O progresso técnico na comunidade de prototipagem rápida auto-replicante de código aberto ( RepRap ) permitiu que uma forma distribuída de fabricação aditiva se expandisse rapidamente usando materiais à base de polímeros. No entanto, a falta de uma alternativa de metal de código aberto e os elevados custos de capital e o lento rendimento das impressoras 3-D metálicas comercializadas restringem severamente a sua implantação. As aplicações de impressoras 3D de metal comercializadas são limitadas apenas à prototipagem rápida e produtos acabados caros. Isto restringe severamente o acesso da tecnologia às pequenas e médias empresas, ao mundo em desenvolvimento e à utilização em laboratórios. Este artigo relata o desenvolvimento de uma impressora 3D de metal de código aberto com valor inferior a US$ 2.000. A impressora 3-D de metal é controlada por um microcontrolador de código aberto e é uma combinação de um soldador MIG comercial de gás-metal de baixo custo e um derivado do Rostock, um deltabot RepRap. A lista de materiais, esquemas de projeto elétrico e mecânico e procedimentos básicos de construção e operação são fornecidos. É realizada uma análise técnica preliminar das propriedades da impressora 3D e dos produtos de aço resultantes. Os resultados da impressão de peças metálicas funcionais customizadas são discutidos e são tiradas conclusões sobre o potencial da tecnologia e o trabalho futuro necessário para a distribuição em massa desta tecnologia.
Para a mais recente impressora 3D RepRap MOST metal, veja isto
Novo software: Slicer e melhorias de processo para impressão 3D de metal baseada em GMAW de código aberto
Contents
Lista de materiais
| Item | Número | Custo (USD) | Fonte |
|---|---|---|---|
| Todas as 12 peças impressas a US$ 40/kg | US$ 12,00 | RepRap local | |
| Todos os fixadores | US$ 2,00 | http://www.mcmaster.com/ | |
| Porca M3 | 90 | ||
| Parafuso M3x10mm | 12 | ||
| Parafuso M3x12mm | 48 | ||
| Parafuso M3x20mm | 12 | ||
| Parafuso de fixação M3x8mm | 6 | ||
| Arruela M3 | 102 | ||
| Porca M8 | 6 | ||
| Parafuso de ajuste M8 | 3 | ||
| Isolamento cerâmico de 152 mm x 152 mm | 1 | US$ 4,00 | |
| Hastes, rolamentos e amarrações | http://www.amazon.com/ | ||
| Haste lisa de 300 mm x 8 mm | 6 | US$ 25,00 | |
| Haste de fibra de carbono de 304,8 mm | 6 | US$ 6,00 | |
| Rolamentos 608zz | 6 | US$ 2,40 | |
| Rolamentos LM8UU | 6 | US$ 6,00 | |
| Abraçadeiras de arame pequenas | 3 | US$ 0,50 | |
| Extremidade do tirante | 24 | US$ 8,00 | |
| Cinto T5 de 600 mm | 3 | US$ 5,90 | http://www.polytechdesign.com/ |
| Placa de alumínio de 241 mm x 51 mm x 4 mm | 3 | US$ 114,00 | Oficina mecânica local |
| Motor de passo NEMA17 (1,8 graus, torque de retenção de 5,5 kg-cm, fio de 750 mm) | 3 | US$ 39,00 | http://www.kysanelectronics.com/ |
| Interruptor de limite mecânico | 3 | US$ 3,33 | http://www.digikey.com/ |
| Placa microcontroladora Melzi | 1 | US$ 120,00 | http://web.archive.org/web/20160304170259/http://matterfy.com/ |
| Soldador MIG de configuração automática Millermatic 140 com carrinho | 1 | US$ 836,00 | http://www.millerwelds.com/ |
| Fonte de energia | 1 | US$ 8,00 | (Reciclado)/Internet |
| Fios | 1 | US$ 2,00 | (Reciclado)/Internet |
| Total | US$ 1.194,13 |
Peças impressas
Imprima esses arquivos STL em qualquer versão do RepRap . As partes vermelhas na imagem à direita são as partes impressas. O SCAD se você precisar.
- Arquivo 3X : Finalizar motor.stl
- Arquivo 3X : Fim do idler.stl
- Arquivo 3X :Belt terminators.stl
- Arquivo 3X : MAIS polia de 12 dentes.stl
- Arquivo:Effector.stl
- Arquivo:Carriage.stl
- Arquivo:Bed adaptor.stl
Construção
Nota para os criadores
Se você já fez um RepRap antes, isso será fácil - se você não estiver familiarizado com RepRaps ou Deltabots como o Rostock - instruções de construção mais detalhadas estão disponíveis na página de construção do MOST Prusa RepRap e no Delta Build Overview:MOST . Esses links darão detalhes sobre como, por exemplo, você pode trançar os fios ou configurar o microcontrolador Melzi/Arduino. Este conceito, no entanto, não se limita a este design específico e, claro, deve funcionar para a maioria das impressoras RepRap - você só precisa da proteção contra fogo e do seu próprio soldador... boa sorte! Se você conseguir que funcione, por favor, envie-nos uma mensagem.
Preparação Inicial
- Prepare todos os materiais listados na BOM
- Imprima todos os componentes plásticos em um RepRap
- Alargue os orifícios dos parafusos M3 em cada peça de plástico e limpe as armadilhas das porcas com uma faca afiada, tornando-a adequada para todos os parafusos e porcas M3
Construção de pilar único
Detalhe da parte inferior interna, mostrando a colocação da chave fim de curso
Detalhe da parte inferior externa
Detalhe superior- Fixe o motor e a base plástica com parafusos M3 X 10mm com arruelas. Insira duas porcas M3 nas armadilhas das porcas do parafuso de fixação na polia, insira frouxamente dois parafusos de fixação M3 X 8 mm na polia. Empurre a polia através das hastes do motor e aperte todos os parafusos.
- Fixe a chave fim de curso ao seu suporte na base plástica usando parafusos M2 X 10mm. Adicione um pouco de epóxi para garantir que a chave não se mova. Certifique-se de que o parafuso no carro engate no braço do interruptor. Ajuste este parafuso para definir a posição onde o carro engata na chave limitadora.
- Use uma broca ou faca para limpar as aberturas da haste, insira 2 hastes lisas paralelas de 300 mm nos orifícios do plástico da base, use um parafuso M3 X 12 mm com arruelas para fixar toda a haste para imobilizar as duas hastes.
- Mergulhe os rolamentos LM8UU em óleo para lubrificação, insira 2 rolamentos LM8UU nas ranhuras da lançadeira de plástico e aperte firmemente cada rolamento com duas pequenas braçadeiras de arame. Deslize os rolamentos LM8UU com as lançadeiras de plástico em cada haste.
- Fixe a extremidade superior das hastes paralelas nos plásticos superiores com parafusos M3 X 12mm com arruelas. Use o parafuso de fixação M8 e a porca M8 para fixar dois rolamentos 608zz nos orifícios centrais do plástico superior.
- Passe uma extremidade da correia T5 através e ao redor de um terminador de correia e puxe a ponta da correia através de outro terminador. Passe a ponta da correia ao redor da polia. Passe a outra extremidade da correia em volta dos rolamentos 608zz. Anexe um terminador à lançadeira de plástico com rolamentos LM8UU com um parafuso M3 X 10mm com arruela. Prenda firmemente os terminadores com um pequeno prendedor de fio.
3X
Isso encerra a construção de pilar único. 3 pilares devem ser construídos em paralelo. Placas de alumínio de 241 mm x 51 mm são fixadas nos plásticos inferior e superior para dar à moldura um formato de prisma triangular .
Construção de plataforma
- Epóxi as extremidades do fio de amarração às hastes de fibra de carbono em ambas as extremidades. O conjunto de parafusos e porcas M3 X 12 mm é usado para fixar as extremidades do fio de amarração às lançadeiras de plástico. A outra extremidade é fixada no suporte plástico da platina.
- Certifique-se de que os parafusos M3 estejam frouxamente enroscados no orifício nas extremidades do fio de amarração, de modo que permita que cada braço de fibra de carbono se desloque livremente em todas as direções.
- 3 pregos de 5 cm de comprimento são enfiados no suporte da plataforma de plástico para apoiar a bandeja de cerâmica de 152 mm X 152 mm.
Eletrônicos
Fig. 2 Diagrama de fiação- Para o diagrama de fiação, consulte a Fig.
- Motores de passo e chaves fim de curso são conectados aos terminais correspondentes na placa do microcontrolador, que é conectada ao computador Linux com um cabo USB.
- A placa é alimentada por uma fonte de alimentação de computador reciclada.
- Para controlar o soldador usamos um desses relés conectado aos pinos auxiliares de E/S e alimentação do RAMPS. Alterar o estado dos pinos aos quais a placa está conectada altera o estado do relé atribuído ao pino ativado. Os contatos do relé são então conectados em paralelo com o gatilho na alça da pistola de soldagem. Alternar o gatilho da alça ou o relé alternará o soldador. Dessa forma, o soldador ainda pode ser usado normalmente quando não está conectado à impressora...
Segurança
- O equipamento de segurança é baseado em protocolos de segurança de soldagem MIG padrão
Área de trabalho
- Use sua impressora 3D de metal em uma superfície plana isolada de água e materiais inflamáveis.
- Verifique se você possui um aterramento adequado com uma conexão metal sobre metal ao seu substrato.
- Certifique-se de que seu cilindro de gás esteja sempre preso a um suporte vertical ou carrinho e use apenas mangueiras de gás projetadas para soldagem.
- Elimine a desordem da área de trabalho, pois você fará chover faíscas por toda parte. Minimize o número de cabos sob os pés para evitar tropeços.
- Examine as mangueiras regularmente quanto a vazamentos, desgaste e conexões soltas e substitua as linhas defeituosas. Pulverize com uma mistura de água e sabão. Bolhas mostrarão vazamentos.
- Garanta a ventilação adequada da área de trabalho. Os vapores de soldagem são perigosos. Na garagem de uma casa, deixe uma porta ou janela aberta e ligue um ventilador como exaustor para remover a fumaça da área de respiração. Também usamos máscaras.
Equipamento de segurança
- Use óculos de segurança sempre enquanto estiver no laboratório.
- Ao imprimir e/olhar para a impressora durante a impressão, use uma máscara de soldador/capacete de soldagem (escurecimento automático ou sombra invertida com certificação ANSI atual) ou observe-a usando uma webcam. Não observe a impressora com os olhos desprotegidos!
- Use um alicate para pegar o substrato após a impressão ou luvas grossas de couro
- Sempre use jaleco resistente a chamas e luvas de couro resistentes ao manusear as peças impressas
- Use sapatos de couro - cano alto (biqueira de aço é um bônus).
A impressão 3D de metal expõe você à soldagem por períodos mais longos do que o normal para soldagem de rotina. Você deve garantir que toda a sua pele esteja coberta por algo para evitar “queimaduras solares”.
Operação
O palco é controlado como uma impressora 3-D RepRap Delta normal. Para uma introdução à nomenclatura, tente isto . Baixe o firmware do Repetier e o software host , use o Arduino para fazer upload do firmware para o palco e configure o Cura no host. Isso funcionará em qualquer tipo de computador, mas recomendamos o Debian gratuito e de código aberto . Os modelos podem ser criados e modificados com qualquer editor 3-D, como OpenSCAD , Blender ou um aplicativo CAD como FreeCAD (para uma lista mais detalhada de programas CAD gratuitos de código aberto, clique aqui . O modelo deve ser exportado como um arquivo STL. Isso é carregado no Cura e fatiado em um percurso. Podem ser necessárias algumas tentativas para acertar todas as configurações. O GCode é salvo no disco e aberto com o Repetier Host, que o envia para o palco. Quando a plataforma alcança a pistola de soldagem, ligue o soldador conectando o cabo que leva ao interruptor (que deve ser mantido pressionado com um prendedor de arame). Durante a impressão, preste atenção à distância entre a pistola e o objeto. Isso deve começar em aproximadamente 7 mm e permanece igual. Se aumentar, diminua a altura da camada, ou diminua o movimento (isso pode ser feito durante a impressão com Repetier Host). Se diminuir, faça o contrário.
Recursos experimentais
Embora toda a configuração ainda seja altamente experimental, algumas partes são mais experimentais do que outras. Alguns recursos estão listados aqui e estão sendo testados com vários níveis de sucesso. O Cura tentará ajustar a “largura da linha” do filamento depositado alterando sua velocidade de avanço. Atualmente o soldador não suporta tal ajuste, então algumas peças recebem mais material do que deveriam, enquanto outras recebem menos. Para resolver isso, foi desenvolvido um plugin para Cura que converte essas alterações de avanço em alterações de velocidade do bico. O plugin pode ser encontrado com o arquivo scad no github . Este plugin também suporta a adição de comandos personalizados quando a viagem termina ou começa. Isto pode ser usado para ativar um relé para ligar a energia do soldador.
Veja também
- Analisador de arco de código aberto: monitoramento multissensor de fabricação aditiva de arco de arame
- Mecanismos de liberação de substrato para impressão 3D de metal de alumínio com solda de arco de metal a gás - como tirar sua impressão do substrato com um martelo
- Monitor de tensão e corrente de código aberto de baixo custo para impressão 3D de solda de arco de metal a gás
- Otimização por enxame de partículas de parâmetros de impressão para impressão 3D de metal baseada em TIG de código aberto
- Desenvolvimento hipoeutético de liga de alumínio-silício para impressão 3D baseada em GMAW usando peças fundidas em cunha
- Laboratório de código aberto
- Impressão 3D de código aberto de OSAT
- Análise econômica do ciclo de vida da manufatura distribuída com impressoras 3D de código aberto
- Impactos ambientais da fabricação distribuída a partir da impressão 3D de componentes e produtos poliméricos
- Construindo equipamentos de pesquisa com hardware gratuito e de código aberto
- Universidade de Tecnologia de Delft - MIG+ Prusa I3
- Weld 3D – 1º spin off comercial
- consulte a literatura sobre "fabricação aditiva de arco de arame" (WAAM)
- Mini Metal Maker - impressora 3D projetada especificamente para argila metálica que é então queimada - instruções de construção de US $ 25, quase código aberto
- Código aberto Impresora 3-D para Metales
- Aplicações de impressão 3D de metal baseada em GMAW de código aberto
- A MAIS impressora 3D de metal de código aberto v2
- Plug-in de fatiador de impressão de metal 3D
- Formação in situ de mecanismos de liberação de substrato para impressão 3-D de metal soldado por arco de metal a gás
- Monitor de tensão e corrente de código aberto de baixo custo para impressão 3D de solda de arco de metal a gás
- Tensão integrada - Monitoramento e controle de corrente de impressora 3-D de código aberto com junta esférica magnética de solda de arco de metal a gás
- Limpeza de substrato de alumínio para impressão 3D: MAIS
- Usando um delta inverso para impressão em cera para fundição de metal
Discussões úteis
- Discussão do Fórum RepRap
- Discussão do Thingiverso
- Discussão Reddit
- Discussão do dia a dia
- Discussão do Rastall no G+
- A discussão do Registro
- Discussão Slashdot
- Grupos do Google sobre dicas, truques e análises de impressoras 3D
meios de comunicação
Mídia dos EUA
- Cientistas constroem uma impressora 3D de metal de código aberto e de baixo custo - Michigan Tech News, Phys.org , Science Daily , Science Codex , The Cherry Creek News , Planet Infowars , Business Standard , GentedeHoy (espanhol) , ItechPost , Reddit , CBS Detroit , Bubblenews , gerente de laboratório, 3ders , Hexus
- Parafuso solto? A impressora 3-D poderá em breve criar uma nova para você - NBC News
- Impressão com metal: engenheiros criam impressora 3D de soldagem DIY por menos de US$ 1.500
- Cientistas da Michigan Tech constroem uma impressora 3D de metal DIY de US$ 1.500 - Gigaomm , CNN Money, ARS Mobilitas
- Impressora metálica 3D de baixo custo e código aberto pode levar tecnologia revolucionária a milhões de pessoas - International Science Times
- Nova impressora 3D de metal é de código aberto e acessível - Live Science, Yahoo News , Scientific American
- Todos saudam a impressora 3D de metal DIY para desktop - DVice
- Agora você pode imprimir 3D com metal em casa - Placa-mãe
- Testando seu metal - Newsweek, Newsweek.com
- Uma impressora 3D de soldagem Rostock? - Hack por dia
- Michigan Tech lança impressora 3D de metal de código aberto por menos de US$ 2.000 - Indústria de impressão 3D
- Uma maneira barata de imprimir peças de metal - The New York Times
- RT ACM (Associação para Máquinas de Computação) , Treehugger , 3D Printer World , Engineering.com , Geeky Gadgets , Gizmodo , Dragons Tales , The Examiner , ICT Career , VR Zone , Gizmag , Computer Weekly , ITPro Portal , Consett Magazine , Shift Frequency
- MOU com Sigma Labs : Market Watch, Sacramento Bee , MSN Money , Wall Street Journal , Yahoo Finance, Business Week , ABC 27 , Indústria de impressão 3D , 3Ders , Technorati , Design News
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Mídia Internacional
Grã-Bretanha
- Impressão 3D em metal e seis mudanças importantes na 'segunda revolução industrial' - The Guardian
- The Register , The Telegraph , The Independent , Techienews , ITPro , Revista Eureka
Canadá
- Cientistas divulgam planos para impressora 3D de metal de código aberto - Canadian Manufacturing/Design Engineering
- Nova impressora metálica 3D de BAIXO CUSTO em inovação de código aberto - Substância
China
- Impressora 3D de metal: O que você deseja fazer com ela? - Guokr.com (resumindo)
- Impressora 3D de metal, 1.500 $. - 3dyf. com (3dyf)
- OS China , IT Home , CN Beta , AMOBBS
Dinamarca
- Byg din egen impressora 3D de metal por 6.500 coroas - Engenheiro
França
- Em projeto: uma impressora 3D de metal... código aberto - Futura Sciences
- GNT
Alemanha
- Equipamento metálico da impressora 3D - Scienexx, Linux Magazin
Índia
- Cientistas criam impressora 3D de metal de baixo custo e código aberto – Jagran Post
- Cientistas constroem impressora 3D de metal de baixo custo e código aberto - Economic Times (Indian Times)
Itália
- Impressão 3D de metal, código aberto e amendoim - Tom's Hardware
Japão
- DIY barato! A Universidade Tecnológica de Michigan está desenvolvendo uma impressora 3D de metal de código aberto - Social Design News
Lituânia
- A partir de agora, impressora 3D de metal apenas 1,5 por mil. dólares podem ser feitos em casa - Mokslasit 15 min, Technologijos
Malásia
- 6 tendências tecnológicas que dominarão 2014 - HongKiat
Noruega
- Suas impressoras 3D de metal podem ser usadas sozinhas - Teknisk Ukeblad (Technical Weekly)
Polônia
- Imprima uma arma - Rzeczpospolita (rp.pl)
Romênia
Rússia
- Selo de metal 3D aberto -Lenta.ru, 2045.ru , Kazan Federal U , Inline
- Americanos criaram impressora 3D disponível para impressão em metal - Imena
- Epoch Times , Computerra , Scienceblog.ru
Espanha
- Impressora 3D para metal, barata e de código aberto - NCYT, Insurgente Press