i3 steel p3steel

Cómo montar una impresora 3D – Parte 01 – Piezas y materiales necesarios

¿QUÉ SE NECESITA PARA CONSTRUIR UNA IMPRESORA 3D?

En este tutorial iré explicando los elementos más característicos, para que tengáis una idea general de que elementos conforman la impresora y que os sirva como guía para ir comprando las piezas. Al final del post pondré unos enlaces para comprarlos y que os sea más fácil localizarlos. Vamos a ver los materiales necesarios para construir una impresora 3D del modelo Prusa i3.

Makerjunior: ¡Hola! Yo tengo un marco de acero que me dio mi primo para construirme una impresora 3D pero no sé que modelo es ni nada. No sé continuar, hay muchos modelos diferentes como MK2 o MK3…

Vale dirás que quién es este a quien tampoco he presentado antes. Es Makerjunior, un chaval que recién quiere empezar en el mundo maker y no tiene muy claro cómo.

Como he dicho vamos a construir el modelo Prusa Iteración3, las MK2 o MK3 son mejoras que se fueron implementando después a la misma. Podemos construir la estructura con madera, metacrilato o también existe un modelo con el marco de acero denominado Prusa i3 Steel o P3Steel. Esta es la que nuestro amigo Makerjunior tiene. Debemos saber que esta ha tenido diferentes modificaciones y mejoras pero para no liarnos con los diferentes tipos que hay, nos centraremos en la P3Steel que salió en 2013.

Makerjunior: Vale ya me voy enterando, así que, la Prusa I3 Steel que tanto hablan es la Prusa I3 pero lo que la diferencia es el marco y esa es la que tengo yo.

Así es, Makerjunior.

Makerjunior: Bién entonces ya sólo me falta comprar el resto de piezas de la I3 Steel…

Yo no iría tan rápido. Antes déjame explicarte todo lo necesario para construir una sin quedarte a medias de la construcción de la misma por falta de materiales.

Makerjunior: Sólo es necesario comprar las piezas impresas y el Arduino Mega ¿no?

No exactamente. Los materiales necesarios los vamos a dividir en 3 partes:

  • Partes mecánicas (Vitaminas)
  • Electrónica (Vitaminas)
  • Piezas impresas o proteínas

Makerjunior: ¿Qué es eso de vitaminas y proteínas? No vamos a ir a ningún gimnasio ¿no?

Muy buena pregunta y no, no vamos a ir al gimnasio. Se le llama vitaminas a aquellas piezas que para construir una impresora 3D NO SON IMPRIMIBLES y proteínas a las que SÍ SON IMPRIMIBLES.

Makerjunior: Vaya lío yo creía que todo era imprimible.

No todo, ya que hay componentes mecánicos y electrónicos que son necesarios para los movimientos de la impresora. Eso sí. Todos estos componentes no son demasiado caros. Bien empecemos:

MATERIALES MECÁNICOS

  • La estructura

Son piezas de acero de 3mm de espesor cortadas por láser. Hay varias versiones del marco que pueden ser:

  • Versión 1.2: esta tiene el carro del eje Y con 3 rodamientos y el nivelado de la cama caliente se hace por 4 puntos.
  • Versión 2.0: el carro del eje Y tiene 4 rodamientos y el nivelado de la cama caliente se hace por 3 o 4 puntos.

La versión de la estructura que vemos en la imagen es la 2.0.

i3 steel p3steel
Estructura I3 Steel

Makerjunior: Esa es la misma que tengo yo.

La estructura dispone de 40 tornillos de métrica M3x12mm y 40 tuercas M3.

Makerjunior: Tengo una duda, un amigo mío perdió una de las piezas de acero… ¿Tendría que comprarse un marco nuevo para tener esa pieza?

No es necesario, están los archivos de la versión 2.0  en Github o en Thingiverse preparados para el corte láser por si pudierais hacerlo vosotros mismos.

Makerjunior: Muchas gracias. Voy a decírselo a mi amigo, se pondrá muy contento.

  • Rodamientos lineales LM8UU

Son necesarios unos 11 o 12 rodamientos.

rodamientos lm8uu
Rodamientos LM8UU

Makerjunior: ¿Por qué no una cifra exacta? Es decir que sean 11 o 12 solamente.

En tu caso es 12, ya que tu versión del marco es la 2.0. Para el eje Y necesitaremos 4, otros 4 para los carros del eje Z y 3 para el carro del eje X (o 4 según el carro que queremos usar).

  • Rodamientos axiales grandes (608zz) y pequeños (623zz)

Son necesarios 3 para el extrusor y 1 para el Idler del eje Y.

rodamientos axiales 608zz
Rodamientos axiales 608zz

Makerjunior: ¿Idler?

Es el tensor del Y. Lo veremos más adelante pero ve familiarizándote con el nombre de  idler.

Makerjunior: Y ¿qué diferencia hay entre unos u otros? Yo los veo iguales.

Buena pregunta que después puede llevarte a cambiar la construcción de tu impresora. La diferencia es la métrica de los tornillos que pasan por el hueco del centro. Para los 608zz usaremos tornillos de métrica M8 y para los 623zz usaremos tornillos de métrica M3.

Los 623zz son necesarios para el idler o tensor del eje X. Aunque según diferentes versiones de nuestro marco puede que sólo necesitemos los 623zz tanto para el tensor del eje Y como el del X o al revés, sólo necesitemos 608zz para ambos tensores. Es importante que nos fijemos en ello, no vaya ser que tengamos que para la construcción de nuestra impresora y pedir otro tipo de rodamientos.

  • Varillas roscadas de métrica M5

Son necesarias 2 varillas de acero zincado o latón.

varilla roscada
Varilla roscada

Makerjunior: Eso lo puedo comprar en la ferretería de cerca de casa o en el Leroy Merlin, voy ya mismo…

Espera, te falta saber algo más.

Makerjunior: ¿La medida de las varillas?

Eso es. En este caso es de M5x295 mm

  • Varillas lisas

Son necesarias 6 varillas lisas de los siguientes tamaños:

2x Ø8×375 mm para el eje X

2x Ø8×341 mm para el eje Y (350mm para la version 2.01 de la estructura)

2x Ø8×320 mm para el eje Z

varilla lisa
Varilla lisa

Makerjunior: ¿Valen cualquiera de las que venden?

Es conveniente fijarse en la tolerancia de las mismas y que no rocen demasiado, ya que podría dificultarnos el movimiento de nuestra impresora tanto del carro del eje Y (donde va la cama caliente) como el X (donde va el extrusor) y tener fallos importantes de impresión.

Son necesarias 2.

correa dentada GT2
Correa dentada GT2

Makerjunior: Pues compraré las GT2.5, ya que tienen pinta de ser más nuevas.

No creas que eso es así. Se recomiendan las GT2 ya que están mejor diseñadas para movimientos que cambian mucho de dirección como son el caso del eje X e Y.

  • Polea dentada para la propia correa

También GT2 o GT2.5 y son necesarias 2.

polea dentada gt2
Polea dentada GT2

Makerjunior: ¿Aquí si puedo comprar las GT2.5?

Es importante saber que si la correa que has comprado es GT2.5, la polea debe ser igual, ya que entonces los dientes de la polea no engranarán bien con los dientes de la correa.

  • Acoplador flexible de 5mm a 5mm.

Para acoplar los motores del eje Z a las varillas de métrica M5.

Acoplador flexible de 5mm a 5mm
Acoplador flexible de 5mm a 5mm

Makerjunior: He visto que en otras impresora usan otros que son de 5mm a 8mm, ¿eso es que en vez de usar varillas roscadas de métrica M5 usan de métrica M8?

Es exactamente así, Makerjunior. Muy bien dicho.

  • Motores paso a paso Nema 17

motores nema 17
Motores Nema 17

Son necesarios 5. 1 para el eje X, 1 para el eje Y, 2 para el eje Z y 1 para el extrusor.

Makerjunior: Estoy viendo que hay de diferentes tipos según la corriente que consumen y el par que hacen. ¿Cuál elijo?

Se recomienda que el par sea de al menos 40N/cm. O que sean de 2,5 amperios.

  • Tornillería para los eje X, Y y Z.

Es de las cosas más importantes a tener en cuenta, ya que, luego empezamos a montar la impresora y no podemos continuar porque no tenemos los tornillos de la métrica necesaria.

  • 8 tornillos M3x10 inox A2 + 8 arandelas M3 inox A2: para los motores NEMA17 del eje Z
  • 40 tornillos M3x12 inox A2 + 40 tuercas M3 inox A2 autoblocantes: para las uniones del chásis y base de la cama caliente
  • 1 tornillo  M3x20 inox A2 + 1 tuerca M3 inox A2 autoblocante + 1 arandela M3 inox A2: para el eje del rodamiento del eje X
  • 3 tornillos M3x20 inox A2 + 3 arandelas M3 inox A2: para el motor NEMA17 del carro del eje X
  • 4 tornillos M3x20 inox A2 + 4 tuercas M3 inox A2 autoblocantes: para los tensores de la correa del eje Y
  • 4 tornillos M3x20 inox A2 + 8 tuercas M3 inox A2 + 12 arandelas M3 inox A2: para el Motor NEMA17 del eje Y
  • 1 tornillo M3x25 inox A2 + 1 tuerca M3 inox A2 autoblocante + 2 arandelas M3 inox A2: para el eje del rodamiento del eje Y
  • 2 tornillos M3x25 inox A2 + 2 tuercas M3 inox A2 autoblocantes + 8 arandelas M3 inox A2: para fijar la cama caliente a la base móvil en la parte delantera
  • 1 tornillo  M3x25 inox A2 + 1 tuerca M3 inox A2 autoblocante + 6 arandelas M3 inox A2: para fijar la cama caliente a la base móvil en la parte trasera (3er punto)
  • 2 tornillos M3x8 inox A2 + 2 tuercas M3 inox A2 autoblocantes + 4 arandelas M3 inox A2: para fijar la pieza de nivelación de la cama en 3 puntos a la base caliente
  • Tornillería para el extrusor y el hotend

Esto último dependerá del tipo de extrusor que queremos montar, en este caso es un extrusor Gregs.

  • 1 tornillo M3x8 inox A2 + 1 tuerca M3 inox A2: para la polea del extrusor
  • 3 tornillos M3x10 inox A2 + 3 arandelas M3 inox A2:para acoplar el motor NEMA17 al extrusor
  • 1 tornillo  M3x25 inox A2 + 1 tuerca M3 inox A2 + 1 arandela M3 inox A2: para la pieza móvil del extrusor que empuja el plástico
  • 2 tornillos M3x40 inox A2 + 2 tuercas M3 inox A2: para montar el extrusor en el carro del eje X
  • 2 tornillos M4x60 inox A2 + 2 tuercas M4 inox A2 + 4 arandelas M4 inox A2: para regular el paso del filamento en el extrusor
  • 1 tornillo  M8 «Hobbed-Bolt» + 1 tuerca M8 inox A2 autoblocante + 4 arandelas M8 inox A2: para el eje del extrusor
  • 2 tornillos M3x20 inox A2: para asegurar un fusor de tipo J-Head

ELECTRÓNICA

  • Fuente de alimentación de 12V

Fuente de alimentación de 12V y 30A
Fuente de alimentación de 12V y 30A

Se recomienda una corriente de salida de 30A.

Makerjunior: ¿Podría usar una fuente de PC ATX que tengo por aquí sin usar?

Si se puede pero que tenga una salida de mínimo de 16A.

  • Drivers 8825

drivers 8825
Drivers 8825

Makerjunior: ¿Esto para qué sirve?

Estos suministran la potencia a los motores y proporcionan 2,5A máximos por bobina y nos permite hacer micropasos de 1/32. También podemos usar los drivers A4988 que proporcionan 2A máximo por bobina y micropasos de 1/16 (menos precisos que los anteriores).

Necesitaremos 1 drivers para cada eje y el extrusor, es decir, 1 para el eje X, 1 para el Y, 1 para los motores del Z y 1 para el extrusor. En total necesitaremos 4.

Es importante que vengan con sus disipadores como en la foto.

  • Finales de carrera

Se usan para indicarle al software la posición inicial o home de nuestra impresora. Usamos 3, es decir uno para cada eje.

finales de carrera endstop
Finales de carrera con la electrónica ya implementada
finales de carrera endstop
Finales de carrera
  • Ventiladores

Usamos 2. Uno para refrigerar la electrónica y otro para el Hotend. Para la electrónica podemos usar uno de un tamaño más grande.

Ventiladores para la electrónica y el disipador del extrusor
  • Arduino Mega con cable

arduino mega
Arduino Mega

Este llevará el firmware llamado Marlin que es el código para imprimir en 3D.

Makerjunior: ¿Lo lleva ya directamente?

No, tendremos que cargárselo nosotros pero eso ya lo veremos más adelante. Si elegimos el Arduino Mega necesitaremos la shield llamada RAMPS 1.4.

Makerjunior: ¿La que?

Este shield encaja con Arduino mega. Lleva para conectarle la fuente de 12V, la cama caliente, el extrusor, los motores, la pantalla LCD, los drivers y los finales de carrera. Hay más tipos de electrónicas, como la Sanguinololu, que no necesita de un Arduino Mega.

ramps1.4
RAMPS1.4
  • Pantalla LCD – Full Graphic Smart Controller

Esta es opcional, ya que podemos imprimir directamente conectando el Arduino Mega a nuestro PC, mediante cable USB Serial.

Pantalla LCD

Makerjunior: Pues entonces no la compro, así me sale más barata la impresora.

Es una opción pero no la recomiendo, ya que, conectada al PC puede dar fallos y tener problemas en la impresión (no suele ser así pero puede pasar, sobretodo si el PC se pone en modo suspensión al llevar un tiempo sin tocarlo, de esa manera la impresión nos fallará directamente).

La ventaja de esta pantalla es que podemos controlar varios parámetros de la impresora, entre ellos la temperatura de impresión del extrusor y la cama caliente. Otra ventaja es que podemos conectarle una tarjeta microSD donde desde ahí podemos cargarle los archivos que queramos imprimir sin necesidad de un PC.

  • Cama caliente Mk2B de 200x200mm y cinta Kapton

Makerjunior: ¿Qué es eso de una cama caliente? Yo creía que la parte caliente de la impresora era el extrusor por donde echa el plástico.

Es así, de hecho hay impresoras sin cama caliente pero yo la recomiendo sí o sí. Esta se encarga de calentar la base de la impresora 3D para que las piezas queden bien adheridas durante la impresión. Esta está pensada para diferentes voltajes: 12V o 24V. Nosotros usaremos 12V. La cinta Kapton es para cuando la instalemos poder aislar las partes electrónicas del calor que disipará la cama.

cama caliente mk2b hot bed
Cama caliente MK2B
  • Cristal o espejo para la cama caliente

Makerjunior: Déjame adivinar, esto lo pondremos encima de la cama caliente

Así es. Aquí se transmitirá el calor que emita la cama caliente y lo usaremos como base de impresión.

  • Hotend

Podemos comprar un hotend completo (opción recomendada) o elegirlo por partes. Esta el All Metal V5 y V6 (lleva adaptador para bowden).

Makerjunior: Pero hay diferentes tipos, en unos pone All Metal V6 3.0mm y otros All Metal V6 1.75mm, ¿esos datos que son?

A partir de aquí, tendremos que elegir el diámetro del filamento que vamos a usar para nuestra impresora. Hay 2 tipos:

  • Filamento de 1,75mm
  • Filamento de 3mm
Hotend All metal V6
Hotend All metal V6

Makerjunior: ¿Hay diferencia entre usar unos u otros?

Sí que la hay. El filamento de 1.75mm lo usaremos si nuestra boquilla de salida (nozzle) de plástico es muy pequeña. Cuanto menor tamaño, más calidad de impresión (aunque influirán muchos otros parámetros aparte de este). Hay diferentes medidas desde 0.2mm a 1mm. Yo recomiendo empezar con 0.4mm o 0.3mm. Si usamos filamento de 3mm, el motor del extrusor trabajará menos. Yo de primeras recomiendo usar 1.75mm.

Makerjunior: Y lo del Bowden, ¿eso qué es?

Buena pregunta. Está el sistema de extrusión directa, donde el sistema de extrusión del filamento está sobre el Hotend (nosotros para no complicarnos vamos a usar el extrusor Greg’s Wade que es de extrusión directa).

La extrusión bowden consiste en sacar el motor de empuje de filamento de las partes móviles y situarlo en la estructura de la impresora. De esta forma guiaremos el filamento hasta el hot-end mediante un tubo de PTFE (teflón).

Makerjunior: De momento me quedaré con el extrusor Greg’s Wade. Ya que si quiero ser un buen maker, más adelante podré cambiar a sistema Bowden y aprender algo nuevo si no me convence este extrusor.

Buena elección.

  • Termistor 100K ohm NTC 3950

Este es el sensor de temperatura para nuestra impresora 3D. Necesitaremos 2.

Termistor 100K ohm NTC 3950
Termistor 100K ohm NTC 3950

Makerjunior: ¿Para qué dos? ¿Por si uno se rompe?

No exactamente. Usaremos 1 para la cama caliente y otro para el extrusor.

Makerjunior: Si no quisiera elegir un Hotend completo, sino uno a mi gusto.

Si elegimos el Hotend por partes debemos obtener los siguientes materiales:

  • Disipador V5 o V6 de aluminio.

Disipador V5 y V6
  • Barrel o Garganta con teflón en su interior

barrel espárrago
Barrel o espárrago con teflón en su interior

Así no se nos atascará cuando imprimamos.

  • Cartucho calefactor de Resistencia de 12V 40W TN2F

Cartucho calefactor de Resistencia de 12V 40W TN2F
Cartucho calefactor
  • Bloque calefactor

Bloque calefactor
Bloque calefactor

Aquí pondremos el cartucho calefactor y el termistor. El termistor nos medirá la temperatura de este bloque. Por ejemplo para imprimir un plástico PLA, con poner una temperatura de 200ºC, tendremos suficiente (esto depende también del fabricante claro). El termistor será el que mida esa temperatura y el cartucho calefactor el que caliente el bloque a la temperatura estipulada.

  • Boquilla o Nozzle

Es por donde sale el plástico. Cuanto menor tamaño, más calidad de impresión (aunque influirán muchos otros parámetros aparte de este). Hay diferentes medidas desde 0.2mm a 1mm. Yo recomiendo empezar con 0.4mm o 0.3mm.

boquilla nozzle
Boquilla o nozzle
  • Piezas impresas o proteínas

Como es una derivación de la Prusa Iteración3, la mayoría de las piezas imprimibles de esta nos valdrán para la Prusa I3 Steel.

Makerjunior: Pero al no ser exactamente una Prusa I3, quizás no todas las piezas haya que imprimirlas.

Bien pensado, Makerjunior. Para esta necesitamos las piezas de los ejes Z, pieza para sujetar el motor del eje X, tensor del eje X, carro del eje X, tensor del eje Y y extrusor.

Piezas impresas para la Prusa I3 Steel
Piezas impresas para la Prusa I3 Steel
  • Soportes para los finales de carrera.

Necesitaremos 3, uno para cada eje. Existen algunas alternativas compatibles, por supuesto con la I3 Steel.

Soportes para los finales de carrera o endstop
Soportes para los finales de carrera o endstop
  • Pieza que sujeta el motor del eje X o X-Axis motor end

Esta pieza sujeta el lado izquierdo de las varillas lisas de ese eje. Lleva rodamientos lineales LM8UU y la tuerca de métrica M5 que transmite el movimiento al lado izquierdo del eje Z. Hay diferentes piezas compatibles con la P3Steel.

X-Axis motor end
X-Axis motor end
  • Tensor del eje X o X.Axis idler end

Esta pieza sujeta la polea del eje X y el lado derecho de las varillas lisas del mismo eje. También lleva rodamientos lineales LM8UU y la tuerca de métrica M5 que transmite el movimiento al lado derecho del eje Z.

X.Axis idler end
X.Axis idler end

Makerjunior: ¿Dónde puedo obtener estas piezas o pedírselas a mi amigo para que me las imprima?

Ya decía yo que llevabas mucho tiempo callado. Las piezas están disponibles para imprimir o poder comprarlas en alguna tienda (aunque habrá que fijarse en que venden piezas de la Prusa I3 Steel y no una versión modificada de ellos). Podemos obtener los archivos stl en Github o en Thingiverse en la página de Reprap.

  • Carro del eje X

Es la parte móvil del eje X. Está unida al motor del eje X por una correa dentada (una GT2 o GT2.5) y se desliza de izquierda a derecha llevando el extrusor y el hot end.

Carro del eje X
  • Y-Axis belt holder

Esta pieza se atornilla a la parte inferior del carro Y. Va unida al motor por una correa dentada (GT2 o GT2.5) permitiendo que el carro desplace de adelante a atrás el eje Y donde está situada la cama caliente.

Y-Axis belt holder
Y-Axis belt holder
  • Extrusor

Podemos poner diferentes extrusores a la P3Steel, en este caso pondremos un extrusor Greg.

extrusor greg
Extrusor Greg

Estos son todos los materiales necesarios para montar una P3Steel sin modificaciones. Luego hay más piezas opcionales como para sujetar la fuente de alimentación, la electrónica, etc.

Comprar las piezas

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Barrel o Garganta con teflón en su interior https://amzn.to/2TExmYp
Cartucho calefactor de Resistencia de 12V 40W TN2F https://amzn.to/338vc6q
Bloque calefactor https://amzn.to/39GZpMr
Boquilla o Nozzle https://amzn.to/2IxAhf8
Termistor 100K ohm NTC 3950 https://amzn.to/2W5jVSP
Disipador V5 o V6 de aluminio. https://amzn.to/2xkjbii

Conclusiones

Me ha parecido interesante hacer aquí una pequeña introducción a los elementos más característicos, para que tengáis una idea general de qué elementos conforman una impresora 3D y que os sirva como guía para ir comprando las piezas.

Pronto haré un tutorial con el montaje de la misma.

2 comentarios en “Cómo montar una impresora 3D – Parte 01 – Piezas y materiales necesarios”

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