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Service Pack Prusa Parte 1:Hotends full metal

¿Tienes la Prusa arrumbada en el trastero? ¿Te molesta haberte gastado una pasta para no poder imprimir ni un pikachu a tu sobrino? Con motivo de la celebración del Malakabot 2017, hoy empieza la serie de actualizaciones Service Pack Prusa 2/3 (SPP2/3).

¡¡Hoy toca actualizar el hotend!!

En una anterior entrada ” Comparativa de Hotends “, hablamos de los hotends “clasicos” (también llamados multimaterial), aquellos hechos con materiales como PTE, madera, PEK, latón, etc. Los hotends full metal supusieron una revolución en el ámbito de la impresoras 3d pero ¿en que consisten?

Cabeza de latón, corazón de acero

Todo hotend full metal tienes 4 partes básicas, a saber:

E3D_V6 Original. Fuente: E3D
  1. Cámara de fusión, también conocido como punta,cabeza o boquilla, es donde el plástico pasa de estado solido a liquido. Debe de estar hecho de un material altamente conductivo del calor y deslizante. El latón cumple ambos requisitos a la perfección.
  2. Bloque calentador: Muchas veces esta pieza forma una con la camara de fusión. Es donde se acopla la resistencia calefactora y el termistor. Es muy importante que sea conductivo y además, que tanto el calefactor como el termistor se acoplen mediante tornillo prisionero. Los modelos clásicos no llevaban dicho acople y el unico remedio era poner mucha cinta kapton, la cual la mayoría de la veces no evitaba que estos se salieran y crearan un desastre. El aluminio es un buen material para esta pieza.
  3. Cuerpo del extrusor: es la parte central. Debe estar hecha de acero inoxidable alimentario, es más deslizante y menos conductivo, pues queremos crear una barrera térmica. Sobre el cuerpo van acoplado un disipador de aletas. Es fundamental que vaya refrigerado por aire forzado. A diferencia de los “clásicos”, casi nunca el material permite una refrigeración suficiente por convección natural de forma que el material refluye hacia arriba, tapando el sistema de extrusión. Las aletas son perfectas en aluminio. Como apunte importante decir que algunos fabricantes incluyen un tubo interior de PTE para darle mayor efecto deslizante y aumentar el aislamiento. Esto hace que hotend ya no sea full metal puro pero es un buen “truco”.
  4. Pletina de agarre: aunque hay modelos que no disponen de tal, yo considero ya esta pieza fundamental, tanto para terminar de refrigerar por conducción el hotend como para protección ante roturas del acople al cuerpo del extrusor. La pletina es recomendable que sea de aluminio o de acero inoxidable.

Resumiendo, con un full metal obtenemos las siguientes ventajas:

  1. Si se nos quema el plástico por exceso de temperatura, desmontamos, limpiamos con soplete o acetona y vuelta a empezar, no se nos rompe el hotend en si.
  2. Sin problemas de escapes o roturas, ya que es metalico.
  3. Podemos imprimir hasta 300º C, por lo que ya podemos imprimir con todos los nuevos filamentos.
  4. Fin de “salidas” del termistor o la resistencia, fin de la odiada cinta kapton.
  5. Boquillas intercambiables
  6. Pletina de protección al extruder.

Como desventaja, tenemos que cuidar mejor la refrigeración o tendremos atascos.

Reflujo o Backflow en inglés. Fuente: Google Imagenes
Full metals disponibles en el mercado

Hoy día podemos encontrar miles y miles de modelos full metal, yo he escogido los más relevantes:

Leonozzle V2. Fuente: León 3D
  1. Leonozzle v2 (aprox 50€).
  2. Hexagon Hotend set(aprox 50€).
  3. Hotend J-Head Extruder Metal (aprox 10€): Similar a E3D-vx (y a los desaparecidos Prusa MKII y Trinitylabs Metal Magma), lleva teflón interior. Hay dos versiones comúnmente: largo y corto. Al parecer el E3D-v6 esta dando muy buenos resultados.E3D V6 Original. Fuente: Google Imgenes
  4. MK8 (aprox 10€): El extrusor de la Makerbot o el HeatCore Unibody. Se vende junto al cuerpo del extrusor all metal también. EL cuerpo del extrusor será el objeto de nuestra próxima actualización
    MK8 para Prusa i3. Fuente: Google Imgenes


Combinando y variando estos de arribas, podeis encontrar dobles o triples, para combinar colores, para Bowden, etc.

Apuntar que el sistema MK8, por la construcción del cuerpo del extrusor (no del hotend) da problemas a la hora de imprimir con filamentos flexibles. Por eso en un alarde del uso de teoria de engranajes, BQ saco el HeatCore DDG (Doble engranaje), para solucionar esto. Advertido queda.

Solución DIY Open Source

Receta para hacer tu propio extrusor full metal (en su día lo llame Shiva):

  1. Cuerpo del hotend: varilla de acero inoxidable M6 de 50mm taladrada con una broca de 3mm. Utiliza un torno o un taladro de banco. Este paso es bastante complicado.
  2. Bloque calentador: corte de cuadrado de latón de 40 x 40 mm con sus taladros y su rosca de M6
  3. Boquilla: Tuerca ciega de latón de M6
  4. Disipador de aletas: Arandelas y tuercas de aluminio o latón
  5. Pletina: De pletina de acero inoxidable o aluminio de 20-30mm. Puedes utilizar una tuerca para fijar mejor la pletina al cuerpo, asi era en el leonozzle v1.

Esta receta tiene un pequeño inconveniente. La cámara de fusión es bastante pequeña y es muy fácil que haya reflujo. ¡Recuerda ponerle un ventilador de refrigeración! Quizás incluso un teflón interior al acero taladrado.

 

 

Información libre.
Licencia Creative Commons
Service Pack Prusa Parte 1:Hotends full metal por Daniel Casares Palomeque se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución 3.0 Unported.

El replicante perfecto

Para hablar del replicante perfecto, tema que voy a tratar en esta entrada, vamos a definir algunos conceptos tal y como yo los entiendo:

Replicabilidad: Principio científico que sostiene que las mismas observaciones hechas al mismo tiempo se puede obtener de nuevo en un momento posterior, si todas las demás condiciones son las mismas.

Auto-replicante (self-replicating machine): Construcción artificial que es teóricamente capaz de fabricar, en forma autónoma, una copia de sí mismo usando materias primas tomadas del ambiente que la rodea.

Fuente abierta (Open Source) : En producción y desarrollo, el open source es modelo que promueve el acceso universal mediante la licencia libre a los diseños de los productos y su distribución universal, con la consecuencia directa de una mejora de los mismos por cualquiera. Decir que una máquina replicable no es una máquina Open Source ni lo contrario.

Materia prima: Materia extraída de la naturaleza y que se transforma para elaborar materiales que más tarde se convertirán en bienes de consumo. Las materias primas que ya han sido manufacturadas pero todavía no constituyen definitivamente un bien de consumo se denominan productos semielaborados, productos semiacabados o productos en proceso, o simplemente materiales.

 

El movimiento Reprap, según la propia web, es el primer intento humano de conseguir una máquina replicante. Nosotros de Reprap conocemos las impresoras 3D y el hecho de poder imprimir piezas con una máquina para otro, lo que llamamos replicabilidad pero ¿por que? Según la web

RepRap takes the form of a free desktop 3D printer capable of printing plastic objects. Since many parts of RepRap are made from plastic and RepRap prints those parts, RepRap self-replicates by making a kit of itself – a kit that anyone can assemble given time and materials.

Es decir, toma el camino de prototipado rápido, y en concreto la impresión 3d como forma para conseguirlo. Esto es genial ya que la impresión 3d puede hacer piezas muy complejas en un material tan barato como el plástico. Sin embargo la máquina 100% replicable no sera posible. Necesitaríamos filamentos con todo tipo de propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas. Filamentos que no tenemos actualmente.

Si definimos las máquinas replicables según las materias primas que necesitan nos encontramos:

De 1º Nivel: Utilizando como materias primas los materiales estándar de la industria, es decir, piezas no dedicadas específicamente a este tipo de máquinas en concreto o piezas fabricadas por una máquina igual anterior. A la máquina le es suministrada dichos materiales (pletinas, varillas, perfiles, filamento etc) y es capaz de fabricar todas y cada una de las piezas para otra máquina similar, además de poder utilizar piezas como estándar como tornillería métrica, husillos , etc de propósito general (puede utilizar únicamente vitaminas de tipo estándar)
De 2º Nivel: Utilizando como materias primas los materiales procesados o piezas fabricadas por una máquina igual anterior. A la máquina le es suministrada dichos materiales (pletinas, varillas, perfiles, filamento etc) y es capaz de fabricar todas y cada una de las piezas para otra máquina similar. No puede utilizar piezas no fabricadas por ella (no puede utilizar vitaminas)
De 3º Nivel: Utilizando materias primas directamente desde la naturaleza. A la máquina le es suministrada dichas materias primas y es capaz de fabricar todas y cada una de las piezas para otra máquina similar.

Para medir la replicabilidad yo utilizo el numero de tipos de piezas, no el numero de piezas total. Por ello si quisiéramos por ejemplo medir la replicabilidad de una Prusa i3 según el nivel 1 (el nivel más bajo), yo diría que esta alrededor del 80% ya que las piezas del hotend, el marco o las pcb son especificas de las mismas (no de propósito general) y no pueden ser fabricadas por una igual.

Una bacteria podría tomarse como una máquina replicante de nivel 3 perfecta.

Ecosistema replicable

Definimos:

Replicabilidad fuerte: Una única máquina es capaz de replicarse así misma de forma completa

Replicabilidad débil: Un conjunto de máquinas es capaz de fabricar otro conjunto de máquina iguales

El ejemplo más claro de ecosistema replicante lo encontramos en la iniciativa Open Source Ecology.

También es interesante la plataforma Appropedia, la cual trata de tecnología apropiada a cada caso.

La máquina multi-herramienta

Mi apuesta para conseguir la máquina autoreplicante completa de nivel 1 y de ahí avanzar hasta intentar conseguir una de nivel 2 sería una impresora 3d con fresadora y cortadora, es decir una multi-herramienta. De esta forma podríamos fabricar los marcos, hotends (sobre todo si le añadimos la opcion de torno) y las pcb.

Creo que va ayudar mucho los últimos desarrollos enfocados a aumentar la fiabilidad de las máquina. Al aumentar la fiabilidad se ha sustituido muchas piezas impresas por metal y por eso creo que es necesario la fresadora, ya que se ha comprobado que algunas piezas impresas no son muy fiables.

El concepto se esta desarrollando. Me gusta por ejemplo la BoXZY,  pero no es el futuro ya que desgraciadamente no es replicable. Además creo que es mejor que la plataforma sea fija aunque analizar esto requeriría otra entrada. Por ejemplo máquinas como Routakit , SkapeOko o la X-Carve.

En mis próximos desarrollos voy a enfocarme en conseguir la replicante de nivel 1 100%. Por supuesto, dicha máquina sera Open Source o no será.

 

Referencias:

http://en.wikipedia.org/wiki/Self-replicating_machine
http://en.wikipedia.org/wiki/Self-replication
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_autorreplicante
http://reprap.org/
http://reprap.org/wiki/About
http://www.appropedia.org/Welcome_to_Appropedia
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_abierto
http://en.wikipedia.org/wiki/Open_source
http://opensourceecology.org/
http://opensourceecology.dozuki.com/c/LifeTrac
http://opensourceecology.org/wiki/Main_Page