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Introdução as Impressoras 3D: Software

Tela principal do Cura 15.04

OBS: incompleto. Post será atualizado em breve.

Este post destina-se a mostrar uma geral das impressoras 3D mais difundidas que são as que utilizam a tecnologia de “FDM” que simplesmente derrete um filamento de plástico e faz as peças. Irei colocar a impressora que fiz e os problemas encontrados pelo caminho. Espero que de alguma forma possa te ajudar a não cometer os mesmos erros que cometi. Será dividido em Software, Mecânica e Eletrônica, cobrindo todos os apectos da montagem de uma impressora 3D caseira.

Quer uma impressora 3D? Então você tem basicamente 3 opções:

  1. comprar uma pronta e simplesmente usar (pouca dor de cabeça)
  2. comprar um kit e simplesmente montar (dor de cabeça média)
  3. ou se você gosta de dor de cabeça… comprar peças soltas e montar a sua.

Se você escolher a 3 opção… antes de meter a mão na massa é prudente fazer essas perguntas abaixo para você mesmo:

>Preciso de uma impressora 3D?
R: caso você faça protótipos ou trabalhe com pequenas peças de plástico… pode ser útil. Ciente que a qualidade das peças produzidas podem não ser o que você espera. Se é muito importante impressões bem feitas, e não quer perder tempo em ajustes, é melhor comprar uma de marca.

>Quais os tipos de tecnologias de impressoras 3D?
R: No meio hobby  estão mais difundidas as tecnologias FDM(Fused Deposition Modeling) Modelagem por deposição de material fundido (derrete fio de PLA ou ABS e vai depositando as camadas) ou o Estereofotolitografia (Stereolithography) que utiliza luz para endurecer uma resina líquida fotossensível. As impressoras “faça você mesmo” geralmente são da tecnologia FDM.

>Estou ciente de que demora horas para imprimir uma peça pequena (imagina grande…), e existem muitas chances de dar errado e que o material é relativamente caro?
R: imprevistos acontecem… falta de energia, filamento acabar, entupir o bico, falha ou travamento do software do PC, etc. Material custa relativamente caro. Impressora 3D desse tipo não é aconselhada para produção de itens em série. São mais para fazer um modelo/protótipo. Imagine 4h para imprimir uma peça e você precisa de 30 delas =), complicado.

>Estou ciente que existem muitos ajustes que devem ser feitos e as vezes gasta-se um tempo considerável tentando apenas ajustar a impressora?
R: Hahaha se escolheu fazer sua própria impressora, se acalme e tenha fé. Existirão vários ajustes para fazer até sair uma impressão bem feita. Dica: tente instalar auto nivelamento, esse recurso vai te ajudar muito mesmo.

Se você é cabeça dura feito eu,  e quer construir a sua impressora mesmo assim… vamos prosseguir =)

Conforme gráfico abaixo que pode ser encontrado no site reprap.org temos a distribuição dos modelos mais usados no mundo:

Distribuição dos modelos/marcas mais utilizados na atualidade.

Primeiro pesquise bem no site da reprap.org. Lá existe a página RepRap_Options com modelos já criados pelos hobbistas do mundo inteiro. Vale a pena olhar uma por uma e observar como foi feita a mecânica e a estrutura geral. A mais replicadas são as “Prusa I3“. Quando resolvi construir a minha Prusa I3, ela era a mais promissora em termos de facilidade de construção, mas enquanto desenhava encontrei a “mendel 90” e resolvi que seria a base para meu projeto.


1-SOFTWARES:

1.1 Modelos 3D:

Os objetos podem ser criados em softwares baseados em:

  • Softwares paramétricos: são do tipo “CAD” e por isso são paramétricos. Os objetos podem ser alterados e suas dimensões e formas são baseadas em fórmulas e por isso não importa quanto zoom for dado, as dimensões permanecerão proporcionais. Como exemplos de softwares “Free” temos os OpenSCAD, FreeCAD e HeeksCAD e como exemplos de pagos PTC Creo (Pro Engineer), Dassault Solidworks, Autodesk Inventor
  • Softwares não paramétricos: Os objetos são representados por uma malha de polígonos. Como o sketchup (a versão 8 ainda é a mais utilizada), 123D design (Feito pela Autodesk, gratuito), etc. Para mais opções RepRap_Options.

O mais importante é que o programa utilizado para desenho consiga exportar para o formato .stl (stereo litograf). Se não quer desenhar então baixe modelos 3D em sites especializados como os listados abaixo (OBS: em alguns sites pode ser preciso converter para stl):

Após definir o o que será impresso temos de utilizar outro programa que ficará em seu computador (Software Host) que fará uma análise do objeto escolhido e irá traduzir o modelo 3D em comandos Gcode para enviar para impressora 3D.

1.2 Software Host:

Este programa fica instalado no PC e geralmente incorpora as funções de fatiamento (slicing) do modelo 3D e geração do código(código G) que será enviado para a impressora executar e imprimir o modelo. O que o fatiamento faz é dividir o objeto em camadas de baixo pra cima com espessura geralmente de 0,2mm e gerar código para imprimir cada camada, uma sobre a outra até formar o objeto. Existem vários programas com essa função, e os mais difundidos são:

Atualmente uso o cura. Ele possui o Slic3er embutido.

1.2.1 Cura:

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  1. Espessura de cada camada na impressão. É um dos mais importantes fatores que define a qualidade de impressão. espessura menor = mais qualidade e mais tempo de impressão. Espessura maior = menor qualidade e menor tempo de impressão. Qualidade normal fica em torno de 0,10mm.
  2. define a espessura das paredes laterais. É aconselhado colocar um valor múltiplo da saída do bico. Bico 0,4mm então escolhi paredes com 0,8mm.
  3. Retração. Define se deseja retração e os parâmetros. Retração é o ato de puxar um pouco o filamento antes de efetuar movimentos sem depositar material a fim de evitar “pingar” em outras partes. Se o tracionador do seu bico não for bom… esse recurso vai causar muitos entupimentos. Aconselho desmarcar de inicio e depois ir testando para ver se não vai ocasionar problemas.
  4. Espessura da base e do “teto”. É aconselhado colocar valor múltiplo da espessura de camada. No exemplo temo camada de 0,12mm então podemos querer 6 camadas o que seria 0,72mm.
  5. Preenchimento. Quanto material queremos internamente. Basicamente todos os modelos são ocos por dentro. Colocar aqui 100% indica que queremos o interior totalmente sólido. Esse parâmetro influencia bastante no tempo de impressão e na rigidez da peça. Geralmente valores de 20% a 40% já deixam a peça bastante resistente e economiza material.
  6. Velocidade de impressão. Define qual a velocidade durante a deposição de material. Se for muito rápido perdemos qualidade de impressão e podemos também ter problemas de não fixação de uma camada em outra, tornando o objeto final frágil. Geralmente utilizo 50mm/s mas dependendo do bico e da estrutura da impressora podemos ter velocidades menores ou maiores.
  7. Temperatura de impressão. Define a temperatura que o Bico deve chegar para derreter o filamento. ABS 200° a 230° Celsius e PLA de 180° a 220° Celsius. Ela varia também para cores diferentes. Consultar o fornecedor do filamento para saber a temperatura ideal.
  8. Temperatura da mesa. Em alguns modelos existe a mesa aquecida. Ela é necessária quando for imprimir com ABS já com PLA é comum não usar mesa aquecida. O ABS não adere bem a superfície fria e também pode empenar com a diferença de temperatura entre as primeiras camadas e as ultimas. A temperatura da mesa fica entre 70° e 110° Celsius.
  9. Tipo de suporte. Em alguns modelos como pontes pode ser necessário construir suportes para apoiar o material durante a impressão e assim que terminar a impressão você retira esses suportes. Na maioria das impressões não são necessários.
  10. Adesão à plataforma(mesa). Define como será a camada que fica em contato com a mesa. Se sua impressora tiver auto nivelamento ou estiver bem nivelada a mais indicada é a BRIM. Ela apenas adiciona uma camada ao redor do objeto para ajudar a prevenir que ele se solte ou empene. Caso a mesa esteja desnivelada… talvez o RAFT te ajude. Ele faz uma camada bem espessa e depois uma bem fina antes de começar a parede do objeto, isso ajuda com o desnivelamento.
  11. Diâmetro do filamento. Diz ao software qual a espessura do filamento que você está usando. Existem filamentos de 3mm ou 1,5mm, na compra do bico da impressora geralmente é preciso escolher entre um dos dois. Mais comum é o de 1,5mm. Coloque o valor mais exato possível(use paquímetro se tiver) pois a partir dessa espessura o programa vai calcular a quantidade de filamento que será derretido a cada instante.
  12. Flow (vazão). Serve para ajustar a quantidade de filamento. Geralmente fica em 100%. Ele atua alterando a vazão geral de filamento. Caso seja necessário mais vazão (por exemplo foi pedido 100% de preenchimento mas estão ficando alguns espaços entre as linhas vizinhas), altera-se esse valor para mais e vise-versa. Lembrando que o normal é 100% e caso tenha alguma anomalia deve-se procurar onde está faltando calibrar.
  13. Representação da mesa da impressora. Os objetos ficam dentro desse cubo azul e se alguma parte não cabe você terá que encolher ou dividir o objeto ou até montar uma impressora maior =). O tamanho desse volume é configurado em “machine>machine settings”.
  14. Load(carregar objeto). Procurar e carregar objetos para mesa. Arquivos com extensão .stl e .obj são aceitos. Dica: arquivos de imagem também podem ser importados e são gerados paralelepípedos com auto relevo baseado na imagem.
  15. Imprimir ou Salvar Gcode. Após carregar algo na mesa e se tiver uma impressora conectada, ao clicar abrirá uma janela para impressão. Caso a impressora não esteja conectada então aparecerá opção para salvar o Gcode gerado. Dica: Uma interface atraente de impressão é a “Pronterface UI” que pode ser habilitada em “File>Preferences…” e depois em “print window”.

1.3 O Firmware:

É software que fica em um chip na própria impressora. Ele é responsável por receber comandos vindos do PC (Gcode) interpretar esses comandos e coordenar os motores, temperaturas, etc, e também armazena alguns parâmetros de funcionamento. Também existem vários firmwares, e os mais utilizados são:

 

1 Comment

  1. Jonas

    Olá amigo, que bom degustar seu material.
    Sou aluno de mecatronica na universidade UNIT/AL e estou pensando em montar uma impressora fotossensivel, seu site contribuiu para incrementar as ideias, dando a entender o funcionamento de cada icone nos softwares.

    No artigo gerado sobre o trabalho que penso em apresentar, vou citar suas referencias, pois trata se um material leve e recheado de informacoes uteis.

    Sou aluno do 1 periodo de mecatronica , e para mim é muito prazeroso fazer contato com profissionais da area.

    muito obrigado!!

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