Repuestos de extrusor para impresoras 3D

Hola amantes de la impresión 3D, como muchos de vosotros habreis podido comprobar, en la impresión en 3D podemos encontrarnos con problemas de atascos o falta de material en el extrusor...

Estos atascos la mayoría de veces se soluciona tirando del hilo de la bobina y volviendo a introducir de nuevo el material. Sin embargo, tras muchas horas de uso, una parte muy importante del extrusor comienza a deteriorarse y aqui comienzan los problemas...

Uno de los extrusores más utilizados en impresoras 3D como la PrintBot, Prusa Mendel, Prusa i2, Prusa i3, Delta, etc... son los tipo MKV, tipo J-Head por su forma en "J". Estos extrusores se extendieron rápidamente por su precio económico y sencillez de montaje, pero algunas partes de estos extrusores, se desgastan con el tiempo y el uso.

Otra de las causas de atascos es la obstrucción de la boquilla. Este efecto suele pasar con el PLA, aunque también podemos encontrarnos atascos en ABS, es menos probable.

Para limpiar el pequeño orificio de la boquilla sin dañarla, debemos utilizar brocas del diámetro adecuado. En la siguiente imagen podéis ver algunas de las brocas que se utilizan para desatascar los cabezales. 

 La siguiente parte que puede presentar problemas es el soporte de PEEK normalmente de color negro que une la boquilla metálica con el conducto por donde circula el material.

 Esta pieza puede coger holguras y presentar pequeñas fugas de material por las zonas de unión. En internet, podéis encontrar algunos conjuntos montados donde le añaden adhesivo térmico para evitar este tipo de problemas. 

Otro causante de este tipo de fugas son los diferentes diámetros de los conductos de teflón(PTFE) que deben ajustarse lo mejor posible.
Existen dos tipos de conductos de teflón, el diseño antiguo, con diámtro exterior(Out Diameter) de 5mm y el diseño nuevo, de 6mm de diámetro exterior se ajusta mejor y evita fugas de material derretido.



Existen muchos tipos de extrusores, con sus respectivos diámetros y longitudes específicas, por lo que es recomendable informarnos bien de las medidas exactas.
Algunos modelos permiten versatilidad para utilizar filamentos de 1.75 o 3mm, pero suelen presentar holguras excesivas y al final causan atascos, nuestro consejo es adaptar cada conducto para un tipo de filamento concreto.

 Tras utilizar conductos internos de teflón, muchos makers y empresas de suministros, diseñaron nuevos extrusores, como el MK8, que llevan conductos internos metálicos, inspirados en espárragos y toberas metálicas para otro propósito.

Para adaptar las ventajas del metal a nuestros extrusores, se fabricaron toberas metálicas con un conducto de teflón interior para facilitar el deslizamiento del hilo de la bobina de material por su interior.

Tras su extensión se adaptan a las diferentes formas y tamaños de los diferentes modelos de extrusores...


Este cambio, mejora el comportamiento de la extrusión por deposición fundida, permitiendo incluso incorporar hasta varias toberas para un mismo cabezal para mezclar diferentes materiales, colores... aunque todavía no estan muy probados y testeados por usuarios avanzados y con experiencia que nos cuenten sus experiencias con este tipo de métodos.

Con esta información, intentamos introducir una tobera metálica en el interior del conducto de PEEK negro, aunque los resultados no fueron del todo buenos, ya que seguiamos teniendo problemas de fugas debido a que el material no logra cubrir pequeños orificios que quedan en la unión entre la boquilla y la tobera.

Con estas pruebas, comprobamos que para los extrusores MKV, la mejor opción no es colocar una tobera metálica, sino mantener el tubo de teflón pero con la precaución de no utilizar otro de medidas ligeramente distintas que tengan holguras.

Para que podáis comprobar las diferencias, hemos utilizado un calibre para medir los diferentes conductos de teflón que podemos encontrar en el mercado.

En la siguiente imagen, tenemos teflón de 4mm de diámetro exterior y 2mm de diámetro interno.
Este tipo de conductos, causan holguras y no se adaptan bien en el interior del conducto de PEEK, se pueden desplazar, o doblar, cusando atascos continuos.

En la siguiente imagen, se muestra el tubo de teflón más adecuado para extrusores tipo MKV, con medidas del diámetro exterior de 6mm y diámetro interno de 2mm, quedando perfectamente ajustado en el interior del conducto de PEEK, evitando desplazamientos, atascos, holguras...etc.

 Para apretar todo el conjunto del extrusor por la parte superior, utilizamos una tapa metálica para filamentos de 1.75 o 3mm.

Esta tapa existe en diferentes diámetros dependiendo de las medidas de nuestro conducto de PEEK que utilicemos, por lo que debemos saber las medidas de la rosca posterior del conducto.

 En resumen, lo más adecuado para extrusores tipo MKV es utilizar teflón de 6mm de diámetro exterior y 2mm de diámetro interno para filamento de 1.75mm(en nuestro caso), y tener especial atención en otros tipos de conductos de teflón muy similares pero con medidas ligeramente distintas.

Esperamos que os sea de utilidad esta información y os ahorre muchos problemas de atascos con vuestra impresora 3D para extrusores tipo MKV.

Más adelante, os comentaremos nuestra experiencia con extrusores tipo MK8 que estamos probando.

Podeis acceder a otras entradas relacionadas pinchando en los siguientes enlaces:

Pasos para calibrar una impresora 3D(Prusa-i3) 

Diagrama de conexión de impresora 3D Prusa i3 

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Errores de impresión 3D:La primera capa(First Layer)

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Materiales de impresión 3D: ABS y PLA

Autocalibrado cama caliente para prusa i3

Atascos continuos con la prusa i3 con el PLA

Nuevos tipos de materiales amplian los límites de la impresión 3D

Ingenio Triana:Manuales Slic3r y Repetier-Host





Un saludo,
Ingenio Triana.  

Pasos para calibrar una impresora 3D(Prusa-i3).

En esta entrada se describe un proceso para llegar a una impresión óptima con medidas reales (teniendo en cuenta un error admisible de 0,1mm aprox), siguiendo unos pasos que van descartando posibles causas que dificultan la calibración.

Si durante un tiempo de funcionamiento, nuestras impresiones comienzan a presentar deficiencias, se acerca el momento de realizar una re-calibración y continuar con el mantenimiento de la impresora 3D para evitar futuros fallos.

1ºPaso: Eliminar posibles fallos estructurales y mecánicos para tener la certeza de que el fallo sea de Configuración.

-Apretar toda la tornillería que soporta la estructura principal.Pueden estar flojos y producen vibraciones.

-Las varillas y rodamientos deben estar limpios. Limpiar la suciedad acumulada y la grasa con impurezas.

-Se revisa el cableado de la cama caliente y se repone cinta kapton para fijar los cables.

-Tensar las correas si notamos que vibran durante el movimiento de desplazamiento en los ejes, y si utilizamos un tensor de correa, debe mantener la tensión y esten paralelas sin doblar las correas.

-Revisar las conexiones de la electrónica, y fijar los cables previamente a la placa Arduino para que durante el movimiento en la impresión no se aflojen o produzcan problemas de conexión.

-Para finalizar este paso, imprimir un circulo de calibración, que se puede apreciar si se mantiene una retracción, extrusión y distancia constante y medir con un calibre si las medidas son reales.

2ºPaso: Medidas reales.

 Para descartar posibles fallos de configuración a nivel de Slic3r, marcamos en Arduino "medidas reales" modificando los parámetros del código(g-code).

Realizar pruebas de medida del movimiento con el calibre:

-Exactitud: Se marca un punto inicial, luego se realizan movimientos y se vuelve de nuevo al punto inicial. Si existe una variación, la impresora(motores) pierde pasos o la relación pasos/mm es incorrecta.

-Precisión: Se realizan desplazamientos desde pequeñas medidas(por ejemplo 0,5mm, 1,5mm, 3mm ...) a grandes distancias(por ejemplo 100mm, 150mm...) y se mide si el recorrido es correcto.

Con el método de la regla de 3 se ajusta en Arduino(STEP PER UNITS 80,80,4000,780) cada uno de los ejes y el extrusor, por ejemplo, si le damos desde el control manual al eje X un desplazamiento de 100mm, medimos con el calibre la distancia recorrida y medimos 96mm, realizamos el calculo para hallar el nuevo valor, y vamos afinando este valor hasta lograr que el desplazamiento sea el correcto.

NOTA:Este valor puede variar ligeramente dependiendo de la tensión de la correa.

 Un consejo para trabajar y hacer pruebas más rápidamente es utilizar a nivel de Repetier-Host la modificación de la escala del objeto, la extrusión, velocidad general, la temperatura y posteriormente esos valores adaptarlos al código de Arduino.

El control manual nos puede ayudar a realizar cambios simultaneos durante la impresión para contrastar varias modificaciones.

Tras estas pruebas, las conclusiones obtenidas son:

-Velocidad:

• Velocidad lenta, mejora el perímetro.
• No afecta a la cantidad de extrusión, porque la Arduino mantiene una proporción constante.

-Temperatura:

• Temperatura del filamento, afecta a la densidad volumétrica del ABS.
• A mayor temperatura, mas volumen, a menor temperatura, más fino, pero también menos adhesión.

NOTA:Cuando el material sale como si estuviera "frito", la temperatura parece mejorar(aunque más adelante se mejora aún más)

Esto ocurre por dos razones:

Si mantienes la temperatura alta, pero extruye rápidamente, el material sale bien, pero si bajas la velocidad, la extrusión también baja de la misma manera,y el material permanece durante más tiempo en el extrusor, y por esa razón sale como "frito".

Un registro sobre la temperatura media lo podemos obtener con la ventana gráfica del Repetier-Host.

Para regular la cantidad de material durante la extrusión se pueden utilizar varios caminos:

Ancho de extrusión(Brim Width):

Para modificar la cantidad de material en los perimetros, relleno(infill), o soportes, cambiar los valores en la pestaña de advanced(print settings).Por ejemplo, si queremos añadir mas material en el perímetro, y tenemos un valor de 0.4mm, aumentar a 0,42 o 0,45 y comparar entre una mejora de apariencia y una variación en las medidas reales.
En 0, se aplica un valor por defecto donde Arduino calcula internamente el ancho de extrusión, por esta razón es recomendable tener valores con medidas reales a nivel de Arduino para no obtener resultados erróneos.

Multiplicador de extrusión(extrusion multiplier):

Con este valor modificamos de manera general la extrusión.Si notamos falta de extrusión en toda la pieza y tenemos un valor de 1, aumentar a 1.15 y comprobar si conseguimos mejorar el resultado.

Modificando el ancho de los perímetros y/o el extrusión multiplier se corrige el exceso o la falta de extrusión hasta equilibrarse.

NOTA:También se puede modificar la cantidad de material extruido modificando el valor del diametro del filamento(fill diameter), pero los cambios son más pronunciados que mediante el multiplicador de extrusión.

3ºPaso:Perfeccionamiento:

Una vez que logramos imprimir con medidas reales y ademas tener una extrusión buena, se pasa a mejorar la apariencia ajustando pequeños detalles.

Durante la práctica de calibrado, se determinaron varios factores, la temperatura de extrusión y la velocidad de extrusión. 

Comenzamos bajando la velocidad de extrusión en general, y luego se modifica la temperatura por distintas formas(ventilación o disminuición de temperatura).

La extrusión se marca en random, para eliminar el error por comenzar en el mismo punto, (salvo que se quiera comprobar la retracción)

Para disminuir la temperatura de extrusión, comenzamos aplicando el ventilador en la punta del extrusor y la mejora es visible desde la 1ªimpresión, el problema que podemos encontrar es que el flujo de ventilación no es regular en toda la superficie, y esto causa que se levanten las esquinas por la contracción del material en la parte más fría.

Tras varias pruebas, disminuimos la temperatura de extrusión de 236ºC a 232ºC y obtenemos un buen resultado(este factor puede variar dependiendo de la temperatura ambiente donde se encuentre la impresora 3D ubicada).

El tiempo de enfriamiento es de mucha importancia, es decir, si un cubo de calibración de 10x10x10 se observa que no llega a endurecerse por completo, es porque el extrusor se mantiene en un área muy pequeña realizando continuos movimientos sin dejar que la pieza se vaya solidificando.

Este problema para figuras y objetos muy pequeños puede solucionarse aprovechando para hacer varias impresiones simultáneas, así, el extrusor tardará más tiempo en cada capa y da tiempo a enfriarse cada capa, o aumentar el liftZ en cada cambio de capa.

Antes de terminar, fijamos una retracción adecuada.Si notamos huecos vacios en el perímetro, es por causa de excesiva retracción, cuando se produce un cambio de línea o de capa y retrae filamento, al continuar la siguiente capa durante unos instantes no sale filamento por el extrusor causando pequeñas imperfecciones.
Esto se corrige aumentando la distancia de relleno extra(Extra Length on re-start) justo antes de volver a imprmir.

Con estos pasos se asegura que nuestra impresora vuelve  a imprmir correctamente, manteniendo los valores reales, teniendo una apariencia óptima y un funcinamiento adecuado, sin ruidos ni vibraciones.  

Podeis acceder a otras entradas relacionadas pinchando en los siguientes enlaces:

Diagrama de conexión de impresora 3D Prusa i3 

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Un saludo a todos,
Ingenio Triana