lunes, 12 de diciembre de 2016

MakerGear M2 Rev E. - Revisión y ensamble.

Después de mi primera experiencia diseñando y fabricando una impresora 3D del tipo coreXY, decidí probar suerte con una impresora de marca y poder tener un punto de comparación entre la impresora coreXY un diseño ya establecido.

Aun no documento con fotografías el diseño y fabricación de la impresora coreXY, (El post está en proceso), sin embargo he documentado el diseño en SolidWorks para que sirva de guía para aquellos que quieren tener su propia impresora 3D o simplemente por el hecho de aprender a diseñar en SolidWorks :).

Pueden ver lo que va de la lista de reproducción a continuación en mi canal de YouTube:


 

¿Entonces... que impresora adquirir?

Buscando opciones sobre impresoras 3D encontré un sitio muy interesante: 3D Hubs. En este sitio encuentras reseñas de todo tipo de impresoras, además cuentan con una clasificación de impresoras de acuerdo a opiniones de usuarios. Debido a esto y a otras reseñas que encontré, las impresoras que llamaron mi atención fue la nueva y original Prusa I3 MK2 y la MakerGear M2. Ambas impresoras en primer lugar en su  clasificación en 3D Hubs: Budget y Workhorse respectivamente.

¿Porque MakerGear?

En mi opinión, si te gusta entender el funcionamiento de una máquina, nada mejor que empezar uno mismo el ensamble del equipo. Se puede también adquirir totalmente ensamblada y probada,

Aquí puedes ver el video de la apertura de la caja de la M2.


Gracias a la experiencia en automatización e integración de maquinaria industrial, he adquirido un “ojo crítico” al momento de seleccionar componentes o maquinaria. Mi decisión fue fundada desde el punto de vista de la ingeniería, ya que la M2 está compuesta de materiales de alta calidad, componentes de precisión y un 90% de partes metálicas, lo que le brinda estabilidad y rigidez, menos propensa a vibraciones mecánicas.

Aquí un vídeo para entender más a detalle mi decisión al seleccionar la M2 revisando sus componentes.




Poco trabajo que hacer para ser un KIT…

Una de las cosas que más me gusto fue el hecho de que la impresora ya viene con lo más importante ensamblado de fábrica: La estructura de acero y guías líneas de los ejes XYZ. De esta manera la gente de MakerGear se asegura de entregar una estructura perfectamente paralela y perpendicular entre sus ejes, evitando con ello el error del usuario final.





El acabado de los materiales es excelente, la estructura de acero de 3mm. de espesor, está recubierta de pintura de color negro mate y las piezas de aluminio son rectificadas (Aluminio Tooling plate). Todas las piezas de aluminio tienen un recubrimiento químico llamado anodizado en color negro. Esto le da una muy buena presentación a la impresora.



Cuenta con guías lineales en todos los ejes, de dos diferentes tipos: Guías lineales cuadradas y redondas. Las guías cuadradas se encuentran en el eje XY, estas son totalmente de acero inoxidable al igual que la tornillería.


Un punto también excelente es que todos los tornillos cuentas con arandelas  y están sujetos con tuercas anti vibración.



Las guías redondas se encuentran en el eje Z, estas son cromadas, por lo que también ofrecen protección contra la oxidación. El eje del tornillo en Z esta totalmente soportado entre dos baleros, uno superior y uno inferior este tornillo es parte del motor mismo en el eje Z.




Esta impresora cuenta con un sistema de nivelación de 4 puntos, a diferencia de sus antecesoras donde solo eran 3. Cada esquina cuenta con un opresor con punta de goma, además de esquineros de goma que sujetan la cama caliente en posición.




Otro aspecto que muestra la calidad de los componentes es en la fuente de poder, ya que es una de gran calidad: marca MeanWell de hasta 18 amperes. Esta versión de M2 cuenta con la carcasa de la fuente 100% metálica. Noten lo largo de la fuente en la siguiente fotografía. Tan grande como la impresora misma.





La tarjeta controladora es una RamboBoard, por lo que es sinónimo de calidad y nuevamente para mejorar esta versión de M2, la carcasa también es totalmente metálica. La gente de MakerGear decidió dar más calidad a su producto dejando fuera piezas de plástico.



Empezando el ensamble…

El equipo viene con un manual de ensamble muy básico, fotografías en blanco y negro y puntos de ensamble bien definidos, nada excepcional. En vez de listar paso a paso lo que tuve que hacer para poder tener la M2 funcional, voy a enfocarme solo mencionando los pequeños detalles que encontré en el proceso de ensamble…



1.- Uno de los primeros problemas fue la alineación del motor de extrusión con la boquilla caliente, ya que al ser dos partes independientes, presentaban algo de desfase entre centros, esto sucede debido al bracket de montaje del motor de extrusión.



El claro que presentan los agujeros de los tornillos de sujeción sumado al claro de los tornillos que sujetan el mecanismo de extrusión da como resultado la variación suficiente para desfasar ambos orificios. La solución: Fue necesario jugar con el ajuste de los tornillos para alinear todo correctamente.





2.- El extrusor cuenta con un aditamento para sujetar los cables y conexiones de ambos ventiladores, resistencia y termistor, el cual es pieza impresa (una de las pocas que tiene esta máquina). Fue difícil acomodar los cables en su interior debido a lo rígido de estos cables. Los conectores solamente se sujetan en una sola posición.





La foto mostrada en el manual de ensamble no cuenta con la resolución suficiente para ver a detalle la manera de colocarlos. El manual indica ir al sitio de MakerGear para obtener una foto de mayor resolución por lo que da el link donde se puede encontrar la fotografía con más detalle… lamentablemente la página no existe. MakerGear debe de actualizar esta información, o por lo menos asegurarse de que la foto esté disponible en su sitio.

3.-El problema más grande que encontré fue en la instalación del límite de carrera del eje X. Primero que nada, recibí un límite defectuoso, debido que al momento de presionarlo, el resorte interno no regresaba a su posición inicial. Antes de pedir soporte a MakerGear, busque algún límite de carrera que hubiera sobrado de algún proyecto anterior, lamentablemente el actuador era distinto por lo que el límite no lograba activarse antes que el extrusor colisionara con la máquina.


Como no podía esperar un par de  días, opte por abrirlo para poder repararlo. El problema que encontré fue debido a un mal ensamble del fabricante del límite, ya que este contiene una pequeña leva que acciona un resorte internamente, sin embargo, esta leva se puede colocar de dos maneras, una de las cuales es la manera incorrecta, por lo que la leva no hace contacto con el resorte y este no retorna… la solución fue simple: colocar la leva en la poción correcta.



Creí que el problema estaba resuelto… sin embargo el extrusor seguía colisionando sin accionar el límite. Para terminar de una vez por todas con la posibilidad de colisión, tuve que flexionar el actuador con el fin de lograr que se activara antes de colisionar con la máquina. 



Solución simple, pero no la ideal… Por fin pude pasar al siguiente paso del ensamble.




4.- Otra parte que fue un poco difícil fue la colocación de todos los cables dentro de la caja de control. La pequeña caja tiene el espacio muy reducido. Yo agregaría en la altura un par de centímetros extra para hacer el proceso más fácil. 


Esta caja de control está compuesta en dos partes: una inferior y la parte superior. La parte inferior es la primera que se fija por debajo de la máquina y posteriormente la parte superior, una vez que se ha terminado con las conexiones de la impresora. 


El problema aquí es al momento de sujetar la parte superior, ya que se sujeta a la pared derecha de la estructura y no directamente a la parte inferior de la caja de control, lo que hace que ambas partes no queden muy bien alineadas debido a la acción de sujeción de los tornillos en diferente plano, además de los cables jugando en contra de uno ya que quieren hacerse de su espacio…

Para solucionar esto tuve que desatornillar la parte inferior de la caja de control…  escuadrar con la parte superior, jugar un poco con los tres tornillos de sujeción de la parte superior y al final atornillar la parte inferior… al revés de como indica el manual… pero el resultado fue mucho mejor y quede satisfecho. 



MakerGear M2 lista para empezar a imprimir…


Con esto termine el ensamble de la MakerGear M2. Por ser un kit de ensamble, se pueden presentar pequeños detalles como los descritos anteriormente, aun así, no deja de sorprender lo bien que está hecha esta máquina, todos los finos detalles de diseño, ingeniería y fabricación le dan a la maquina un valor extra y termino de comprender porque ha sido por 3 años consecutivos catalogada en 3D Hubs como la mejor maquina es su categoría. La M2 está hecha para durar, no hay parte critica de plástico que se te pueda quemar… no es plástico vendido a un alto costo, solo calidad metálica que la hacen ver como un tanque contra sus más cercanos competidores. Termino diciendo que por su calidad y funcionamiento la recomiendo amplia mente. 

Si te interesa la maquina, no dejes de mandarme un correo para poder darte instrucciones que te ayudaran a tener un descuento en tu compra directamente en MakerGear, con esto me ayudaras a tener filamento extra para seguir imprimiendo. :)

En el siguiente proyecto integrare una Raspberry PI y Octoprint a la M2 para expandir su versatilidad. :)

sábado, 3 de diciembre de 2016

Como maquinar aluminio de la manera correcta con un CNC Router

Cuando diseñe y fabrique mi primer Router CNC, una de las primeras inquietudes es ver si era capaz de cortar aluminio…

Efectivamente, la maquina era lo suficientemente robusta para cortarlo pero algo estaba haciendo mal… 

El siguiente vídeo muestra como cortaba aluminio en mis primeras pruebas…


Como pueden ver la velocidad de avance era demasiado lenta, así como la profundidad de corte… Algo que se puede apreciar es el tipo de viruta que dejaba el cortador al pasar por el aluminio, dejando una viruta o rebaba demasiado pequeña. Esto no es lo deseable, ya que la viruta ayuda a disipar el calor de la herramienta.

Fue entonces que cortar aluminio atrajo  mi atención y me puse a investigar sobre el tema. Encontré la siguiente formula en un articulo escrito en una página llamada www.precisebits.com. La formula dice lo siguiente:

FEED = CHIPLOAD x # FILOS x RPM

Con un poco de experimentación pude calcular mejor los avances que necesitaba de acuerdo a las RPM de mi husillo o Spindle. Como referencia, cuento con una Spindle comprada en UgraCNC. Es una GMT SFM2835B-24-08 de 0.8KW y 24,000RPM.



Sin embargo en el proceso de experimentación, encontré otra limitante… ¿Cómo encontrar el balance entre el resultado de la formula anterior y mantener el cortador en buen estado sin que se dañara?

Investigando más a fondo en el tema, encontré un artículo muy interesante en www.nexgencam.com del cual utilizare unas fotografías tomadas de su sitio para resumir lo siguiente:

 1.-Programas CAM como Aspire de Vectric, generan trayectorias paralelas, las cuales tienden a atrapar al cortador o fresa en las esquinas de la geometría, produciendo grandes cargas de fuerza, que provocan que la herramienta se quiebre o dañe.




2.- Para evitar esto, el operador de la maquina CNC busca evitar el daño a la herramienta realizando profundidades de corte más pequeñas. Esto ha llevado a un desgaste excesivo de la parte inferior del cortador. ¿Se han puesto a pensar que muchas veces utilizan cortadores o fresas que tienen hasta 25mm de largo de filo y solo desgastan un 25%, es decir 6mm. aproximadamente? A esto se le llama maquinado convencional.

3.- Nuevos programas CAM como HSMworks para SolidWorks, Fusión 360 o Autodesk inventor, generan una trayectoria llamada Adaptive Clearing,  la cual mantiene un contacto de corte lateral constante a lo largo de toda la trayectoria calculada en el código G, por lo que no existe riesgo de que grandes cargas de fuerza dañen la fresa.


Adaptive clearing tiene dos beneficios inmediatos: Mayor vida útil de la herramienta y un mejor tiempo de maquinado ya que la fuerza es constante en todo la trayectoria por lo que puedes utilizar profundidades de corte de hasta 2.0 veces el diámetro del cortador. A esto se le llama maquinado de alta velocidad (High Speed Machining).




Con toda esta información prepare mi CNC Router para poder maquinar Aluminio de la manera correcta :)  El objetivo fue maquinar un orificio de aluminio 1 x 2 x 0.250 pulgadas en usa sola pasada, utilizando un cortador recto de 1/8 de diámetro y 2 filos de corte.


Sustituyendo valores en la formula anterior obtenemos:

FEED = CHIPLOAD x # FILOS x RPM
FEED = 0.0014 x 2 x 18,000
FEED = 50 IPM

Se utilizó la velocidad de avance calculada de  50 IPM y un corte lateral constante en toda la trayectoria de 0.020in.

Otro detalle importante para el caso de materiales no ferrosos es la refrigeración de la herramienta de corte. Los más comunes: Enfriamiento líquido o aire comprimido. No es obligatorio usarlo pero si ayudan a mejorar la vida de la herramienta. 

La fricción de la acción de corte con el material generan calor y el calor es lo que desgasta la herramienta.

En eBay me hice de un sistema usado MD-1200 Micro-Drop básicamente es un sistema de aspersión por aire comprimido mezclado con pequeñas gotas de lubricante vegetal o sintético. Este sistema asegura que a diferencia de otros, los cuales solo enfrían la herramienta, este trata de eliminar la causa raíz del problema… la fricción.



El sistema MD-1200 Micro-Drop estaba en muy buen estado, tenía algunas líneas bloqueadas debido al uso de lubricante vegetal que con el tiempo se endureció. Nada que agua y jabón a presión no solucione. Lo limpie y lo puse a funcionar, esta vez con lubricante sintético que no endurece con el tiempo. 

Además el sistema internamente incluía una electro válvula neumática de 24 volt, por lo que fue muy fácil integrarlo a Mach 3 utilizando una simple placa de relays de Arduino de 4 canales.  

El Micro-Drop requiere aire comprimido a 1.7 CFM funcionando a 80 PSI. Por suerte mi compresor Makita MAC2400 Big Bore 2.5 HP se adaptó a la situación y fue fácil ponerlo en funcionamiento. 



Solo fue necesario colocar un filtro de aire ya que se requiere suministrar aire seco y limpio al Micro-Drop para no dañarlo.




El siguiente vídeo muestra la prueba realizada…



La diferencia… entre el día y la noche: tiempo de maquinado de 5 minutos. Nada mal para un pequeño cortador de 1/8 de diámetro.

Cualquier Router CNC puede maquinar aluminio, algunos estarán limitados en la rigidez de la maquina misma, sin embargo, la mayoría de las personas maquinan erróneamente a velocidades muy lentas, la fórmula matemática mostrada previamente, comprueba que es lo que tenemos que mejorar de acuerdo a las RPM utilizadas o cantidad de filos en el cortador. Utilizar las nuevas tecnologías en software de generación de código G ayudan mucho a tener altas cantidades de material removido en poco tiempo.

Aqui otro video aplicando lo mismo en una maquina mas grande.
Espero este post ayude a sacarle más jugo a sus maquinas :) Happy Routing!!










jueves, 1 de diciembre de 2016

Fabricación de Lithophano en un CNC Router

Varias personas me pidieron realizar un vídeo sobre cómo fabricar un lithophano, esto a raíz del video tutorial que puse en el canal de YouTube sobre los pasos del diseño, utilizando el programa Aspire de Vectric. Instrucciones detalladas sobre el diseño se encuentran en este mismo blog: Guía practica para el diseño de un Lithophano en un CNC router”.


Además les dejo el vídeo previo para su referencia…



El nuevo vídeo cubre básicamente el aspecto más importante: la colocación del material en la máquina y colocación del Cero en Z en la superficie de la mesa.
Esto para evitar la variación del espesor del material, ya que es de suma importancia tener un milímetro de espesor en la parte inferior, para que la luz pueda pasar a través del material.  

El material recomendado para realizar el trabajo es Corian, debido a que es un material traslucido y esto significa que la luz puede pasar a través del material. La importancia de tener un milímetro de espesor inferior: generar un buen contraste. Dejo link afiliado de venta de Corians a través de ebay justo Aqui.

Otro punto importante no indicado en el vídeo, es la resolución de la fotografía: A mayor resolución mejor será el efecto óptico y a menor resolución, el efecto óptico vendrá con grandes pixeles incluidos.

Para fabricar recomiendo herramientas de bola de 1/8 para desbaste y acabado y por ultimo un cortador de bola de 1/16 para partes finas que requieren más precisión, como rasgos del rostro: boca, ojos, etc. Cortadores de bola cónicos de 3 o 4 filos, ya que son más resistentes y permiten dar mayores velocidades de avance.

Un lithophano de calidad lleva tiempo fabricarse, por lo general  aproximadamente 2 horas. Por lo que la buena selección de los cortadores junto con una CNC Router veloz, son la combinación para ahorrar tiempo de maquinado.

Si no cuentas con un CNC Router para fabricarte tu lithophano, dejo el link donde pongo a la venta el "Diseño y Fabricación de lithophano". Este es un excelente regalo fuera de lo ordinario para cualquier tipo de evento especial.

Les dejo el nuevo vídeo y prometo volver con otro tutorial para colocar nuestro lithophano dentro de un marco y darle mayor presentación a nuestro trabajo final. Si les gusta no olviden regalarme un pulgar arriba en YouTube :) 




sábado, 3 de septiembre de 2016

Guia practica para el diseño de un Lithophano en un CNC router

Diseñemos un Lithophano...

Un Lithophano es una pieza de material traslucido que muestra un efecto de tres dimensiones cuando es iluminado por la parte posterior del material.





¿Como se logra el efecto visual?

El efecto se realiza de la siguiente manera: las zonas de mayor contraste en una fotografía, corresponden a las áreas que son maquinadas en CNC a menores profundidades,  provocando que solo un pequeño porcentaje de la luz atraviese esta área.

Las zonas de menor contraste en una fotografía, corresponden a las áreas que son maquinadas a mayor profundidad, provocando un mayor porcentaje de luz que atraviesa esa zona. 

La diferencia entre las zonas de luz da origen a un efecto tridimensional. Esta es una técnica muy antigua que fue usada originalmente para la fabricación de productos de porcelana, como lámparas, decoración de ventanas y vitrales.


Consideraciones para un buen Lithophano...

Al seleccionar una foto hay que tener especial cuidado en elegir una que tenga zonas de contrastes  bien definidos entre el rostro y el ambiente externo, además entre más resolución tenga la foto, más fácil será plasmar los detalles. En lo personal, me gusta seleccionar rostros completos, ya que la cantidad de detalle es mayor y es más impresionante el efecto.





Para realizar este diseño, se utilizó el programa Aspire de Vectric. Si no sabes utilizar este programa, en mi canal de Youtube hay tutoriales para aprender a usarlo...

La siguiente imagen muestra las zonas de contraste que generan crestas (zonas de menor profundidad) y valles (zonas de mayor profundidad). Con esto el diseño queda listo para la generación del código G.



La técnica utilizada para el maquinado se dividió en dos fases y se generó un solo código G con cambio de herramienta entre cada fase.

En la imagen siguiente se muestra esquemáticamente la descripción técnica de la fase de desbaste y fase de detallado, utilizando un material de 0.250 pulgadas de espesor.

En la primera fase se removió la mayor cantidad de exceso de material y en la segunda fase se dio el detallado final de las crestas y valles.




El programa CAM genera un código G de aproximadamente 4,800 líneas de código, donde a una velocidad de trabajo de 150in/min, se tiene un tiempo total de maquinado de 198 minutos.

En un fragmento  del código G,  se puede apreciar que hay diferencias entre crestas y valles de hasta 0.001 pulgadas, por lo que la exactitud y precisión de tu CNC Router será de gran ayuda.


Hay que iluminarlo...

Una vez maquinado el lithophano es necesario colocarle una fuente de luz para observar el efecto deseado. Puedes utilizar cualquier fuente de luz: Luz incandescente, luz de LED, etc.





Te recomiendo diseñar un Marco donde puedas colocar la fotografía y además puedas colocar tu fuente de luz, de esta manera tu trabajo final será más limpio y profesional. Yo decidí diseñar un Marco de aluminio pulido, anodizado en color negro, en el cual puedo colocar dentro el Lithophano, una fuente de luz LED con un pequeño conector de 12 voltios y un panel protector de  acrílico para proteger la fotografía. Cabe mencionar que este proyecto ha sido una de las mejoras formas en las que he podido hacer algo de dinero para seguir fomentando este grandioso hobby.





Espero que esta pequeña guia sea lo mas precisa y fácil de entender… y por si queda duda, dejo un video Tutorial que realice sobre como diseñar el lithopano en Aspire, que herramientas utilizar, las técnicas y la metodología que sigo y que en lo personal me ha dado excelentes resultados!


Si no cuentas con un CNC Router para fabricarte tu lithophano, dejo el link donde pongo a la venta el "Diseño y Fabricación de lithophano". Este es un excelente regalo fuera de lo ordinario para cualquier tipo de evento especial.



Galeria de Lithophanos: