlaces o escaneando los códigos QR:

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Video

instruccional

del

fabricante:

https://youtu.be/-

NAgKemP21U?t=163

Video genérico sobre colocación de filamento: https://www.youtube.com/watch?v=6wA-Slsecx8

Software para impresión 3D Para la impresión se requieren de programas informáticos, particularmente dos, un software de diseño asistido por computadora (CAD), y otro denominado software de corte e impresión. En el Fab Lab, para la impresión FDM, se utilizarán dos softwares gratuitos, pero con muchas herramientas de grado profesional para llevar a cabo la impresión 3D, serán FreeCAD y Repetier Host, dichos softwares.

FreeCAD FreeCAD es un software gratuito e intuitivo, fácil de usar y es la herramienta perfecta para aprender a realizar impresiones 3D de gran calidad. Su interfaz es minimalista, y ordenada de tal manera que fuera un taller físico de trabajo.

Al iniciar el programa FreeCAD, se presenta el centro de inicio. Se muestra así para la versión 0.19.

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Para abrir un archivo nuevo solo basta con hacer clic en la selección Crear nuevo, como se muestra a continuación.

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Se presenta la interfaz del programa FreeCAD.

Área de vista principal: En esta sección de la interfaz es donde se puede observar y manipular el objeto o croquis con el que se esté trabajando.

Vista de árbol: Permite visualizar los objetos definidos que conforman un documento de FreeCAD o modelo CAD. Muestra la estructura general del diseño que se esté trabajando.

Barra de estado: Muestra información referente al documento y herramientas y opciones que se estén utilizando en ese momento.

Selector de banco de trabajo: Permite seleccionar bancos de trabajo. FreeCAD trabaja con bancos de trabajo, que son un conjunto de piezas para determinadas tareas. Para la realización de impresión 3D, en FreeCAD se usará a menudo el banco de trabajo Part design.

Barra de herramientas: En esta sección se almacenan las herramientas que corresponden al banco de trabajo seleccionado.

Menú estándar: Contiene las herramientas básicas de programa, similar a la que se suele encontrar en la mayoría de softwares informáticos, por ejemplo, Word o Excel.

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Muy a menudo se usarán los submenús Archivo, Editar, pues permiten abrir o guardar archivos y emplear herramientas para el diseño de modelos, respectivamente.

Para más información sobre FreeCAD, se recomienda una lista de reproducción con videos explicativos detallados acerca del uso del software. Acceder mediante el siguiente enlace o escanear el código QR: https://www.youtube.com/watch?v=2_DbFzFV9D4&list=PLmnz0JqIMEzWQV3ce9tVB_LFH9a91YHf

Repetier Host Es un software denominado Slicer, que permite gestionar la pieza generada en el software CAD y generar un tipo de archivo llamado código G, que contiene todas las instrucciones, tales como trayectorias y extrusión de materiales que necesita realizar la máquina para imprimir la pieza 3D. En este software también es posible escalar los objetos a imprimir, girarlos en cualquiera de los tres ejes, configurar la cantidad de relleno de capa, y adaptar el tamaño de impresión con el de la impresora que se posee. Se detalla con más precisión en el apartado, procedimiento de impresión.

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Se presenta la interfaz estándar del software.

Vista 3D: Es la parte gráfica donde se muestra el área de impresión y la pieza que se imprimirá.

Panel de control: Esta sección del programa contiene distintas pestañas que permiten configurar determinados parámetros de la impresión. Se describen las funciones de cada pestaña de este panel:

● Pestaña Objetos.

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Contiene la lista de todas las piezas u objetos que se encuentra en el área de impresión. Permite ocultar, configurar y eliminar cada una de las piezas a imprimir, y configurar sus posiciones en el área. Las operaciones que se pueden realizar desde esta pestaña, se describirán en el apartado Operación en Repetier Host.

● Pestaña Slicer Desde esta pestaña es posible configurar parámetros de impresión como el motor de corte (Slicer), diámetro de extrusor, tamaño de capas, densidad de las capas de relleno, el patrón de las capas y, finalmente, generar el código G, para comenzar a trabajar con la impresión.

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● Pestaña Print Preview La pestaña Print Preview permite visualizar la manera en la que se imprimirá la pieza. Es posible visualizar el modelo completo o la construcción de la pieza capa por capa. Desde esta pestaña, se puede comenzar la impresión, editar y visualizar el código G y guardar el archivo en la computadora o en una tarjeta SD. La pestaña muestra también el número de capas que se requerirán para completar el modelo, un estimado del tiempo y el filamento empleado para la impresión.

● Control Manual Desde la pestaña Control Manual es posible modificar parámetros de la impresora, sin necesidad de recurrir a su panel físico. Desde la pestaña se pueden mover los ejes de la impresora, llevarlos al origen, precalentar y extruir material, comenzar la

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impresión o detenerla, entre otras funciones. Esta pestaña solamente está habilitada cuando alguna impresora está conectada al equipo, a través de una conexión USB o Wifi.

● Pestaña Tarjeta SD

Desde esta pestaña es posible visualizar los archivos compatibles con el programa (STL y Gcode) que se encuentren alojados en una tarjeta SD. Se pueden guardar y

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eliminar archivos en la tarjeta, crear nuevas carpetas, iniciar impresión, y expulsar tarjeta SD. Solo está disponible cuando una tarjeta SD se encuentra conectada a la computadora.

Panel de herramienta de vistas: Este panel contiene herramientas que permiten seleccionar los modos de vista 3D. Se presentan las opciones más relevantes contenidos en este panel: Rotar: Permite rotar la vista del área de impresión, al seleccionar esta opción y mover el mouse encima del área de impresión.

Mover objeto: Con esta selección se puede cambiar la posición de la pieza en el área de impresión, presionando la tecla izquierda del mouse y desplazándose a lo largo del área de impresión.

Zoom: Acerca o alejar la vista, presionado la tecla izquierda del mouse y desplazándose.

Barra de herramientas: Contiene herramientas de configuración global del programa, tales como: conectar y configurar impresora, cargar archivo, visualizar u ocultar registros, filamentos o desplazamientos, paro de emergencia, entre otros.

Cinta de menú estándar: Esta cinta de opciones contiene las herramientas básicas y generales del programa, por ejemplo, guardar o importar archivos.

Para más información acerca del uso de Repetier Host, consultar el enlace o escanear el código QR, para acceder a material audiovisual con contenido detallado sobre el uso del software.

https://www.youtube.com/watch?v=UeydUGGabrk&list=PLuQOc4XDSU5cyp4qhP Xdw8wFd73ad5u6A

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Conversión STL Después de realizar un diseño en software CAD, y requerir imprimirlo en 3D, es necesario generar un archivo STL. Un archivo STL es un tipo de archivo computacional que contiene la estructura de un objeto tridimensional que se ha generado en algún software CAD. La composición de la estructura del objeto en este tipo de archivo, se compone a partir de mallas de triángulos. En otras palabras, el objeto 3D está formado por triángulos (3D Systems, 2021).

Para generar el archivo STL de un objeto 3D realizado en el software FreeCAD, es necesario seguir los pasos descritos a continuación.

1. Seleccionar la pieza 3D, desde la vista del árbol. Sabrá que el objeto ha sido seleccionado, cuando el objeto se vuelva color verde, como se muestra en la imagen.

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2. Dar clic a la opción Archivo en el menú estándar del programa y seleccionar la opción Exportar. El comando Control + E es una alternativa para acceder a la opción Exportar.

3. Seleccionar la ubicación en la que se guardará el archivo STL y nombrar al archivo.

4. Desplegar la pestaña Tipo, seleccionar la opción STL Mesh (*.stl *.ast). y dar clic en Guardar.

Operaciones en Repetier Host Cuando se importa una pieza en archivo STL a Repetier Host es posible realizar un conjunto de operaciones sobre la pieza importada. Estas operaciones repercutirán en la forma en que se imprimirá la pieza y se encuentran almacenadas en la pestaña Objetos, del Panel de control.

Se describe cada operación a continuación: Exportar STL: Permite exportar el objeto en archivo STL, de manera similar que en FreeCAD.

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Añadir objeto: Con esta función es posible añadir otro objeto en STL. Repetier Host denomina los archivos STL como objetos y, además imprimir múltiples objetos a la vez, sí las dimensiones de la impresora 3D a usar, lo permite.

Copiar objeto(s): Permite duplicar o multiplicar las piezas seleccionadas. Al seleccionar un objeto y presionar esta opción, se desplegará el siguiente cuadro emergente:

En este recuadro se debe seleccionar el número de copias que se desea generar del objeto, y presionar Copiar. Se recomienda mantener siempre activada la opción Auto Posicionar después de añadir Objetos al utilizar la operación Copiar objeto(s).

Autoposicionamiento: Esta función se encarga de acomodar los objetos contenidos dentro del área de impresión, buscando la manera óptima de aprovechar el espacio. Sólo está activa cuando hay dos o más objetos en la interfaz.

Centrar objeto: Con esta opción, el objeto en el área de impresión es colocado en el centro de la bandeja. Es útil y recomendable cuando sólo hay un objeto a imprimir, de lo contrario al usarlo con varias piezas, estas podrían colisionar.

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Scale Objet: La operación escalar objetos permitirá escalar el tamaño del objeto a imprimir. Al seleccionar esta operación, despliegan las siguientes funciones:

En los recuadros de los ejes X, Y, Z, se debe configurar la escala del objeto con respecto a 1. El candado en esta vista, permite bloquear o desbloquear la relación de tamaños entre los ejes. La opción Scale to Maximum escalará el objeto al tamaño configurado de la bandeja de impresión. La función Reset, restablece el tamaño original del objeto.

Rotate object: La operación permite rotar la posición del objeto seleccionado, con respecto a los ejes X, Y, Z. Las opciones al emplear la función, son las siguientes:

Desde la pestaña es posible rotar el objeto, a partir de los tres ejes, ya sea tecleando el ángulo de rotación, o utilizar los botones +90 que aumentarán la rotación del objeto en proporción de 90 grados.

Reset Rotation, llevará el objeto a su posición original, mientras que la opción Lay Flat, ubicará el objeto en una posición paralela al eje z. Las herramientas de rotación

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de objeto, permiten configurar y buscar la mejor manera en que se imprimirá el modelo, considerando la calidad, el tiempo y el uso del material.

View Cross Section: La operación, permite ajustar la visualización del objeto de forma transversal, o como si el modelo estuviera cortado.

Mirror Object: Con esta selección, es posible rotar 180° la posición del objeto con respecto a los ejes X e Y.

Configuración Impresoras Para realizar las impresiones en el equipo, previamente se realiza una serie de pasos para lograrlo.

Configurar o Ajustar parámetros de impresión, significa indicarle al software de impresión 3D, en este caso Repetier Host, las características de las impresoras.

Dichas indicaciones consisten en especificar, el tipo de la impresora (cartesiana o delta), el área de impresión, el diámetro del filamento a usar, la temperatura a la que se extruirá el material, entre otros parámetros.

Para efectos de practicidad, en las computadoras del Fab Lab Chetumal, ya se han cargado las configuraciones necesarias para cada impresora, y solo bastará con seleccionarlas de acuerdo al equipo de impresión que se utilizará. Se presenta a continuación, cómo cargar las configuraciones en Repetier Host y el motor de corte Slic3r:

Definir Impresora en Repetier Host.

Según la impresora 3D que se utilice, se debe indicar en el software. Para seleccionar los parámetros ya establecidos, se debe acceder a la herramienta Configurar Impresora, de la barra de herramientas. Se desplegará una ventana llamada Impresora Ajustes

1. En la opción Impresora, dar clic para mirar las opciones del menú desplegable.

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2. Seleccionar la opción MakerFab 3D, si se utilizará la impresora cartesiana o Maker Delta, si se trata de la impresora tipo Delta.

3. Dar clic en Aplicar y des pues en Ok.

Después de estos pasos, se deben observar en la Vista 3D los cambios realizados.

Configuración Slic3r Slic3r es un programa de corte, que permite generar las capas de impresión y las instrucciones que tomará la máquina para ejecutar la impresión. Este programa almacena las instrucciones en formato denominado código G, código que es introducido en equipo de impresión.

Para configurar Slic3r, se debe acceder a la pestaña Slicer del Panel de control.

1. Desplegar el menú de la opción Slicer y seleccionar Slic3r.

2. Presionar el botón Configuration, para acceder a las configuraciones de Slic3r.

3. Esperar a que se inicie la instancia Slic3r:

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En la ventana Slic3r se encuentran tres parámetros relevantes para la configuración de la impresión.

•

Print Setting: Configuraciones de la impresión. Desde esta selección se configura el tamaño y relleno de las capas que conformarán la impresión, patrones de relleno, velocidad de impresión, entre otras opciones. Se recomienda dejar por defecto estos parámetros e ir experimentando con ellos, de acuerdo a las piezas que se vayan a imprimir según sus aplicaciones y formas.

•

Filament Settings: Configuraciones del filamento. Desde esta pantalla se configura el diámetro del filamento a utilizar, las temperaturas de extrusión para las capas y el funcionamiento del ventilador durante la impresión.

Nota: Es importante seleccionar correctamente el diámetro del filamento a utilizar.

En este caso, las impresoras sólo admiten filamentos con diámetros de 1.75mm.

•

Printer Settings: Configuraciones de la impresora. Este parámetro es el de mayor relevancia para el motor de corte. Desde la pantalla, se configuran la forma de bandejar de extrusión, su área, el número de extrusores, la compatibilidad del código G con firmwares, diámetro de la boquilla, compensación del eje Z, entre otras opciones.

33

Para configurar los parámetros mencionados, se debe pulsar el botón con forma de engrane de la

selección

que

se

desea

modificar.

En Slic3r es posible guardar configuraciones prestablecidas, para que cuando se necesiten utilizar, estén disponible y sean fácilmente seleccionadas desde el menú desplegable que contiene cada parámetro. Consultar el apartado Guardar configuraciones prestablecidas para más detalles.

En las computadoras del laboratorio, se han prestablecido los parámetros necesarios para utilizar ambas impresoras. Se describe a continuación el proceso para hacer la selección de acuerdo a la impresora a utilizar.

Selección de configuraciones prestablecidas Para

seleccionar

configuración

una

prestablecida,

se debe ubicar el parámetro a modificar

(Print

Settings,

Filament, Printer) y hacer clic sobre el menú desplegable. Finalmente hacer clic sobre la configuración a utilizar.

De

acuerdo

a

las

configuraciones precargadas en

Slic3r,

al

utilizar

la

impresora MakerFab 3D, las configuraciones a seleccionar para los tres parámetros, deben ser las mostradas en la imagen.

34

En

caso

de

utilizar

la

impresora Maker Delta, las configuraciones a seleccionar en los tres parámetros deben ser

las

mostradas

en

la

imagen.

Nota: En caso de no encontrarse cargadas las configuraciones prestablecidas mostradas en las imágenes, se deberán cargar manualmente. Acceder al Anexo número 1, para visualizar los parámetros que se deben configurar para las impresoras 3D del Fab Lab Chetumal.

Observaciones: Según los parámetros de Slic3r que se han precargado en las computadoras del Fab Lab, las configuraciones Print Settings y Filament son las mismas para ambos modelos, la única configuración que difiere para cada impresora es Printer.

Guardar configuraciones prestablecidas Guardar configuraciones de los parámetros Print Setting, Filament Settings, Printer Settings, es útil para realizar el proceso de impresión de manera fácil y práctica, sin tener que volver a configurar en Slic3r la impresora que se vaya a utilizar, sino simplemente seleccionar las configuraciones, y proceder a imprimir.

Esta utilidad será necesaria por si, por alguna razón, los parámetros no se encuentran guardados en las computadoras y se requiere configurar Slic3r manualmente.

El proceso para guardar configuraciones como prestablecidas en Slic3r es el siguiente: 1. Abrir la pestaña del parámetro a configurar, presionando el botón con forma de engrane, según corresponda.

35

2. Después de ejecutar los cambios y configuraciones deseadas y/o necesarias para el parámetro seleccionado, presionar el botón con forma de disquete.

Se

desplegará

la

ventana mostrada en la imagen.

3.

Escribir un nombre a la configuración a guardar.

4.

Dar clic en Ok.

Después de realizar los pasos, será posible seleccionar y utilizar la configuración guardada, tal y como se menciona en la sección Selección de configuraciones prestablecidas.

Nota: Se recomienda elegir un nombre que permita identificar la configuración y se debe tener cuidado de no utilizar un nombre que ya pertenezca a otra configuración para el parámetro configurado, de lo contrario, se sobrescribirá la configuración.

Impresión por Tarjeta SD Para iniciar la impresión en los equipos, se debe transferir a ellos el código G que contiene las instrucciones y la información relacionada con la pieza a imprimir. La forma más práctica y recomendada para hacerlo con los dos modelos de impresoras en el laboratorio, es usando una tarjeta SD. El procedimiento para transferir el código G a una tarjeta SD es el siguiente.

1. Conectar tarjeta SD a la computadora.

2. En Repetier Host, despues de importar la pieza, y configurar la impresora y Slic3r, acceder a la pestaña Slicer del Panel de control.

3. En la opción Slicer, seleccionar Slic3r y dar clic en Slice con Slic3r. Esperar que el proceso concluya.

Cuando finalice el proceso, automáticamente el panel de control, desplegará la pestaña Print Preview.

4. Seleccionar Save for SD Print en la pestaña Print Preview.

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5. Se desplegará el siguiente recuadro.

Elegir las primeras dos opciones y dar clic en Guardar.

6. Finalmente buscar la ruta en donde se guardará el archivo.

Mantenimiento a impresoras 3D El

mantenimiento

a

las

impresoras

es

fundamental para el buen funcionamiento de los equipos, de lo contrario, las impresoras pueden dañarse o entregar resultados de pésima calidad. Para mitigar estos efectos, se deberá realizar una serie de mantenimientos, con el fin de mantener las impresoras en perfecto estado.

Se listan a continuación los mantenimientos recomendados, los materiales y herramientas necesarias para ejecutar cada mantenimiento, los periodos en los que se deben realizar, y los videos instructivos de guía: •

Limpieza de boquilla. Consiste en eliminar los restos de filamentos que quedan en la boquilla después de imprimir

Se recomienda realizar la limpieza al final de cada impresión, o cuando las impresiones no sean óptimas en calidad. Para realizar el mantenimiento, solo se requerirá filamento de impresión.

Seguir el enlace o escanear el código QR para visualizar el proceso que se debe realizar: https://www.youtube.com/watch?v=8iNT19Cm1a8 •

Mantenimiento a cama de impresión. Consistirá en la colocación de cinta Masking sobre la cama de impresión, para evitar que el material de impresión se adhiera directamente a dicho componente.

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Es recomendable remplazar la cinta cuando esta se encuentre desgastada. El material a emplear para este mantenimiento será cinta Masking.

Consultar el video instructivo proporcionado por el fabricante, haciendo

clic

al

enlace

o

escaneado

el

código

QR.

https://youtu.be/cK1AlYV0efk?t=15 •

Engrasamiento barras, husillos y baleros. Brindar el mantenimiento a estos componentes de las impresoras permitirá que el desplazamiento del extrusor a través de los ejes sea suave, y así se conserven por más tiempo los motores, correas, husillos y baleros.

Se recomienda dar mantenimiento a estos componentes cada trimestre, cuando el movimiento del extrusor no sea suave, o cuando haya suciedad notable en los componentes. Los materiales y herramientas a emplear en este proceso serán: lubricante multiusos, grasa de litio, paños, aire comprimido y brocha o cepillo de dientes.

A través del enlace y código QR es posible acceder a material audiovisual que indica como realizar este mantenimiento: https://www.youtube.com/watch?v=KkiwyjIR5nQ

Solución a problemas frecuentes Durante la utilización de los equipos es posible que ocurran ciertos problemas. Se anexa una tabla con los problemas más comunes en impresoras 3D, sus posibles causas y las posibles y recomendadas soluciones.

Problema El equipo no enciende

Posibles causas • El equipo no está conectado correctamente

Solución Revisar las conexiones del equipo. Consultar la sección Encender las impresoras para más detalles.

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Si el problema persiste, contactar a soporte técnico.

El equipo no expulsa material

• •

Extrusor/boquilla tapada Resistencia dañada

Considerar llamar a soporte técnico Revisar apartado Mantenimiento a impresoras 3D

No hay movimiento en los ejes

Rieles obstruidos Rieles sucios

Limpiar rieles y engranes de la impresora, de acuerdo al apartado Mantenimiento a impresoras 3D. Si el problema persiste llamar a soporte técnico.

El extrusor calienta, pero el sensor no proyecta temperatura El extrusor choca con la bandeja de impresión, o las impresiones no son precisas

Termopar dañado

Impresora descalibrada

Al auto calibrar (Impresora delta), la bandeja choca con el extrusor

Consultar soporte técnico para remplazar el componente dañado.

Calibrar las impresoras considerando el apartado Calibración de las impresoras y el tipo de impresoras.

Consultar soporte técnico.

Anexos Anexo 1. Configuraciones en Slic3r para impresoras 3D del Fab Lab Chetumal Se presentan las configuraciones que se deben hacer en los parámetros Print, Filament y Printer Settings, en caso que no se encuentre guardados en algunas de las computadoras del Fab Lab.

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Configuraciones para Print Settings. Aplica para ambas impresoras, MakerFab 3D y Maker Delta.

40

Configuraciones para Filament Settings. Aplica para ambas impresoras, MakerFab 3D y Maker Delta

41

Configuraciones para Printer Settings. Las configuraciones son solamente para la impresora MakerFab 3D.

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43

Configuraciones para Printer Settings. Las configuraciones son solamente para la impresora Maker Delta.

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Referencias bibliográficas Derré, M. (2014). Diseño de una impresora 3D DLP (Trabajo de grado, Universidad Zaragoza). Recuperado de https://zaguan.unizar.es/record/14417/files/TAZPFC-2014-249.pdf Joaquín González, C. [CarlosJoaquin] (25 de julio de 2019). La Biblioteca Rojo Gomez de #Chetumal será reconstruida y modernizada. Además, tendrá un Fablab que es un taller de fabricación digital con producción de objetos físicos a escala que permitirá a los jóvenes mantenerse a la vanguardia en avances tecnológicos.

#JuntosAvanzamos

[Tuit].

Recuperado

de

https://twitter.com/carlosjoaquin/status/1154440857333968898 Parrado-Agudelo, J., & Narváez-Tovar, C. (2019). Caracterización mecánica de piezas de ácido poliláctico, policaprolactona y Lay-Fomm 40 fabricadas por modelado de deposición fundida, en función de los parámetros de impresión.

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ITECKNE,

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https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=7432081 The Fab Foundation. (2021). Getting started with Fab Labs. Recuperado de https://fabfoundation.org/getting-started/#fablabs-full

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Se elabora la presente obra como resultado del proyecto de estadía realizado en la biblioteca pública estatal Lic. Javier Rojo Gómez en Chetumal, Quintana Roo, México, para obtener el título de Técnico Superior Universitario en Mecatrónica: Área sistemas de manufactura flexible; por lo tanto, el presente manual pasa a ser propiedad de la empresa antes mencionada.

Información del autor: Eliel Nahum de la Cruz Jiménez Estudiante de la Universidad Tecnológica de Chetumal Correo de contacto: 8119110098@utchetumal.edu.mx