Impresión 3D: guía para principiantes

El ABC de la impresión 3D trata la creación de objetos tridimensionales a partir de piezas o maquetas volumétricas hechas mediante diversos programas de diseño (sketchup, autocad, freecad, 3d studio…) para su posterior impresión con diferentes tipos de materiales (PLA, termoplásticos, ABS, …).

 ¿CÓMO FUNCIONA UNA IMPRESORA 3D?

Paso 1: Diseñar la idea en un programa de diseño 3D.

Algunos ejemplos son  Sketchup, autocad, freeecad, ...

Este modelo se guarda en formato STL, (estereolitografía), es un formato de fichero que prácticamente todos los programas de control de impresoras 3D aceptan. En el caso de Sketchup, es necesario descargar una extensión de la librería gratuita Warehouse para poder exportar a este formato.

Paso 2: Configurar las opciones de impresión con un programa de laminado.

En nuestro caso usamos el programa Cura, donde podemos escalar la figura al tamaño deseado, indicar los parámetros de impresión y si son necesarios soportes para su impresión. Después guardamos el fichero con formato G-code en una tarjeta SD, para posteriormente insértala en la impresora.

G-code es el nombre del lenguaje de programación más usado en control numérico, le indica a la «máquina» qué hacer y cómo hacerlo, cómo se debe de mover y la trayectoria a seguir. Algunos programas para generar el G-code son: Slicer, Skeinforgue, Cura, …

Parámetros de impresión: 
En nuestro caso la impresora utilizada es la Prusa i3 Hephestos.

• Velocidad de impresión recomendada: 40-60 mm/seg.
• Resolución entre 60 micras (alta) – 300 micras (baja).
• Material empleado: bobina de PLA.
• Sistema de nivelado de base de impresión con 4 puntos.

Paso 3: Imprimir la pieza
Indicamos los pasos para la impresora Prusa i3, la mayoría tienen un funcionamiento similar.

• Cargar la tarjeta SD.
• Seleccionar con el menú el fichero a imprimir.
• Cuando esta la temperatura del extrusor sobre 180 ºC echar la laca en la base.
• Retirar con una pinza el filamento inicial que expulsa la máquina.

Recomendaciones a la hora de imprimir:

• Utilización de laca propia para impresoras 3D o lacas para el cabello.
• Utilización de espátula para sacar la pieza al finalizar de imprimir.
• Densidad de objetos inferior o igual al 10%.
• Tener la impresora bien nivelada.
• Temperatura ambiente de funcionamiento de la impresora de entorno a 30 ºC (en nuestro caso, tiene una caja propia para ayudar a mantener la temperatura).
• Debido a que la impresión de piezas lleva muchas horas, es recomendable tenerle un SAI (Servicio de Alimentación Interrumpido). 

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Autores: Jacobo González Montero, Carlos Prada González & Sandra Quiroga Fernández

Vídeotutorial en español con todos los pasos:

La primera impresión

Se ha hecho esperar pero por fin hemos realizado la primera impresión de una figura 3D del proyecto Talencrea. Han sido semanas de planificación, buscando un objeto que nos diese "juego" para nuestras clases, fácil de crear e imprimir y que tuviese aplicaciones futuras ...

Hemos optado por fabricar un cubo SOMA. El motivo lo expondremos en próximas entradas, de momento podemos adelantaros que los alumnos de 4º de ESO lo han diseñado rápidamente, mostrando sus dotes de futuros ingenieros.
Los profesores nos hemos puesto manos a la obra para aprender cómo exportarlo a stl, para ello hemos tenido que instalar un plugín en la versión 8 de Sketchup siguiendo instrucciones del blog del profesor de tecnología José Andrés Alcaraz.
El siguiente paso ha sido abrirlo con el software CURA, escalarlo y configurar los parámetros del programa para que la impresión tardase un tiempo prudencial (1 hora y 5 minutos), manteniendo la solidez necesaria (parámetro densidad). El archivo de Cura lo hemos guardado en una tarjeta de memoria SD en formato gcode. Toda esta información, y archivos con los perfiles ya preparados para utilizar, se puede consultar en la web de la marca bq en la que también hay una sección de aplicaciones educativas.

En el último momento hemos tenido problemas con la inserción del filamento y hemos recurrido a nuestro jefe de estudios, Amancio, sin él no hubiésemos conseguido poner la primera capa. Él se ha convertido en un experto en el tema y nos ha enseñado a ponerlo correctamente.

En la imagen se puede ver cómo se va formando el relleno de la pieza

Si quereis ver trabajando a nuestra Prusa i3 aquí teneis un vídeo ilustrativo:

Imágenes de la pieza en sketchup, la pieza de madera de un juego tomada como modelo, y la pieza imprimida:

SketchUp y matemáticas

El portal Math Forum tiene una sección dedicada a SketchUp. En ella se muestran actividades para trabajar contenidos matemáticos con SketchUp, en particular el proyecto 3DVinchi un sitio donde podemos encontrar todo tipo de materiales para utilizar SketchUp en nuestras clases, desde libros hasta videotutoriales.

Hemos seleccionado dos, el primero explica cómo hacer un puzle y el segundo cómo hacer figuras de Escher siguiendo pautas similares.

Otros enlaces interesantes con actividades de matemáticas:
SketchUp-math
Google SketchUp for elementary maths 
Google SketchUp for mathematics
Spatial ability training ofr undergraduate mathematics education students
En el blog del profesor italiano Guzmán Tierno podemos encontrar modelos 3D, y en su canal de youtube las animaciones de estos modelos hechas con SketchUp por sus alumnos :

Ebook: Common core Mathematics standards and implementing digital technologies-pag 116

Comienzo del diseño 3D

La creación de objetos 3D tiene como fase preeliminar el diseño de las figuras. Ya explicamos en entradas anteriores que el software elegido es Sketchup (en algún caso optamos por la versión 8.0),  pero una vez hecho el diseño es necesario exportarlo a un formato que la impresora pueda comprender. Para ello se utiliza un formato intermedio, STL (estereolitografía), este tipo de ficheros los abrimos con otro programa que convierte la información del objeto en capas (archivos GCODE) este es el que se envía a la impresora.

Así pues tenemos dos tareas, la primera es instalar un plugín en Sketchup que exporte a STL y la segunda buscar un programa que pase de STL a GCODE; hemos elegido CURA.

En este vídeo se indica cómo funciona el plugín que exporta a STL:

Si quieres más información sobre cómo instalar el plugín puedes ver este vídeo

En este vídeotutorial la empresa BQ nos indica cómo utilizar el programa CURA; en su web podemos descargar un manual de uso.

Aprender a diseñar en 3D (SketchUp)

Los alumnos de 4º ESO (Informática) y de 1º BAC (TICs) están en estos momentos finalizando el curso de "Modelado en 3D con SkechUp" disponible en www.talentumschools.com que su objetivo "pretende generar creadores de tecnología al mismo tiempo que descubre e impulsa el talento".  Es una iniciativa de Telefónica apoya por otras empresas.
Tiempo estimado de realización 4 horas. (Finalización prevista 20 de noviembre de 2014)

El objetivo que se persigue con esta actividad, es aprender a diseñar piezas en 3D que posteriormente se imprimirán en la impresora 3D disponible en el centro.