Código abierto Impresora 3-D para Metales

Fuente

Gerald C. Anzalone, Chenlong Zhang, Bas Wijnen, Paul G. Sanders and Joshua M. Pearce, “Low-Cost Open-Source 3-D Metal Printing” IEEE Access (in press). DOI: 10.1109/ACCESS.2013.2293018 open access preprint

Abstracto

El progreso técnico en la comunidad para replicar prototipos rápidos en código abierto (RepRap) ha permitido la expansión rápida de una forma de fabricación aditiva usando materiales a base de polímeros. Sin embargo, la falta de una alternativa de código abierto en metales, y los altos costos de capital conjuntos con el lento rendimiento de las impresoras 3-D de metal propietarias han restringido severamente su implementación. Las aplicaciones de las impresoras 3-D de metal comercializadas están limitadas a sólo prototipos rápidos y productos finales de alto precio. Esto restringe severamente el acceso a ésta tecnología para las pequeñas y medianas empresas, laboratorios, y el mundo en desarrollo. Este documento informa sobre el desarrollo de una impresora 3-D de metal desarrollada en código abierto que costaría <$2000(USD). La impresora 3-D de metal es controlada con un micro-controlador de código abierto, y es una combinación de una soldadura de gas a metal de bajo costo con un derivado de ‘Rostock’, un deltabot de RepRap. La lista de materiales, esquemas para diseño eléctrico y mecánico, y los procedimientos básicos de construcción y operación son suministrados. Un análisis técnico preliminar de las propiedades de la impresora 3-D y los resultantes productos de acero son realizadas. Los resultados de impresiones personalizadas de piezas metálicas funcionales se discuten, y conclusiones se derivan sobre el potencial de la tecnología y el futuro trabajo necesario para una distribución masiva de esta tecnología.

Lista de Materiales

Articulo	Número	Costo(USD)	Fuente
Todas las 12 Piezas Impresas @ $40(USD)/kg		$12.00	RepRap Local
Todos Los Sujetadores		$2.00	http://www.mcmaster.com/
Tuerca M3	90
Tornillo M3x10 mm	12
Tornillo M3x12mm	48
Tornillo M3x20mm	12
Tornillo de Ajuste M3x8mm	6
Arandela M3	102
Tuerca M8	6
Tornillo de Ajuste M8	3
Aislamiento Cerámico de 152mm x 152mm	1	$ 4.00
Varillas, Cojinetes y Lazos			http://www.amazon.com/
Barra Lisa de 300mm x 8mm	6	$25.00
Varilla de Fibra de Carbono de 304.8mm	6	$6.00
Rodamientos 608zz	3	$1.20
Rodamientos LM8UU	6	$6.00
Pequeño Lazo de Alambre	3	$0.50
Puntas para Lazo de Alambre	24	$ 8.00
Correa T5 de 600mm	3	$ 5.90	http://www.polytechdesign.com/
Placa de Aluminio 241mm x 51mm x 4mm	3	$114.00	Tienda de Máquina Local
Motor Paso a Paso NEMA17 (1.8 deg.,5.5kg-cm Par de Retencion, Alambre de 750mm)	3	$39.00	http://www.kysanelectronics.com/
Interruptor de límite Mecánico	3	$3.33	http://www.digikey.com/
Placa Microcontroladora Melzi	1	$120.00	http://matterfy.com/
Millermatic 140: Soldador MIG de Configuración Automática con Carrito	1	$836.00	http://www.millerwelds.com/
Fuente de Alimentación	1	$8.00	(Reciclado)/Internet
Alambre	1	$ 2.00	(Recycled)/Internet
	Total	$1,192.93

Piezas Impresas

Imprima estos archivos STL en cualquier sabor de RepRap. Las piezas de color rojo en la imagen a la derecha de la pagina son las partes impresas. El SCAD si es necesario.

Construcción

Nota a los Fabricantes

Si usted ha construido un RepRap en el pasado, esta parte será fácil -- si usted no está familiarizado con RepRaps o Deltabots como el ‘Rostock’ - instrucciones más detalladas de construcción son disponibles en la página de MOST Prusa RepRap y el general Delta Build Overview:MOST.

Este concepto , sin embargo, no se limita a solamente este diseño y debería trabajar para la mayoría de las impresoras RepRap --

Preparación Initial

Prepare todos los materiales en la lista de materiales
Imprima todos los componentes de plástico en un RepRap
Escarie los agujeros para los tornillos M3 en cada pieza de plastico y limpie las trampas de cada tuerca con un cuchillo afilado, Haz que encaje a todos los tornillos y tuercas M3

Construcción de un Pilar Soltero

Detalle del interior de la parte inferior, muestra la colocación del interruptor de límite

Conecte el motor y la base de plástico con tornillos M3 X 10mm con arandelas. Inserte dos tuercas M3 en las trampas de la tuerca de tornillo de fijación en la polea, libremente inserte dos tornillos de M3 X 8mm en la polea. Empuje la polea a través de las barras de motor y apriete todos los tornillos.
Coloque el interruptor de límite a su titular en la base de plástico usando tornillos M2 X 10mm. Compruebe que la bandera en el terminador de la correa engancha el brazo del interruptor.
Utilice un taladro o un cuchillo para limpiar las aberturas para las varillas, inserte 2 barras lisas parallelas de 300mm en los agujeros de la base plástico, utilice el tornillo M3 X 12mm con arandelas para fijar todas las varilla y inmovilizar las dos varillas.
Sumerja los cojinetes LM8UU en aceite para lubricación, inserte 2 rodamientos LM8UU en las ranuras de la lanzadera de plástico, y apriete firmemente cada rodamiento con dos pequeños lazos de alambre. Deslice los cojinetes LM8UU con las lanzaderas de plástico en cada una de las varillas.
Fije el extremo superior de las varillas paralelas en el plástico superior con tornillos M3 X 12mm con arandelas. Utilice el tornillo de fijación M8 y la tuerca M8 para fijar dos rodamientos 608zz en los agujeros centrales del plástico superior.
Pase un extremo de la correa T5 a través y alrededor del terminador de la correa y tire la cola de la cinta a través del terminador marcado. Bucle el final de la cinta que tiene el terminador marcado alrededor de la polea con la bandera en el mismo lado que el soporte del tope final. Bucle el otro extremo de la correa alrededor de los cojinetes 608zz. Conecte el terminador marcado a la lanzadera de plástico con rodamientos LM8UU con un tornillo M3 X 10mm y arandela. Apriete firmemente las terminaciones con una pequeña abrazadera de alambre.

3X

Esto termina la construcción de un pilar soltero. 3 pilares deben ser construidos en paralelo. Placas de 241mm X 51mm de aluminio se unen a ambas partes inferior y superior de plástico para hacer el marco en una forma de prisma triangular.

Construcción de la Plataforma

Epoxi las puntas para los lazos de alambre a las varillas de fibra de carbono en ambos extremos. Usa un tornillo M3 X 12mm y tuerca de fijación para sujetar las puntas a las lanzaderas de plástico. El otro extremo se sujeta al soporte de la plataforma de plástico.
Asegúrese de que los tornillos M3 están ligeramente roscados pasando por el agujero en el extremo del lazo de alambre de manera que permite a cada brazo de fibra de carbono se desplace libremente en todas las direcciones.
3 tuercas largas de 5cm son roscadas en el soporte de la plataforma de plástico para soportar la bandeja de cerámica de 152 mm X 152 mm.

Componentes Electricos

Para el diagrama de cableado vea Fig. 2
Los motores de pasos y los interruptores de límite se conectan a los terminales correspondientes de la placa del micro controlador, que está conectado a una computadora Linux con un cable USB.
La placa se alimenta con una fuente de poder reciclada de una computadora.