ZOOM
GALERÍA
3 COMENTARIOS

Cómo montar una impresora 3D. Parte 5: Controladora

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 las cuatro entregas anteriores hemos construido, de la mano, toda la estructura mecánica del kit León3D incluyendo los motores que convertirán en movimiento las órdenes de impresión, los termistores para conocer la temperatura del cabezal de impresión (Hot-End) y la cama caliente, los cables de corriente para alimentarlos a los dos y los microinterruptores de final de carrera para detectar cuando el mecanismo de impresión se desplaza hasta el límite. Todo ello es necesario para tener una impresora 3D totalmente funcional, pero sin un “cerebro” que lo coordine no sirve de nada.

Montaje del Arduino, RAMPS y drivers de los motores

En esta entrega le llega el turno a esta unidad de control, que es un conjunto formado por un pequeño ordenador Arduino Mega sobre el que montaremos una placa llamada RAMPS que, con la ayuda de unos controladores llamados comúnmente “Pololus” convertirán las órdenes en señales electrónicas de desplazamiento de los motores paso a paso.

Hasta aquí hemos hablado del “cerebro” de la impresora León3D cuando esto no es del todo cierto. Como verás en la próxima y última entrega, cuando pongamos en marcha la impresora, cargaremos desde el PC un programa en ella para que entienda órdenes de control numérico (G-Code) y ejecute lo que le envíe el software de impresión. El verdadero “cerebro” de la operación es ese software de impresión 3D, el conjunto Arduino+RAMPS+Pololus con el software que cargaremos cada vez que pongamos en marcha la impresora hará que ésta se comporte como un dispositivo de control numérico. Bastante “avispado” pero sin inteligencia propia. El “peso” del trabajo recaerá en el software de control del PC o Mac que utilicemos. Pero bueno, no adelantemos acontecimientos, ahora toca rematar la faena mecánica y electrónica, ¡verás que ilusión hacer terminar con los elementos que quedaban por montar del kit y dejar la caja vacía!

Necesitarás los siguientes componentes:

  • 1 Placa Arduino Mega
  • 1 Placa RAMPS
  • 4 Controladores Pololu para los motores
  • 4 Disipadores para los controladores Pololu
  • Pasta térmica

El corazón de la electrónica de la impresora es una placa Arduino Mega.

Sobre la placa Arduino se conecta un circuito llamado RAMPS que aloja a 4 controladores llamados Pololu y que hace de interfaz con los motores paso a paso.

Sácalas de sus envoltorios y, sujetándolas siempre por los bordes y sin tocar los contactos metálicos, comprueba que los conectores macho de la parte inferior de la RAMPS encajan perfectamente en las filas de conectores hembra del perímetro del Arduino.

Inserta la RAMPS en el Arduino con firmeza pero con cuidado para que entre de forma paralela y no se tuerza ninguna patilla.

Verifica por todo el perímetro que las dos placas están bien conectadas.

Pololus: los controladores de los motores

Los controladores Pololu para los motores suelen venir en bloques de dos. Como tienes que insertar tres en la parte inferior de la RAMPS y uno en la parte superior, será necesario separar una de las parejas.

Consejo: Mejor los cuatro sueltos
Te recomendamos separar los dos bloques de Pololus para tener los cuatro circuitos separados. En caso de tener que sustituir alguno por fallo o avería siempre será más fácil extraer uno sólo y también te ayudará a saber cuál es el averiado cambiándolos de ubicación.

Apóyalo “patas arriba” sobre la gomaespuma antiestática en la que venía envuelto.

Coloca el cutter en el hueco entre las dos plaquitas.

Para terminar, colócalo de lado y acaba de cortar el plástico que une los conectores.

Ya tendrás los 3 (o 4) Pololus listos. Presenta uno de ellos sobre la placa RAMPS dado la vuelta para comprobar que la leyenda de cada conector se corresponde con la del otro lado. Ten en cuenta que, al conectar el Pololu sobre la RAMPS, tendrás que girarlo por lo que los contactos estarán invertidos de izquierda a derecha.

Aquí tienes el aspecto que tendrá una vez conectados los cuatro circuitos en sus lugares correspondientes. Si tenías dudas sobre la orientación de los Pololus, comprueba que están como aquí. Con los conectores grandes de la placa RAMPS hacia la izquierda, los Pololus tendrán el diminuto regulador hacia la derecha. Localiza los cuatro pequeños disipadores y la pasta térmica.

Echa una gota de pasta térmica sobre cada uno de los cuatro chips.

Retira el papel protector de la cinta adhesiva de cada disipador.

Y ve colocándolos sobre los chips aplastando un poco la pasta térmica para que se extienda.

Retira el exceso de pasta que pueda sobresalir. Emplea para ello una tarjeta de visita que ya no necesites, tiene el tamaño ideal para la tarea.

Montaje de la fuente de alimentación

¿No te parecía que el marco de la impresora es demasiado aparatoso? Pues ahora verás por qué. En uno de sus lados montarás la circuitería de control y en el otro la fuente de alimentación. Hay muchos usuarios de impresoras Prusa i3D que tienen la fuente suelta por la mesa. Nos parece mucho mejor montarla como recomienda la gente de León3D, sobre el propio marco. Te permitirá mover la impresora con cierta facilidad sujetándola por el centro de la parte superior del marco de aluminio. Para mayor seguridad verás luego como sujetar el cable de alimentación de 220v con bridas para evitar que un tirón suelte alguno de los polos de corriente alterna.

Necesitarás los siguientes componentes:

  • 1 Fuente de alimentación
  • 3 Tornillos M10 de 10mm
  • 1 Manguera negra de tres cables
  • 1 Clavija de tres polos
  • 1 Manguera blanca de dos cables (el resto que sobró de cablear la cama caliente)

Abre la carcasa de la clavija de tres polos con el destornillador adecuado. Retira una parte de la cubierta externa de la manguera negra de tres cables ayudándote con el cutter. Pela el extremo de los cables marrón y azul.

Recorta un poco el verde y amarillo de la toma de tierra antes de pelarlo. Ve introduciéndolos en las piezas metálicas de ambos polos (marrón y azul).

Conecta el cable verde y amarillo en el hueco de la toma de tierra y aprieta los tres tornillos para sujetar permanentemente los cables.

Cierra la carcasa de la clavija.

Pela el otro extremo de la manguera negra así como un extremo de la blanca.

Retira el plástico protector de la fuente de alimentación.

Gira la fuente de alimentación para comprobar la zona de conectores de uno de sus laterales. La parte de las conexiones irá en la zona inferior cuando esté montada en el marco de aluminio.

¿Qué significan todas estas letras?
El primer bloque (AC) es el de la corriente alterna (AC) de entrada:

  • L (Live o Fase): aquí se conecta el cable marrón de la manguera negra.
  • N (Neutral o Neutro): aquí se conecta el cable azul de la manguera negra.
  • El símbolo de la T invertida con varias líneas quiere decir Masa o Tierra: aquí se conecta el cable verde y amarillo de la manguera negra.

El segundo bloque es el de la corriente continua (DC) de salida:

    • –V: estos tres conectores tienen polo de salida negativo (rojo si disponemos de un cable así).
    • +V: estos tres conectores tienen polo de salida positivo (negro si disponemos de un cable así).

 

  • +V ADJ: Es un potenciómetro regulable para modificar el valor de la tensión de salida. No lo utilizaremos.

Abre todo lo posible los tres tornillos de la parte izquierda (L, N y Tierra) donde irán conectados los cables de la manguera negra.

Enrolla los hilos de cada cable de cobre para que entren fácilmente y asegúrate de que no quede ningún “pelo” suelto. Si se conectasen cualquiera de estos tres cables entre sí tendrías un cortocircuito.

¡OJO! Con el cable de 220v
Para evitar que un tirón de la manguera suelte algún cable y suponga un peligroso contacto accidental entre ellos, te recomendamos sujetar la manguera a los orificios de la fuente con un par de bridas tal y como puedes ver en la imagen.

Coloca la fuente junto al marco de aluminio para localizar los tres orificios por los que la sujetarás más tarde con tornillos de métrica M10.

Marca la posición aproximada que tendrá la parte inferior de la fuente sobre el marco.

Levanta la impresora con las precauciones habituales sobre los elementos que se pueden desplazar libremente sobre ella (cabezal y cama caliente). Corta las bridas temporales que pusiste en la funda helicoidal de la parte inferior del marco. Sitúa el extremo con los cables pelados de la manguera blanca un poco por encima de la señal del marco y sigue el recorrido de la funda helicoidal hasta el otro lado.

Cuando estés seguro de cómo va a ir, desenrolla la funda helicoidal que cruza la impresora de lado a lado casi del todo y une la manguera blanca al resto de los cables. Atornilla los dos cables en los conectores correspondientes de la fuente.

Si empleásemos cables rojo y negro irían así: el primero al conector +V y el segundo al –V. En este caso, como aprovechamos la manguera blanca, utilizaremos el color azul (neutro) como –V y el marrón (Fase) como +V.

Vuelve a enrollar la funda helicoidal y coloca las bridas ya de forma definitiva. Revisa las conexiones de los cables de corriente y de salida de la fuente y aprieta nuevamente los tornillos de las cinco conexiones que has empleado.

Localiza tres tornillos M10 de 10mm.

Y empléalos para sujetar la fuente en su posición en el marco.

Ensamblado del Arduino y RAMPS

Ahora conectaremos la toma de corriente DC procedente de la fuente de alimentación a la placa Arduino+RAMPS que, a su vez, recibirá los conectores de los finales de carrera, control de los motores, termistores de la cama y hot-end y corriente de alimentación de la cama y el hot-end. La placa RAMPS recibe el voltaje de la fuente de alimentación por dos cables, uno va a la toma rotulada 11A y el otro iría a la toma 5A. Como la manguera blanca puede asumir perfectamente el paso de la corriente de los dos a la vez, en lugar de colocar dos cables hemos hecho un pequeño “puente”.

Necesitarás los siguientes componentes:

    • Bloques de espuma/cinta adhesiva de doble cara

Esta es la forma en la que debes insertar los distintos conectores en la placa RAMPS. Cuando los cables son de color amarillo en el esquema quiere decir que no debes preocuparte por la polaridad. Obviamente, tus cables no serán todos amarillos. Lo que esto quiere decir es que no importa cómo los conectes siempre que sea a esos polos. Los cables en los que la polaridad es crítica aparecen, si son de corriente, en color rojo y negro y, si son de control de los motores, con sus colores reales. Si quieres ver el gráfico con más detalle, pulsa sobre el botón “Galería” en la imagen de apertura del artículo, el gráfico será la primera imagen que se mostrará.

Corta dos trozos de unos 4-5cm de los cables azul y marrón y pela sus dos extremos. Afloja los tornillos de las tomas 11A y 5A de la parte inferior izquierda del conector azul.

El conector positivo es el marcado con el signo + de color blanco en la placa RAMPS. Por eso el cableado marrón entra en la toma de 11A y con el pequeño cable salta al polo positivo de la toma 5A. Lo mismo sucede con la toma negativa (cable azul). Aprieta muy bien estos cuatro tornillos.

¡OJO! Compruébalo todo con el multímetro
A partir de ahora, que es cuando entramos en la fase del cableado de la impresora 3D, utiliza la función de detección de continuidad o corto del multímetro para comprobar que todos los extremos que deben quedar conectados lo están y que los que tienen que estar aislados no se quedan conectados por un mal cableado. Usa el multímetro para comprobar que las tomas positivas (+) de los cables marrones están conectadas sólo entre sí y no con las tomas negativas (-) y viceversa. Presta especial atención a los “hilillos” que pueden quedar sueltos al pelar un cable. Que no se cuelen en el conector de al lado. Parece algo de poca importancia, pero es suficiente para causar un corte eléctrico y crear un gran estropicio (y llevarte un susto enorme).

Coloca las tomas de los finales de carrera (X, Y & Z) en los conectores de la parte superior izquierda en los lugares 1, 3 y 5. Estos cables no tienen polaridad, lo único importante es que al cerrarse el contacto de los microinterruptores de final de carrera se cierre el circuito entre los pines 1 y 2 (contando desde la parte superior de la RAMPS). Si los soldaste como te indicamos, tienen que ser los cables amarillo y negro.

Inserta los conectores de los motores en sus alojamientos con el cable negro a la izquierda. El conector aislado de la parte superior es el del extrusor.

Los de la parte inferior son, respectivamente, los motores X, Y y los dos del eje Z que van uno encima del otro.

Este es el aspecto que tendrá la placa Arduino+RAMPS cuando tengas ya colocados el cable de alimentación (con su “puente”), los conectores de los 3 finales de carrera y los cinco motores paso a paso.

Pela el cable de la cama caliente e insértalo en el conector D8. Haz lo mismo con el cable del calentador del extrusor en la toma D10. Coloca los conectores de los termistores en los pines T0 y T1 de la placa RAMPS.

Este es el aspecto que debe tener la parte izquierda de la placa si lo has montado tal y como se indica en los pasos anteriores.

Pega la gomaespuma con cinta adhesiva de doble cara en la parte trasera del Arduino.

Pega el conjunto en su lugar teniendo cuidado de que no roce con el motor del eje X, que además se desplazará hacia arriba y hacia abajo.

No es tan crítico alinear el lado izquierdo de la placa sobre el marco. Aún así, fíjate bien para dejar todo el cableado recogido y fuera de la zona por la que se desplazan el cabezal o la cama. ¿Recuerdas que en una entrega anterior te recomendamos que midieras los cables y los recortases para no tener “ovillos”? Nosotros no lo hicimos y este es el antiestético resultado. Seguramente más adelante dedique un par de horas a rehacer esto. Quedará mucho mejor.

Emplea el resto de funda helicoidal en recubrir los cables del final de carrera del eje X y el motor del eje X. Dale unas cuentas vueltas al cable procedente de este microinterruptor hasta llegar a la zona del motor por la que salen los cuatro cables de colores. Agrega estos cuatro cables al ramal a recubrir con la funda helicoidal hasta que se termine.

Este es el aspecto que tendrá la impresora vista por la parte trasera. Hemos colocado una brida en la parte superior para sujetar la manguera que va al cabezal dejando juego en ella para eliminar tensiones, pero sin dejar cables libres. Para conseguir el mismo efecto, sujeta con la mano derecha la manguera donde creas adecuado mientras desplazas con cuidado el cabezal de impresion a izquierda y derecha sobre el eje X mientras está tocando con la cama caliente. Ese será el punto más crítico de tensión del cableado.

Por si no te habías dado cuenta ¡ya has terminado de montar tu propia impresora 3D! Ahora sólo queda instalar el software, calibrarla y a imprimir. Que es a lo que dedicaremos el próximo y último capítulo. ¡Queda muy poco!

3 Responses to Cómo montar una impresora 3D. Parte 5: Controladora

  1. NEFRON 17 Agosto, 2014 at 15:12 #

    No me voy a repetir alabando un trabajo tan bueno pero eso sí, todos los que lo estamos siguiendo tenemos un poco de babilla colgando a la espera de la próxima entrega. 8-D\r\n\r\nAbrazo, NEFRON.

  2. Roman Roa 1 Febrero, 2016 at 22:27 #

    Hola.\r\nDonde puedo conseguir el kit completo. \r\nHardware electronico\r\nestructura\r\nSoftware \r\nInstrucciones detalladas para armar mi impresora.\r\nUstedes lo venden \r\nSoy de Estado de Mexico cp. 53450\r\nGracias\r\nSaludos

  3. roberto palotta 24 Abril, 2018 at 14:05 #

    Perfecta y didactica pagina con ella estoy entendiendo al detalle 3D con Arduino

    Gracias ,saludo Roberto

Deja un comentario