La anatomía de una impresora 3D: nivelación de la cama

Una vez más querid@ suscriptor, vamos a meternos en un tema de mucho interés si estás comenzando dentro del mundo 3D. Acomódate bien en tu silla que hoy te traigo algo jugoso para contarte🍾. Vamos allá.
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Desde el principio, la nivelación de la cama ha sido la parte de la impresión 3D que puede hacer o deshacer la experiencia de los usuarios. Inicialmente, las rafts eran la mejor manera de garantizar que su impresora 3D tuviera una superficie plana para trabajar. Una balsa es una estructura de sacrificio para compensar que una cama desnivelada sea una superficie de impresión plana y temporal. Ahora se usan con mucha menos frecuencia debido a la variedad de formas en que se puede nivelar una cama de manera confiable. Hay tres categorías principales: nivelación de software, nivelación de hardware y nivelación manual; echemos un vistazo a estos y las diversas subcategorías de cada uno.

Nivelación manual

La mayoría de las impresoras tienen una forma de nivelación manual, que es donde hay alguna forma de ajustar la altura de la cama de la impresora, generalmente usando tornillos en tres o cuatro puntos de la cama. Ya sea Ultimaker 2+ y sus tres tornillos, o algo como Wanhao Duplicator i3 y sus cuatro, cualquiera de los dos es una opción viable para las camas de impresoras 3D. Sin embargo, tres tornillos es mejor que cuatro, después de todo, tres puntas hacen un plano. Lo que puede pasar con cuatro tornillos es que puedes poner tres tornillos en un plano, pero el cuarto tornillo dobla la superficie de impresión a lo largo de la diagonal. Es factible nivelar una cama con cuatro tornillos, y lo hago a menudo, pero lo hace un poco más difícil que solo con tres tornillos.

Nivelación manual de la cama en la Ultimaker 2+Nivelación manual de la cama en la Ultimaker 2+

Nivelar la cama es realmente simple, solo se necesita algo de práctica para hacerlo bien.

  1. Comience por apretar todos los tornillos para que tenga más espacio para trabajar.
  2. Inicio el eje Z de su impresora 3D. Si se dirige a Z max, envíelo a Z 0 manualmente.
  3. Mueva la impresora por encima de cada tornillo, colocando un trozo de papel entre la boquilla y la cama.
  4. Afloje el tornillo hasta que el papel quede aplastado entre la boquilla y la cama solo un poco. Desea que todavía pueda moverlo, pero siente un poco de resistencia.
  5. Repita este paso para cada tornillo.

Cuando comience su próxima impresión, haga que comience con 10 líneas de falda. No necesita esto siempre, pero es útil poder ajustar los tornillos y ver dónde necesita aflojarlos o apretarlos para obtener una mejor primera capa.

Nivelación de software

Sin embargo, hay algunas impresoras que no tienen forma de ajustar la cama. Están unidos rígidamente al marco y eso es todo. Sin embargo, puede usar MatterControl para cambiar la forma en que su impresora genera Gcode, para poder imprimir incluso en una cama con forma de cuenco. La nivelación del software le hace ejecutar el mismo tipo de papel y pruebas de resistencia que la nivelación manual, pero todo está almacenado en el perfil MatterControl de la impresora, por lo que cuando exporta Gcode, puede imprimir la primera capa paralela a la cama, incluso obviamente está inclinado. Si tiene algún tipo de sonda de cama, también puede sondear cada punto automáticamente y usarlo para recopilar los puntos para la nivelación del software.

Nivelación de software con el LulzBot TAZ 6Nivelación de software con el LulzBot TAZ 6

Nivelación de hardware

Si bien existen métodos para nivelar realmente la cama y formas de compensarla, también existen métodos para que la máquina lo haga todo por usted y no tenga que preocuparse por nada de eso, y ahí es donde entran las sondas de nivelación de la cama. muchas muchas maneras diferentes de lograr esto, y cada uno tiene su propio beneficio o problema con exactitud y precisión.

Sonda inductivaVisto en Printrbot Simple Metal, Prusa i3 Mk2, el tope final Z en Pulse y una variedad de otras impresoras disponibles. Funcionan al detectar metal conductor, ya sea una cama de impresora de metal, puntos específicos en la cama con metal o tan simple como un tornillo montado para activarlo. Son bastante precisos en su capacidad de dispararse en la misma posición, pero deberá usar algunos valores de desplazamiento Z para imprimir en el nivel adecuado. La sonda puede activarse en el mismo lugar, pero lo que cree que es 0, en realidad puede estar a 2 mm de la cama, por lo que sus huellas no se pegarán. Solo necesitará encontrar su valor de compensación Z una vez, y una vez que lo haga, estará listo para comenzar.

Nivelación de cama inductivaNivelación de cama inductiva

Sonda estilo Lulzbot

Este es un estilo bastante único que solo he visto usar en un par de impresoras, pero la más famosa será la Lulzbot TAZ 6 o Mini. Hay un cable que va desde el tablero hasta el bloque del calentador, donde se monta con un tornillo pequeño, y otro conjunto de cables que van desde el tablero hasta cada una de las cuatro arandelas que se sujetan a la cama. Antes de cada impresión, el Lulzbot limpia la boquilla con una pequeña almohadilla de limpieza y luego sondea rápidamente una esquina, se aleja de ella y vuelve a entrar más despacio. Una vez que golpea la arandela por segunda vez, pasa a la siguiente arandela hasta que las cuatro hayan sido probadas. Ocasionalmente, con este estilo, la boquilla no está lo suficientemente limpia, por lo que cuando hace contacto con la lavadora, no puede cerrar el circuito y chocará contra él brevemente antes de alejarse e intentar un ciclo de limpieza nuevamente. Entonces, si bien no requiere ningún tipo de calibración, puede fallar al nivelarse y requerir una pequeña limpieza a mano para que vuelva a funcionar.

Sonda capacitiva

Nuevamente, otro método único; el sondeo capacitivo puede usarse exclusivamente en Ultimaker 3 (y Extended). Ultimaker tiene un artículo muy bueno (https://community.ultimaker.com/topic/15687-inside-the-ultimaker-3-day-6-active-leveling/) sobre por qué introdujeron la «nivelación activa» durante el desarrollo de la Ultimaker 3 y por qué se decidieron por este método en lugar de otros. Primero nivela la cama manualmente usando tornillos para acercarla lo más posible al nivel, y luego la impresora medirá los tres puntos y obtendrá una posición más precisa y compensará en consecuencia. Con estas medidas, en lugar de imprimir un cubo en un ángulo inclinado completamente hacia arriba para que sea un cubo perfectamente plano por todas partes, se sesgarán las primeras dos capas hasta que quede correctamente plano. Hay un límite de cuánto puede inclinar la impresión, por lo que no tendrá cubos que salgan como trapecios ni nada por el estilo, pero puede haber una ligera inclinación en la base. Mecánicamente, hay un pequeño chip que mide la capacitancia (o capacidad de almacenar electricidad) entre la parte inferior del cabezal de impresión y la plataforma de impresión de aluminio. La cama se eleva hacia la boquilla a una velocidad fija y la impresora detectará cuando la capacitancia entre los dos deja de cambiar y marcará ese punto como «0». Es un sistema muy fácil de usar y no falla con frecuencia; de hecho, la mayoría de las fallas provienen de la interacción con la impresora mientras se realiza la calibración.

Nivelación de cama capacitiva con Ultimaker 3Nivelación de cama capacitiva con Ultimaker 3

Micro interruptor

Esta es una de las primeras formas de nivelar la cama debido a lo simple que es; sin sensores, sin calibración, es solo un interruptor normal que envía una señal cuando se presiona. Hay tres formas diferentes de configurarlo: usando un servo, un pestillo o montado rígidamente. El método servo tiene el interruptor en un brazo que está conectado a un servo para que pueda girar hacia afuera, sondear la cama, luego girar hacia atrás y comenzar a imprimir. El pestillo funciona de manera similar al servo, donde un brazo se balancea hacia abajo con el interruptor, excepto que en lugar de usar un servo, hay un pequeño pestillo en algún lugar del marco contra el que se mueve el cabezal de impresión para girar manualmente hacia abajo el brazo, sondear y luego usar el enganche para girarlo hacia arriba. BCN3D utiliza microinterruptores montados en el cabezal de impresión de la Sigma R17 fuera del camino de la boquilla, por lo que puede sondear las tres esquinas de la cama para obtener un plano. Dado que hay dos boquillas en el R17, no puede compensar los diferentes valores en ninguna de las boquillas, por lo que en lugar de ajustar automáticamente el Gcode, tiene asistentes que lo guían a través de cómo girar las perillas de nivelación de la cama hasta que esté nivelada. Otras impresoras con una boquilla pueden calibrar automáticamente la cama y no necesitará girar ninguna perilla.

Nivelación de microinterruptores con la BCN3D SigmaNivelación de microinterruptores con la BCN3D Sigma

Sensor de infrarrojos

Tanto el Robo C2 como el Robo R2 usan un sensor infrarrojo para detectar cuándo está cerca de la cama. En ambos casos, el sensor IR está montado detrás de la extrusora y se activará cuando vea que la cama se eleva lo suficientemente cerca de la boquilla. El sensor sondea 9 puntos en una cuadrícula de 3 por 3 para crear una malla de la cama y poder imprimir a lo largo de ella. Sin embargo, estos tipos de sensores son sensibles a cuán reflectante es la superficie de la cama; vidrio o PEI necesitarán un respaldo opaco para activar estos sensores. Por lo general, estos sensores funcionan muy bien para sondear su cama de manera silenciosa y precisa, pero su repetibilidad depende en gran medida de la calidad del sensor.

Sonda táctil

Mientras que cada uno de los sensores de nivelación anteriores tiene algún tipo de limitación en el material de la cama, el filamento pegado a la boquilla o la facilidad de uso, Santuario 3d Orbit hace un gran trabajo al abordar cada uno de ellos. El Orbit es un sensor táctil, a veces llamado «Efecto Hall», que se refiere a un sensor que se activa en presencia de un campo magnético. Esta sonda extenderá una pequeña varilla de metal que toca la cama, baja el cabezal de impresión (o eleva la cama) hasta que se activa la sonda, que la dispara hacia la órbita y registra el punto Z0. Puede tener vidrio en su cama, Buildtak, PCB de aluminio, cinta azul, PEI, no importa; siempre que haya una cama para tocar, la sonda la medirá. Con una configuración simple de cinco cables (dos de tierra, PWM, 5 V y ZMin), tiene una configuración realmente sencilla que puede adaptarse a casi cualquier impresora y su firmware.

Nivelación del sensor táctil con el pulsoNivelación del sensor táctil con el pulso

Acelerómetro

SeeMeCNC RoStock V3 y Artemis tienen un acelerómetro conectado al hotend que usan para nivelar la cama. Para sondear la cama, el hotend primero se mueve sobre el centro de la cama y lo golpea con la boquilla, y usa el acelerómetro para medir dónde se detuvo. Hará esto un par de veces para obtener un buen promedio de donde está 0, y luego comenzará a sondear en la base de cada torre. Si los valores de cada sonda están demasiado lejos, volverá a casa y volverá a intentarlo hasta que lo haga bien. Dentro de la pantalla LCD, puede cambiar el desplazamiento Z si está demasiado lejos o demasiado cerca. Un punto de preocupación es que debe asegurarse de que la boquilla y la cama estén calentadas a la temperatura de impresión porque eso expandirá la cama y la boquilla ligeramente y afectará la repetibilidad de la sonda. Además de eso, los puntos en la cama donde la boquilla golpea, y la boquilla misma deben estar completamente limpias, de lo contrario interferirá con la lectura final.

Nivelación del sensor táctil con SeeMeCNC Artemis

Nivelación de acelerómetro con SeeMeCNC Artemis

Resistencias sensibles a la fuerza

El SeeMeCNC Artemis lanzado recientemente tiene resistencias sensibles a la fuerza, o FSR, para nivelar la cama. Como su nombre lo indica, este método de nivelación funciona mediante el uso de resistencias debajo de la cama que tienen un aumento significativo en la resistencia cuando se les aplica una fuerza. Querrá asegurarse, al igual que el acelerómetro, de que la boquilla y el lecho estén limpios; de lo contrario, habrá cierta compensación en las mediciones recopiladas y sesgarán los resultados de nivelación. Estas resistencias son extremadamente sensibles y algunas tienen una repetibilidad de 0,02 mm, por lo que puede estar seguro de que si su impresora tiene FSR, volver a nivelar la cama será un proceso mucho menos común.

Si bien existen muchos métodos diferentes para nivelar su cama de impresión, cada uno tiene sus ventajas y desventajas. Ya sea que esté buscando actualizar su impresora para tener una de estas o esté tratando de comprender mejor el sistema que ya tiene su impresora 3D, espero que esto le haya ayudado a tener una idea de cómo funciona todo.

Si cree que hay un método que me perdí, deje un comentario a continuación y también investigaré ese método.

 

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