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Cómo montar una impresora 3D. Parte 3: Ejes X, Z & Cabezal

CÓMO MONTAR UNA IMPRESORA 3D – GUÍA DEL CURSO

 
1ª Parte: Primeros pasos

2ª Parte: Estructura básica

3ª Parte: Ejes X & Z

4ª Parte: Cableado

5ª Parte: La controladora

6ª Parte: Configuración ¡y a imprimir!

En los pasos anteriores hemos construido el armazón básico de la impresora, que da soporte al resto de elementos y sobre el que se desplazan el cabezal de impresión y la bandeja caliente. La impresora recorre tres ejes, aunque de maneras muy distintas. El eje Y es el que recorre la bandeja de la cama caliente y en ese caso lo que se desplaza es el objeto a imprimir, y la máquina permanece quieta. El eje X es el que recorre el cabezal a un lado y a otro del marco de la impresora. Por último, el eje Z es el que recorre todo el conjunto del cabezal montado sobre el eje X desplazándose hacia arriba y hacia abajo por el marco de la impresora.

Ejes X & Z

En esta parte terminaremos de montar prácticamente toda la parte mecánica ensamblando los ejes X & Z. Al finalizar, la impresora tendrá un aspecto bastante parecido al que tendrá al acabar todo el montaje, ya que esta es la fase en la que se montarán los componentes de mayor tamaño.

Necesitarás los siguientes componentes:

  • 1 Soporte del motor para el eje X (pieza impresa en 3D)
  • 1 Soporte del eje X (pieza impresa en 3D)
  • 2 Varillas roscadas M10 de 290 mm
  • 2 Tuercas M10
  • 2 Ejes M8 de 320mm (para el eje Z)
  • 7 Rodamientos axiales
  • 1 Polea (2 piezas impresas en 3D)
  • 1 Rodamiento pequeño
  • 1 Tornillo M10 de 15mm
  • 1 Tuerca M10
  • 2 Ejes M8 de 380mm (para el eje X)
  • 2 Soportes para el eje Z (pieza impresa en 3D)
  • 2 Soportes para el motor y el eje Z (pieza impresa en 3D)
  • 2 Motores Nema EC17
  • 6 Tornillos M10 de 10 mm
  • 10 Tornillos M10 de 15 mm
  • 12 Arandelas M10
  • 2 Tubos de goma
Localiza las dos piezas impresas en 3D de la foto y dos tuercas M10. Elimina con un cutter la rebaba que seguramente habrá en un extremo de la acanaladura de ambas piezas. Fíjate en la foto si tienes dudas. El objetivo es que la abertura sea completa para que la pieza más adelante pueda ceder un poco y acomodar los rodamientos. Revisa el resto de las piezas por si hubiera algún otro sobrante. Un lugar que debes vigilar es el hueco que tienen ambas piezas para alojar una tuerca. Cuando estés satisfecho con el estado de las dos piezas, inserta una tuerca en cada una de ellas tal y como puedes ver aquí.
Consejo Una opción interesante para fijar la tuerca en su posición es introducirla a gran temperatura para que el plástico se amolde a su forma. Para ello, busca un tornillo de la misma métrica, enrosca un poco la tuerca y sujeta el tornillo por la cabeza con un par de alicates. Calienta entonces la tuerca con un soldador para introducirla seguidamente en el hueco. ¡OJO! No emplees esta técnica del soldador si tienes la menor duda, puesto que un excesivo calentamiento puede perforar la pieza de plástico y hacer que sea necesario conseguir una de repuesto.
Lo mejor es que la tuerca entre con una cierta resistencia, pues así se quedará sujeta en su posición más adelante. Si te plantea problemas introducirla, enróscala primero en la varilla que la recorrerá y ayúdate de ella para colocarla en su sitio. Ahora introduce dos rodamientos axiales en cada una de las dos piezas de plástico que forman los extremos del eje X. Tendrás que hacer bastante fuerza con la mano o ayudarte de una superficie plana contra la que apretar el conjunto.
Consejo Revisa las piezas por si tuvieras que eliminar alguna rebaba o agrandar ligeramente los agujeros para los tornillos. Si fuera así, ayúdate de una broca del mismo diámetro de los tornillos (2,75 mm) o, si te atreves, de un pequeño taladro tipo Dremel. Utilízala a una velocidad baja para minimizar el riesgo de pasarte.
Introduce el rodamiento en la mitad de la polea que tiene un diámetro algo inferior. Cierra la polea metiendo este conjunto en la otra mitad. Inserta el conjunto dentro de la menor de las dos piezas del extremo del eje X. Sujétalo en su sitio con un tornillo de 25 mm y una tuerca.
Sin arandelas En este caso no hacen falta arandelas aunque el contacto entre la cabeza del tornillo, la tuerca y la pieza impresa en 3D sea metal-plástico. La tuerca se embutirá en la pieza en un hueco que la mantendrá fija para apretar el conjunto. Ten cuidado de no hacerlo en exceso y marcar la pieza.
Ahora vamos a empezar a montar el eje sobre el que se desplazará el cabezal de impresión. Para ello selecciona los ejes de 370 mm. Insértalos con fuerza en la menor de las dos piezas impresas en 3D del eje X. Introduce dos rodamientos en el eje de la parte superior y uno en la inferior. Introduce el extremo de los ejes en los orificios de la otra pieza impresa en 3D. Aprieta con fuerza para estar seguro de que los ejes hacen tope en el interior de las piezas de plástico. El conjunto debería tener este aspecto. Localiza las dos piezas de plástico que soportarán el motor y la base del eje Z junto con tres tornillos de 15mm con sus correspondientes arandelas y tuercas. Atornilla los dos soportes colocando la arandela entre la tuerca y el soporte de aluminio. Asegúrate de dejar el lado que sobresale por la parte externa del marco. Ahora llega el turno de montar los motores en estos soportes. Comprueba que los orificios de la parte superior de los motores asoman por los agujeros correspondientes de los soportes de plástico. Es posible que tengas que agrandar alguno (ver el recuadro “Un caso especial”).
Un caso especial Las distancias entre los agujeros pueden ser un poco mayores en el motor que en la pieza de plástico. Por ello, sólo en el caso del que está más cerca del hueco interior del marco de aluminio, probablemente tengas que agrandarlo a lo ancho para conseguir pasar el tornillo. Coloca en este último tornillo con una arandela para cubrir mejor el hueco.
Coloca el motor en el lugar donde irá situado con la salida de los cables orientada hacia el marco de aluminio. Aprieta los tornillos firmemente pero sin forzar Recuerda desenrollar los cables e introducirlos en el orificio del marco de aluminio antes de sujetar los motores en su posición. Una vez al otro lado, conviene enrollarnos para que no estén sueltos y evitar que quede alguno atrapado por el borde del marco al manipular toda la estructura en la mesa. Conviene colocar ahora los “tubitos” de plástico que conectarán los motores con las varillas roscadas que transmitirán el movimiento el eje X. Estos en los primeros kits eran de un plástico negro bastante rígido y en las impresoras que se venden ahora mismo son de un plástico transparente con mucha más flexibilidad. Si son los de plástico negro, te será muy difícil intentar colocarlos tal cual porque su diámetro interior es muy pequeño y te hará falta algún método para facilitarte la labor. Te sugerimos estos tres: calentarlos en el microondas, calentarlos en un bol con agua bastante caliente o añadirles algo de jabón para que deslicen mejor. Si eliges el camino “acuático”, recuerda secar los tubos tanto como puedas antes de montarlos. Si optas por calentar los tubos en el microondas, como la potencia de cada aparato es distinta, debes tener cuidado de no ablandarlo demasiado. Consulta el recuadro “¡OJO! Con el microondas” si quieres tener unas líneas básicas para hacerlo.
¡OJO! Con el microondas Nosotros, en uno muy normalito los tuvimos 45 segundos y un par de tandas más de 15 segundos hasta notar que se ablandaban lo suficiente. Hazlo poco a poco y uno por uno para evitar pasarte.
Localiza las dos varillas roscadas de métrica M8 y 320mm de longitud y los dos tubitos de goma. Ahora vas a colocar las varillas en su sitio definitivo, conectadas con los tubos de goma a los motores por la parte inferior y alineadas con los laterales del marco de aluminio Colócalas por turno encima de cada uno de los motores y asegúrate de que los extremos acabados en forma de cabeza de tornillo están en la parte superior. Encaja un destornillador en esta acanaladura. Sujeta el tubo de goma en la zona del eje del motor con unos alicates para ayudarte a enroscar la varilla dentro del tubo. Tómate tu tiempo, va muy justo y te puede llevar un buen rato colocar cada varilla roscada. No tengas prisa, lo bien que hagas las cosas ahora influirá mucho en la precisión de movimiento que tendrá la máquina luego. Ahora localiza los dos ejes de métrica Ejes M8 de 320mm de longitud. Inserta el extremo de uno de ellos en el agujero correspondiente del soporte de uno de los motores. Quizá te haga falta girar un poco el motor hacia fuera (en sentido anti-horario con el motor en la mano y el marco de aluminio detrás) para agrandar mínimamente el agujero de la pieza plástica y facilitar que entre el eje. Para ello tendrás que soltar temporalmente el tornillo del extremo como en la foto. Asegúrate de que entra hasta el tope, que es el propio motor. Para volver a colocar el tornillo te hará falta “empujar” un poco el extremo de la pieza impresa en 3D hacia dentro. Hazlo con cuidado. Repite estos pasos para el otro eje y ya estarás listo para montar el soporte del extrusor en la estructura que has construido. Desliza el bloque del eje X que tenías apartado desde el comienzo de esta etapa del montaje. Asegúrate de que, con el motor al fondo, la estructura está correctamente orientada y que el eje X tiene el soporte para el motor en la parte izquierda. Enrosca la varilla manualmente 4 o 5 vueltas hasta notar que entra en la tuerca que hay en el interior de la pieza impresa en 3D. Haz lo mismo con la otra varilla y repite el proceso pasando de una varilla a otra numerosas veces hasta dejar el eje X a media altura de la impresora. Localiza los soportes del extremo del eje Z. Elimina con un cutter la rebaba que impide que cedan para acomodar el eje metálico si tus piezas la tienen. Inserta la pieza en el eje y gírala y bájala hasta dejar los dos agujeros frente a los orificios correspondientes del marco de aluminio. La colocación correcta es como la de los soportes de los motores, con el lado más largo en la parte exterior del marco. Introduce los tornillos de métrica M10 y 15 mm en los orificios de la pieza y coloca en el otro lado la arandela y la tuerca correspondientes. Repítelo con el soporte del otro lado del marco.

Cabezal del extrusor

El cabezal de impresión es un bloque que se desplaza a lo largo del eje X y que sube y baja a lo largo del eje Z. Consta en esencia de dos elementos, un mecanismo que recoge el filamento desde la bobina y lo introduce con cierta fuerza en el cabezal y de éste último, que se calienta para fundir el filamento y dejar caer por su parte inferior las micro-gotas de PLA o ABS que formarán, colocadas todas juntas con precisión, el sólido que queremos imprimir. Este es uno de los puntos distintivos del kit Leon3D, el cabezal LeoNozzle3D, desarrollador por ellos y que asegura una larga vida útil y la capacidad de trabajar a temperaturas estables con PLA y ABS de forma cómoda.

Necesitarás los siguientes componentes:

  • 1 Correa dentada
  • 1 Piñón de aluminio
  • 1 Soporte del eje X (pieza impresa en 3D)
  • 6 Bridas
  • 1 Soporte del extrusor (pieza impresa en 3D)
  • 1 Patín de tensión para el extrusor (pieza impresa en 3D)
  • 1 Bulón metálico
  • 3 Rodamientos grandes
  • 3 Tornillos M10 de 25 mm
  • 4 Tornillos M10 de 10 mm
  • 4 Arandelas M10
  • 6 Tuercas M10
  • 1 Piñón para el extrusor (pieza impresa en 3D)
  • 1 Corona dentada para el extrusor (pieza impresa en 3D)
  • 1 Tornillo metálico moleteado para avanzar el hilo de plástico (acabado en tuerca de métrica M3)
  • 4 o 5 arandelas grandes
  • 2 Tuercas de métrica M3
  • Bolsa 2 M8 (2 tornillos largos, 2 tuercas, 4 arandelas y 2 muelles)
  • Hot-end Fullset Leonozzle 3D
  • 2 Tornillos M10 de 20 mm
Localiza un motor y tres tornillos M10 de 15 mm. Localiza el piñón metálico y la llave Allen de 1,5 mm para fijarlo al eje de uno de los motores. Atornilla el motor en su soporte del eje X y presenta el piñón en su sitio. Alinéalo con la abertura del otro extremo para que la correa dentada circule lo más recto posible. Cuando estés satisfecho con su posición, aprieta los dos tornillos con la llave Allen. Ten a mano la pieza impresa en 3D del soporte del eje X, que servirá para unir el cabezal del extrusor al eje X y la correa dentada. Aprovecha que ahora te será más sencillo y agranda los agujeros un poco para que luego pasen sin problemas los tornillos de métrica M10. Inserta tuercas en los dos agujeros introduciendo un tornillo por el otro extremo y atornillándolo hasta que las tuercas vayan al fondo y ocupen su lugar. Inserta las bridas en los 4 orificios de la parte central de la pieza impresa tal y como ves aquí. Asegúrate de que el extremo cuadrado queda en la parte inferior y orientado como en la foto. Y comprueba que en el otro extremo todas las bridas abrazan la pieza de plástico. Las 4 bridas que has colocado abrazarán los dos rodamientos del eje X superior. Ahora inserta 2 bridas más en el extremo inferior, que son las que se sujetarán al rodamiento del eje X inferior. Gira la impresora sobre la mesa y colócala para tener frente a ti la parte trasera. Presenta la pieza sobre los tres rodamientos del eje X y desplaza estos hasta que todo encaje. Cuando lo hayas logrado, ve cerrando las bridas y apretándolas con unos alicates. Tira con fuerza, cualquier holgura aquí se reflejaría posteriormente en una pérdida de precisión al imprimir.
¡OJO! Al colocar el soporte La pieza de plástico impresa en 3D se coloca desde la parte de atrás de la impresora. Una forma sencilla de saber que lo estás haciendo bien es la siguiente: con la pieza correctamente montada, y la impresora orientada con el motor del eje Y hacia atrás y la parte frontal hacia delante, el soporte debe verse por el lado plano, y no deben verse los rodamientos.
Corta el sobrante de las bridas. Inserta un extremo de la correa dentada como ves en la foto, con los dientes hacia abajo y de forma que el pequeño sobrante no sobresalga del hueco vertical de su interior. Pasa la cinta por la parte superior del hueco de la polea y vuelve a introducirla por el inferior de vuelta hacia el otro lado. Pasa la cinta por el hueco inferior del soporte y llévala hasta el lado del motor. Pásala por el piñón metálico y llévala, para terminar, de vuelta al soporte central. Tira fuertemente de la cinta y empótrala en el soporte de forma que los dientes encajen en las ranuras. Lleva el sobrante hasta el hueco vertical interior y corta con un cutter lo que asome para que no toque con la parte móvil de la cinta. ¡Ya queda menos! Localiza la pieza impresa en 3D del soporte del extrusor y estúdiala. Seguramente tenga varios orificios obturados por el propio proceso de impresión. Corta las partes sobrantes como en esta foto. Vacía los ejes obstruidos y agranda con una broca los agujeros para tornillos de métrica M10. Este es el aspecto que debe tener la pieza una vez preparada Ten a mano 3 rodamientos grandes, el patín de tensión del cabezal, el bulón, un tornillo de métrica M10 de 25mm con su correspondiente arandela y tuerca. Introduce (embute en jerga mecánica) la tuerca en el patín. Intenta introducir el patín en el soporte del extrusor Es posible que no entre y tengas que lijar un poco o eliminar algo de material con un cutter de la protuberancia en la que encaja. Inserta el bulón dentro de uno de los rodamientos grandes y sitúalo en su posición. Ahora tendrás que apretar con fuerza para que el bulón entre en su alojamiento. Cuando esté colocado, comprueba que gira libremente. Este es el aspecto que debe tener cuando está insertado del todo el conjunto bulón-rodamiento en la pieza plástica. Ahora coloca otro de los rodamientos en el hueco correspondiente del soporte del extrusor. Apriétalo con fuerza hasta que su parte exterior quede enrasada con la pieza. Repite el proceso con el rodamiento restante en el otro lado. Coloca el conjunto del tensor en su alojamiento definitivo y fíjalo en esa posición con un tornillo M10 de 25 mm acompañado de una arandela por la parte exterior. El tornillo se enroscará en la tuerca del interior de la pieza plástica. Localiza ahora el motor restante junto con el piñón de plástico, un tornillo M10 de 10 mm y la tuerca correspondiente. Introduce la tuerca en el orificio rectangular y pasa el tornillo hasta que coja rosca. Para ensamblar el conjunto necesitarás tener a mano el soporte del extrusor que tienes montado a medias, la corona dentada, el piñón que acabas de preparar, tres tornillos M10 de 10 mm con sus arandelas y el tornillo metálico moleteado. Este tornillo, que tiene una tuerca grande en un extremo que encaja en la corona dentada, hará avanzar el hilo de plástico que mantiene en tensión la pieza móvil del soporte del extrusor que acabas de montar. Inserta el tornillo moleteado en la corona. Coloca el piñón en el eje del motor y a continuación introduce el tornillo moleteado en el eje formado por los dos rodamientos del soporte del extrusor. Intenta alinear la corona y el piñón para que sus engranajes encajen y el juego vaya suavemente. Es posible que necesites agrandar los agujeros de soporte del motor para alejarlo un poco en la dirección del propio orificio del soporte y que su posición sea la correcta. Tras hacerlo, fija el motor en su sitio con los tres tornillos M10 de 10 mm con sus arandelas. Cuando estés satisfecho del funcionamiento del bloque, aprieta el tornillo del piñón. Ahora tienes que ajustar la posición entre la corona y el soporte del extrusor para que la parte moleteada del tornillo quede frente al tensor. Para ello necesitarás dos o tres arandelas grandes. En nuestro caso sólo hicieron falta dos. Saca el tornillo moleteado e introduce un par de arandelas en el hueco que hay entre la corona y el soporte del extrusor. Vuelve a pasar el tornillo a través de las arandelas. Comprueba que la parte moleteada (marcada con unas rayas) del tornillo grande queda justo frente al rodamiento del tensor. Verifica que el conjunto cierra. Y por último, comprueba también que piñón y rueda giran con suavidad. Ya está todo listo para colocar los tornillos que mantendrán la tensión de este bloque. Coloca una de las arandelas grandes al otro lado de la corona, por donde asoma el tornillo moleteado frente al rodamiento de salida. A continuación introduce las dos tuercas grandes hasta que apoyen en la arandela y, entonces, sujeta la del interior mientras aprietas la del exterior para fijar el conjunto. Ten a mano los contenidos de la bolsa 2, que puedes ver en la foto junto a lo que llevas construido del soporte del extrusor. Introduce una de las arandelas en cada tornillo, seguida del muelle y otra arandela que hará de tope. Con esto crearás algo similar a un amortiguador que mantendrá la tensión del rodamiento sobre el hilo de plástico y el tornillo moleteado. Introduce los dos tornillos en el soporte y atorníllalos sobre las tuercas que tienes que colocar en los huecos del fondo. El soporte del tensor debería quedar muy cerca del tornillo pero tienes que poder abrirlo con las manos y separarlo. En nuestro caso, hubo que cortar parte de los muelles para rebajar la tensión y agrandar el hueco que queda una vez cerrado. Si no estás seguro de la cantidad a cortar, hazlo poco a poco, por partes. Aquí puedes ver cómo, al cortar el segundo muelle, ya sabíamos la cantidad a cortar por la experiencia del primero. El resultado final tiene que ser como éste, el tensor debe quedar apretado sobre el tornillo pero se tiene que poder abrir con la mano. Si luego necesitas más presión, siempre puedes apretar un poco los dos tornillos de los muelles. Ya está todo listo para colocar el cabezal de extrusión. Necesitarás los elementos que puedes ver en la foto. Introduce las dos tuercas en los huecos de la parte inferior. Presenta el cabezal y sujétalo en su posición con los dos tornillos. Coloca dos tornillos M10 de 20 mm en los dos orificios de la parte inferior del soporte que lo sujetarán a la pieza del eje X. Seguramente te estorbe la rueda dentada. Desmóntala en un momento y pasa los tornillos para que asomen como en la imagen. Atornilla el soporte del extrusor sobre el soporte del eje X. Los tornillos deben enroscar en las tuercas del soporte del eje X. Vuelve a montar la corona. Como está todo medido y ajustado, será rápido. El conjunto del extrusor debe quedar perfectamente acoplado al soporte del eje X. Éste es el aspecto final que tendrá el cabezal de impresión. Te recomendamos recoger los cables del LeoNozzle3D y del motor como en esta última foto para que no te estorben en fases posteriores en las que desplazaremos el cabezal a un lado y a otro para montar los finales de carrera y el cableado. ¡Nos vemos en la siguiente entrega!

4 Responses to Cómo montar una impresora 3D. Parte 3: Ejes X, Z & Cabezal

  1. NEFRON 28 Julio, 2014 at 20:05 #

    You’re runnig out of DeadLine…\r\n\r\nEstooo, que por cambiar la fecha no se soluciona la entrega… nos has tenido pendientes de la tercera parte como locos mordiéndonos las uñas porque no apareció en la fecha prometida.\r\n\r\nAgradecimientos y abrazos !

    • Redacción
      Redacción 29 Julio, 2014 at 18:38 #

      Hola Nefron,\r\n\r\n tienes toda la razón. Perdóname (perdonadme). Tuve que dedicarle más tiempo del previsto a organizar las fotos de esta entrega ¡y me pasé de día!\r\n\r\n La próxima la tendréis prontito el mismo viernes :-)\r\n\r\n ¡Un abrazo!

  2. NEFRON 30 Julio, 2014 at 14:28 #

    Hola!\r\n\r\nEs que ni te imaginas lo que es estar pendiente de que salga la nueva entrega y que no llega, que no llega…\r\n\r\nMil gracias por tan magnífico trabajo !!\r\n\r\nUn abrazo !

  3. RICHARD 21 Junio, 2015 at 15:59 #

    Hola estoy interesado en adquirir el kid quisiera saber costos y modo de envio y pago, soy de perú de antemano gracias,

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