Componentes de una impresora 3d FFF


Seguimos con las entradas destinadas a conocer nuestra impresora 3D FFF dentro de nuestra sección de diseño para impresión 3D.

Ya hemos visto cómo funciona una impresora 3D, cómo funciona su cinemática, y aprendido a identificar las partes principales de una impresora.

Ahora nos toca entrar en detalle en los elementos que habitualmente forman las impresoras 3D domésticas, viendo los principales componentes que vamos a encontrar en las impresoras y su funcionalidad.

Conocer estos componentes nos permitirá tanto entender cómo funciona nuestra máquina, atrevernos a hacer mejoras o reparaciones, e incluso ¡lanzarnos a diseñar nuestras propias impresoras 3D!

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Así que vamos a ver cada uno de estos componentes que conforman (o pueden conformar) nuestra impresora, organizados por categoría y función.

Estructura

Empezamos por lo más básico y quizás más evidente. Tenemos los elementos que configuran la estructura. Aquí encontraremos chapas plegadas, perfiles estructurales, escuadras, angulares.

Podemos encontrar tanto elementos metálicos como plásticos / metacrilato, En principio, siempre preferiremos los elementos metálicos por ser más robustos.

Mención especial merecen los perfiles estructurales de tipo genérico, muy útiles especialmente si estamos diseñando nuestra propia máquina CNC.

Guiado

Ahora que ya tenemos resuelto el movimiento con motores, poleas y varillas roscadas, necesitamos registrar o guiar los elementos, para que el posicionamiento sea suave y preciso.

Una opción habitual es emplear varillas listas, sobre las que deslizará el elemento que queramos desplazar.

Para permitir el desplazamiento encontraremos casquillos, en los que en su interior se introduce la varilla, y mientras que el cuerpo se sujeta el elemento que queramos guiar.

Otra opción es emplear guías y perfiles. Su funcionamiento es similar a las varillas.

Finalmente, aunque menos frecuente, también podemos encontrar rodamientos, como elementos que favorecen la rotación. Por ejemplo, podemos encontrarlos para sujetar uno de los extremos de una varilla roscada.


Movimiento

Como hemos dicho, nuestra impresora 3D necesita moverse. Lo normal es emplear motores paso a paso tipo Nema 17, que ya son viejos conocidos de nuestro blog.

Necesitaremos al menos 4 motores, 3 para el movimiento de los 3 ejes, y un cuarto para introducir el filamento. Aunque pueden tener más, si algún eje dispone de doble motor.

También encontraremos acoplamientos, que sirven para conectar los motores con otros elementos. Podemos encontrar acoplamientos fijos o flexibles.

Por otro lado, nuestra máquina tiene que tener desplazamientos lineales, mientras que los motores producen movimientos rotativos. Por tanto, necesitamos mecanismos para convertir la rotación en movimiento lineal. Existen dos típicas soluciones.

La primera de ellas es la varilla roscada, una varilla a la que se le practica una ranura helicoidal (como un tornillo) y, al girar, convierte el movimiento en lineal.

La otra solución habitual son las poleas. El casquillo se acopla al motor y, al girar, la polea convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal.

Elementos térmicos

Aquí agruparemos los elementos que, en alguna forma, intervienen en el proceso de fusión y deposición del filamento.

Así empezamos con la cama caliente. Como ya hemos comentado en varias ocasiones, es el elemento sobre el que se realizará la impresión. La cama está calefactada para mejorar la adherencia de la pieza, sin ello sería muy difícil que la pieza se fijara.

Por otro lado, tenemos el cabezal o hotend, que es el elemento encargado de fundir y depositar el filamento.

El hotend contiene una termo resistencia que se encarga de elevar la temperatura hasta alcanzar el punto de fusión del filamento.

Y un sensor térmico que se encarga de controlar la temperatura de impresión.

Por otro lado, tendremos ventiladores para enfriar tanto el hotend como el filamento depositado. Encontraremos tanto ventiladores axiales como turbo ventiladores, siendo los primeros empleados para refrigerar la propia máquina (el hotend) y los turbo ventiladores para enfriar el material.

Finalmente, aunque no es un elemento térmico (pero si no, no sabía dónde meterlo, aquí pega más) tenemos los tubos y acopladores bowden, que son tubos de plástico que guían el material dentro de la máquina, normalmente entre el extrusor y el hotend.

Electrónica

Como vimos en la entrada anterior, además de los componentes térmicos y mecánicos nuestra impresora tiene una serie de elementos electrónicos que controlan todo el proceso.

La primera parte y, seguramente la más voluminosa, es la fuente de alimentación, que convierte la tensión de red a las tensiones empeladas por la electrónica de la impresora.

Por otro lado, tendremos una placa de control, que es el "cerebro" de nuestra impresora. Existen muchos tipos de placas de control, y daría para su propia entrada. Pero, en resumen, su función es controlar todos los elementos de la impresora (motores, termoresistencia, termosensor, display, etc)

Si os pica la curiosidad, la Ramps es un modelo muy famoso y del que, en cierta forma, heredan muchas de las placas actuales.

También tendremos, normalmente montados sobre la propia placa de control, los drivers de motores. Estos se encargan de controlar con precisión el movimiento de los motores paso a paso y también son viejos conocidos del blog.

Así, en resumen, estos son los principales tipos de componentes que vamos a encontrar en nuestra impresora 3D.

Conclusión

Ya hemos visto los aspectos y componentes básicos de una impresora 3D, y su funcionalidad. En medio, se ha intuido que el extrusor puede estar en la estructura, o sobre el cabezal de impresión. Esto lo veremos en la próxima entrada donde veremos las impresoras tipo Bowden y tipo directo, y sus ventajas y desventajas. ¡Hasta la próxima!

Si te ha gustado esta entrada y quieres leer más sobre diseño e impresión 3D puedes consultar la sección impresión 3D

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