Archivos mensuales: septiembre 2013

Rodamientos de bolas rígidas

Análisis de la vida de un rodamiento 608zz (Entrada técnica)

Mucha gente quiere mejorar su impresora, empezando por la parte mecánica. Sin embargo nadie piensa en los rodamientos y esto son un elemento fundamental de la mecánica de la maquina.

Cuando vamos a diseñar un eje y tenemos que seleccionar un rodamiento para dicho eje podemos enfrentarnos a dos problemas:

a)Se conocen las cargas que deben trasmitirse, así como la vida mínima que debe de tener, y se desea seleccionar un rodamiento que cumpla tales requisitos.

b)Se conocen las cargas que debe de soportar, así como el rodamiento que queremos montar, y queremos hallar la vida del rodamiento en tales condiciones.

Nosotros vamos a analizar el caso b. Sobre la vida podemos seguir dos estrategias:

a) Asignar al rodamiento una vida que se considere superior a la vida general de la máquina, con objeto de que el rodamiento no deba de ser sustituido, excepto en caso de avería.

b) Asignar al rodamiento una vida inferior a la estimada par la maquina y prever su sustitución al cabo de una serie de horas de funcionamiento dentro de un mantenimiento preventivo de la máquina.

Nosotros nos hemos decidido por la a y para comprobarlo vamos a analizar dos rodamientos diferentes, el 608zz(blindado) y el 608rs (económico).

Nuestro diámetro interior es de 8mm y el diámetro exterior de 22mm. Según las características técnicas:

Co=1,37KN Capacidad de carga estática

C= 3,45KN Capacidad de carga dinámica

Suponiendo la siguiente velocidad de extrusión aproximada: v=100mm/180 segundos=0,55 mm/s

La velocidad angular sería: w=v/r=0,55/22=2,52.10^-2 rad/s

Pasando a rpm: n=3,84.10^-2 rad/s

Suponemos que el extrusor aprieta el filamento con una fuerza de 10kg:

Fr=100N

La carga dinámica equivalente seria P=Fr, al no haber componente axial.

Aplicando la siguiente fórmula que nos da las horas de vida(duración):

L10=(1000000/60n)(C/P)^p     con p= 3 ya que es rodamientos de bolas

Nos da una duración de L10= 18*10^9 horas, suficientes (!!) si suponemos que la maquina en toda su vida útil solo va a funcionar alrededor de las 8000 horas.En el caso de la versión RS (de goma) , la C es similar, por lo que la duración también.

Para más información: Consultar  “Fundamentos de Diseño para Ingeniería Mecánica” de Robert C. Juvinall, libro normalmente utilizad en asignaturas de ingeniería como Diseño de máquinas o Tecnología de máquinas

Rodamiento 608zz:

http://shop.reclone3d.com/es/tornilleria/115-rodamientos-608zz.html

 

J-Head Hispania

Tras varios meses utilizando y vendiendo el J-Head Hispania, era urgente realizar una entrada hablando sobre él, con sus virtudes y sus defectos.

 

¿Por qué un nuevo JHead?

Sencillo, por la dificultad de encontrar buenos hotends: fiables, duraderos y asequibles. Cuando hicimos la primera tirada (finales de Febrero), todavía no había hotends full metal  y, excepto los tipo”Budas” y JHead, el resto no convencían (véase entrada de los hotends). Además, queríamos un hotend que no necesitara ventilador  para que fuese más fácil su instalación en cursos. Por otra parte, este hotend no necesita pletina, va directamente atornillado sobre el cuerpo del extrusor.

Elegir entre  los JHead tampoco era sencillo: varias versiones estaban presentes en el mercado, sin diferenciarse y esto acarreaba muchos problemas. Tú no sabías cuando estabas comprando uno original (estadounidense), o uno chino o polaco, y la diferencia de calidad era abismal. Los chinos no duraban ni 20 horas y los polacos se atascaban. Los originales duraban bastante, pero se terminaban rompiendo por la junta entre el nozzle y el insolador (insulator), aparte de que su precio aumentaba considerablemente. Estas cuestiones eran muy difíciles de manejar como distribuidor, por lo que tuvimos que fabricarlos.

 

El diseño

Nos decidimos por el diseño más avanzado, el MK-V, el cual ya había pasado un proceso de mejora. Además escogimos la opción corta, ya que en ese momento se esperaba un repunte del sistema Bowden (que no terminó de cuajar) y esta versión era ideal para el doble extrusor (que tampoco se ha impuesto).

Los materiales utilizados son:  PEEK para el insolador ( lo que le da alta rigidez sin importar la temperatura) y latón para el nozzle, más caro pero mejor para evitar atascos y problemas. Además, si por alguna razón se quema, el nozzle puede desmontarse y tras una noche en baño de acetona, queda limpio.

De momento el color es gris, lo que lo diferencia de otras versiones (que suelen ser negras).

 

Las medidas

Son similares a las dadas por Brian Raysnerd y están presentes en la wiki de Reprap del JHead :

Diámetro del insolador: 16 mm

Diámetro del nozzle: 0,5 mm

Longitud del insolador: 40 mm

Longitud total del hotend: 55 mm

 

Fabricación propia

La fabricación se ha realizado en Málaga (España) , en fresadoras y tornos CNC , en grandes tiradas para poder ofrecer un precio económico. Las tiradas no siempre salen iguales, ya que vemos que varia el diseño mínimamente y las CNC se descalibran por lo que a veces salen tiradas que hay que desechar. Colgaremos vídeos del proceso de fabricación próximamente.

El vídeo se subirá en este canal de Youtube.

 

Montaje y retoques finales

El montaje se realiza por personal cualificado, añadiendo el teflón interno. Además se realiza el agujero del nozzle con un taladro de joyero para ayudar a la precisión.

 

Termistor y resistencia

Para el proceso de calentamiento se añade una resistencia de 5,8 ohmios , cerámica de hilo bobinado. Esta resistencia no se derrite y  mantiene su rendimiento tras muchas horas de uso.  Estamos trabajando para que el nozzle pueda albergar aparte de resistencias, cartuchos térmicos. De esta forma el usuario se evitará  parte del conflictivo cableado.

            Resistencia de 5,8 Ohm

El termistor añadido es el EPCOS 100k B57560G104F. Este termistor es un poco especial y tiene su propia tabla (aquí).

Tanto la resistencia como el termistor deben de ser cableados.

Inconvenientes

Aparte de lo del cartucho, otras de las cosas a mejorar sería la posibilidad de que aceptara filamento de 1.75 mm (fácil en teoría) y permitir elegir la boquilla (0,5 , 0,4 0,3 mm, etc). Son cosas que estamos trabajando.

UPDATE(11-11-13): Otro problema de los usuarios es el desconocimiento de como montarlo en el cuerpo del extrusor(ya que no lleva pletina). Para ello hemos hecho este vídeo:

 

Unas 1000 horas de uso

El JHead Hispania es hotend de Reclone3d y por ello los utilizamos en las 6 impresoras de nuestras granja . Cuatro de ellas son Prusa i2, las más veteranas con más de 1000 horas cada una con este hotend. Con la i3 hemos esta haciendo pruebas con diferentes plásticos y a la Printrbot hemos tenido que añadirle un adaptador, que incluimos en todos nuestros kits.

 Video de Reclone3D Farm

Imprimiendo en otros plásticos

Además de la sobrada experiencia con ABS, ha sido probado con PLA, TPE, PS, BendLay, LayWood, LayBrick (todos en una i3) con resultados satisfactorios (véase la entrada sobre los tipos de plásticos). Y con esto se cuenta el cambio entre un material a otro. Una experiencia que pocos pueden decir.

Hay un caso  ( Miguel A. Gonzalez ) que imprimió en Nylon (durante poco tiempo) con el Hispania. Estuvo imprimiendo a 235ºC aunque su temperatura es de 260ºC, lo que demuestra la gran resistencia del hotend.

 Engranaje impreso con un Hispania

Conclusiones

Las conclusiones sobre esta versión serían:

– Pese a la nueva competencia de los full-metal, el JHead es un hotend probado y de fácil utilización y calibración, por lo que se recomienda para personas que no deseen complicarse mucho.

– El Hispania es calidad garantizada, ya que somos fabricantes.

– El Hispania puede con casi todos los plásticos del mercado.

 

Se ha aprovechado y se ha creado una página donde se subirá toda esta información a la wiki de Reprap:

http://reprap.org/wiki/J_Head_Hispania