Como calibrar una impresora 3d y no morir en el intento


En este pequeño post   vamos   a  ver  un resumen  de como calibrar   nuestra impresora 3d para  obtener piezas   impresas  fieles a  las medidas  en las que fueron diseñadas.

Existen muchos tipos  de ajuste en una impresora 3d  todos  ellos muy importantes  a la hora de intentar obtener buenos resultados.

 

Nosotros hemos resumido los ajustes  en cinco grandes bloques:

1-Ajustes iniciales

Son todos los ajustes de los fines de carrera , poleas  y correas  que dispone una impresora 3d.

Normalmente estos ya vienen hechos de fabrica   o bien documentados en los  manuales de la impresora .

 

 

Suelen ir  destinados a   las pruebas iniciales  paro que luego la impresora   pueda crear una pieza correctamente por lo que normalmente  estos ajustes se hacen una vez  y no se vuelven a hacer  a no ser que hay alguna anomalía como por ejemplo desalineación de capas a la hora de imprimir  ocasionadas por una mala fijación de la polea del eje x .

2-Ajuste del eje z

Es necesario ajustar el eje z que es por el que se mueve el propio extrusor  para que al desplazarse el extrusor no se produzcan variaciones de altura entre la punta de este y la cama .

Para empezar, se debe comprobar que la altura en ambos lados sea la misma, midiendo  con un calibre desde un punto de la guía del eje z a un punto fijo de la impresora 3D. Para igualarla en las Prusas ( que llevan dos motores en el eje Z) , se gira manualmente el motor del lado que se necesita ajustar, sujetando del otro lado para que no gire  de modo que finalmente las distancias para ambos ejes coincidan .

Si no hacemos esto, y debido a que los motores del eje z están conectados en paralelo, al hacer girar uno, generaría electricidad y giraría el otro.

2-Ajustes de la alineación  de la cama

Este es el paso mas conocido por todo el mundo para el ajuste de una impresora 3d, dada la frecuencia con la que se debe realizar

Lo ideal es que la cama este perfectamente alineada de modo que la punta del noozzle este a la mitad del diámetro de salida, lo que significa que si  la impresora 3D tiene un nozzle de 0.6mm, la altura ideal sería 0.3mm.

Si queremos ser purista para que esta distancia sea exacta se puede utilizar una galga de .3 ,   pero como no se suele disponer  de este  en su ausencia  se puede usar un folio de papel doblado en este caso por la mitad

Debido a que la mayoría de las impresoras 3D utilizan un nozzle de 0.4mm, se  suele emplear un folio de papel de 80g que tiene un espesor aproximado de 0.2mm.

Realmente,  como vemos en la imagen el ajuste de los 4 tornillos de la cama es mucho mas sencillo  si usamos esquineras impresas  en 3D para evitar el ajuste de las palometas por bajo  pues en su lugar se hace por arriba consiguiendo  con ello muchas mas precisión.

 

El ajuste de la cama es bien sencillo:

      • Introducimos el folio entre la punta del extrusor y la base, y hacemos bajar el eje z hasta la altura del “home”(<Prepare-AutoHome> ) .
      • Debemos ajustar ahora los cuatro tornillos de la cama de modo que el folio en las 4 esquinas no esté completamente libre, ni quede tirante, si no que cuando se note rozar el folio de papel con el nozzle (boquilla).
      • Para ajustar esta distancia se gira el tornillo hacia un sentido o hacia el otro, en función de si se necesita subir o bajar la base.

No olvidar que este proceso tendrá que realizarse en las proximidades de los tornillos de nivelación de la propia base las veces necesarias hasta conseguir la altura ideal y normalmente se debe repetir cada cierto numero de impresiones.

 

3-Ajustes del desplazamiento

El flow  o flujo es la cantidad (volumen para ser más precisos) de filamento que transcurre por el extrusor en función de los parámetros de impresión seleccionados para realizar un modelo. El cálculo del flow lo realiza automáticamente el fw de la impresora en función de los Pasos/mm que establece el fabricante  .

Para  una correcta calibración es  necesario comprobar que este valor es correcto: es decir si  las medidas a recorrer por los ejes x,y,z corresponden con los desplazamientos  de la propia impresora  por lo que lo interesante es comprobar  cuántos Pasos/mm utiliza su impresora 3D para comprobar si son consistentes  con los movimientos reales que realiza.

      • Esto está reflejado en el fw de Marlin   dirigiéndonos a “Control>Motion>Xsteps/mm.” .
      • Para comprobar  que es consistente se  hacen dos marcas en el filamento, separadas 20 mm y 25 mm del inicio del extrusor.
      • Se mueve el filamento 20 mm desde la pantalla de control en el apartado de movimiento.
      • A continuación, se comprueba si el desplazamiento que realiza el motor del extrusor es el correcto.
      • En caso de no ser así, se mide con un calibre el error para poder corregirlo y con todos los datos anteriores y utilizando la siguiente fórmula obtenemos los Pasos/mm correctos para el motor del extrusor.

Fórmula Pasos/mm del extrusor

      • Al finalizar el cálculo, sólo hay que modificar los Pasos/mm en la pantalla de control “Control>Motion>Xsteps/mm” y guardar los nuevos datos.

 

 

 

4-Ajustes del  Flujo

Todos los programas  de laminación 3D disponen de un apartado donde modificar la cantidad de flujo (ratio del flujo) ya que las densidades cambian entre los distintos materiales que existen en el mundo de la impresión 3D FDM/FFF .

Este ratio es muy importante a la hora de conseguir tanto el acabado superficial deseado como las dimensiones reales del diseño CAD, porque en caso contrario, será muy complicada la fabricación de piezas que van encajadas entre sí o conectadas con otras.

Antes de explicar el ajuste del parámetro de ratio de flujo, hay que comprobar siempre el estado del nozzle, que no presente un desgaste abusivo de la punta ni que tenga suciedad tanto interna como externamente.

Asimismo debemos comprobar que la temperatura de extrusión sea la recomendada por el fabricante del filamento, porque en caso de no cumplir esta recomendación, la calibración del flujo será ineficaz y nunca se conseguirá un buen resultado.

Por último repetimos una vez que la base de la cama debe estar bien nivelada y calibrada para que el modelo impreso no presente desviaciones dimensionales en el eje paralelo a la base de impresión (eje z).

Para ajustar el parámetro del ratio de flujo  hay al menos dos métodos:

METODO1

Podemos  realizar la prueba del cubo para ajustar el parámetro del ratio de flujo. Esta prueba consiste en imprimir un cubo hueco y sin la cara superior, para comprobar que el espesor de las caras laterales se corresponde con las del diseño.

Estos son los pasos  a seguir:

1- Podemos usar un cubo de calibración del flow, por ejemplo un cubo con un espesor de cara lateral de 0.80 mm, diseñado por 3D_MaxMaker que se puede descargar en Thingiverse. Los parámetros de impresión son: nozzle de 0.40 mm, ancho de capa 0.80 mm (para crear dos capas exteriores y que la medida sea más precisa) y ratio del flujo del 100 %.

2- Si con ratio del flujo al 100 % el cubo queda sobredimensionado al utilizar PLA con ratio de flujo del 100 % (recomendado 90 % para PLA) hemos obtenido una medida de 0.88 mm, claramente sobredimensionada. Para corregir esta desviación aplicaremos la siguiente fórmula:

Fórmula para calcular el flujo necesario para cualquier material

Obtenido el nuevo ratio de flujo (90 %) sólo queda modificar el parámetro en el software de laminación 3D que se utilice, en nuestro caso el Cura 3D.

3- Si la pieza no es correcta modificar el ratio del flujo al 90 % y volveremos imprimir el cubo para comprobar que las medidas obtenidas con el nuevo ratio del flujo son las correctas.

 

 

MÉTODO 2

La solución consiste en controlar el ‘flujo’ del material extruido haciendo algunas pruebas y midiendo con cualquier tipo de herramienta de calibración.Podemos  realizar la prueba del cilindro   y anilla para ajustar el parámetro del ratio de flujo.

Esta prueba consiste en imprimir un cilindro  y una corona para comprobar que el cilindro encaja perfectamente dentro del anillo   para comprobar que el espesor de las caras laterales se corresponde con las del diseño.

En realidad   este método es aplicable para fabricar piezas de ensamblaje  reduciendo el flujo de algunas piezas para evitar el ‘crecimiento horizontal‘, siendo  la mejor solución  ajustar la ‘expansión horizontal’ para lograr un buen ajuste en las piezas que requieren ensamblaje.

Si no  tenemos  una herramienta de calibración  esta puede ser  una solución ( un cilindro simple y un anillo que debe encajar).

Estos son los pasos a seguir:

      1. Use esta pieza como prueba para ajustar su configuración al imprimir piezas de ensamblaje.
      2. Ahora   haremos  una impresión fácil y rápida. Imprimir -> Prueba ->
      3. Ajustaremos nuevamente   el flujo    y volveremos a imprimir la pieza
      4. Repetiremos  nuevamente hasta obtener el valor de flujo correcto.
      5. Ojo ,reducir demasiado flujo por debajo del 75% de aprox puede causar problemas de subextrusión. Combine el control de flujo con el parámetro ‘Expansión horizontal’ para obtener el resultado que necesita.

 

Como hemos comentado antes, la densidad de los materiales que se utilizan en la impresión 3D no es la misma, con lo que para cada material y fabricante es recomendable hacer este ajuste pues cada filamento de color / marca / fabricante imprime mejor con diferentes flujos.

Al realizar este simple proceso de corrección todas las impresiones 3D que se realicen ganarán tanto en calidad superficial como en proporcionalidad dimensional.

En resumen, el flow se trata de unos de los parámetros más olvidados en la impresión 3D FDM siendo este uno de los más importantes para lograr piezas exitosas y fieles al diseño  original.