Impresion 3d para hacer frente al coronavirus

Ingenieros, médicos, makers y tecnólogos forman este improvisado grupo en las RRSS que está logrando, en tiempo récord, fabricar piezas hospitalarias indispensables para el funcionamiento de un respiradero, vital para la supervivencia de los casos más graves de coronavirus.


Es  ya casi imposible seguir los avances que a diario se esta realizando desde  el forocoronavirusmakers.org ( A.I.R.E. o Ayuda Innovadora a la Respiración), equipo que por cierto , hasta hace casi nada  ni tenia contacto entre sus miembros  , consiguiendo de una manera colaborativa  ,altruista  y desinteresada intentar mitigar  la escasez  de material sanitario  fabricando  en un tiempo récord  y a a precios irrisorios   todo tipo de material sanitario , pantallas, utensilios , etc,   así como   respiradores  open source  ante el  grave problema de  indisponibilidad de stock de estos carisimos dispositivos que  cuestan a la sanidad pública casi 15.000 euros  por dispositivo.  

Es interesante destacar  que en este foro están presentes  médicos e ingenieros sanitarios que indican y marcan las pautas para crear un proyecto que cumpla con todas las garantías sanitarias.

También  es importante destacar que las soluciones que se están buscando pretenden ser  soluciones de código abierto, rápidas y baratas  para poder ser rápidamente replicables y escalables gracias  a  técnicas  de fabricación modernas como son el corte laser, los cnc   o la impresión 3d .

Veamos ahora  los 4 principales frentes abiertos :

Respiradores Open Source

Desgraciadamente la estimación de respiradores que se necesitarán solo en España en los próximos días es de miles de respiradores, incluso contando con todos los que se están comprando a nivel estatal, regional y privado. Dado que en los próximos días u horas se liberaran algunos de los diseños es importante que aunque se haga con buena fe ser lo mas filedignos  a las  pruebas que ya se han hecho dado que es cierto que  algunos de estos podrian ser contraproducentes al poder producir mas daño al paciente que beneficios para el   .

Reesistencia Team ya ha conseguido  desarrollar los primeros respiradores autónomos Open, basados en el denominado sistema Jackson Rees .

En el foro  hay varios prototipos de respiradores DIY en proceso de validación clínica muy avanzados  : Reespirator23, Oxygen, Makespace Madrid,varias empresas importantes en industria y varios muy prometedores de personas individuales. 

El equipo asturiano ha mostrado una demo de su prototipo que promete mucho , el cual será validado con el Departamento de Sanidad del Principado de Asturias. Si se demuestra que puede ser útil en situaciones de escasez de respiradores comerciales, las comunidades maker en cada CC.AA. pueden llevar el proyecto a escala España en cuestión de días. 

https://twitter.com/ReesistenciaT/status/1241052680119824385?s=20


Respirador maker asturiano

Pantallas

Dada la eficaz protección  física   que ofrecen, el equipo  esta imprimiendo en 3d estructuras que van montadas  sobre la cabeza   para albergar un filtro de acetato el cual ha demostrado ser muy eficaz    si lo complementas con mascarillas  y gafas de protección

El modelo mas popular por su simplicidad   y rápida impresión  es MODEL SACYL.STL  .

Estos son algunos de los parámetros que se están usando para imprimir el  Modelo SACYL:

      • Diámetro del Nozzle: 0,4mm
      • Altura de capa : 0,28 – 0,30
      • Grosor de pared: 1,2
      • Capas superiores/inferiores: 4
      • Relleno: 50%
      • Patrón de relleno: grid, rejilla
      • Velocidad: 80 mm/s
      • Velocidad superior/inferior: 40 mm/s
      • Sin soporte

 

Por cierto,  para acelerar la producción   podemos imprimir en cualquier impresora 3d  de  300x300x300  dos unidades por impresión  , como vemos en la imagen superior,

A todos aquellos personas que estén fabricando pantallas, las tengan ya hechas o las vayan a fabricar es importante destacar algunas pautas:

      •  Eliminen los filos cortantes (pasando un cutter es suficiente), sobre todo la zona que entra en contacto con la frente.
      • Redondear los picos inferiores del acetato, si es que lo tiene a disposición
      • Para que la pantalla no se empañe, es necesario que deje pasar algo de aire por la parte superior, sí ha impreso algún modelo sin agujeros intente ver la forma de realizárselos sin destrozar el trabajo realizado.

Una vez impresas  es importante que se registre cada una de las pantallas ( hay grupos de Telegram en https://t.me/coronavirus_makers) . Mientras se termina de gestionar las logística, cuando  se  tenga un número importante de pantallas (+ de 10) fabricadas, se limpien  y se embolsen  usando bolsas nuevas con auto-cierre (bolsas de basura),guantes y mascarilla y se limpie  cada pantalla con disolución de agua y legía (10%) y papel adsorbente desechable.

Tambien es muy importante, que cuando se cambie de pantalla se  limpie también  los guantes con la disolución, antes de la siguiente pantalla a limpiar.

 

Mascarillas 

Hay muchas confirmaciones de centros hospitalarios informando que las mascaras impresas  en 3D   comparándolas  con una bufanda , sobre  todo por el aspecto psicológico de  que pueden dar una falsa sensación de seguridad. 

Como se puede ver en la imagen   ya esta demostrado que una mascarilla impresa  en 3d   y una bufanda hacen prácticamente lo mismo  debido al carácter poroso  que permite dejan pasar las partículas infecciosas . 

El problema  como nos dicen los expertos no es el diseño ,material  o la buena intención ,   sino la falsa seguridad que puede provocar el llevarla puesta  pues con impresión 3d las mascarillas no aíslan de los virus por muchos filtros que intentemos ponerlos ( por  ejemplo el que usa goma eva )

Por  tanto,  si se quiere ayudar   construyendo material  , es   mas aconsejable imprimir pantallas protectoras  y nos mascarillas 

No obstante desde el grupo de Telegram de  Aire , solicitan ayuda:

      • Necesitan diseñadores 3D con cierta experiencia

      • Necesitan expertos que nos ayuden con morfología facial

      • Necesitan moldes para inyectar silicona

Adicionalmente  también hacen falta filtros de los siguientes tipos para evaluación: recambios de filtros y prefiltros P2, N95, P3, trapezoidales y circulares

 

Valvulas

Por ultimo esperando   que no llegue a ser necesario es interesante recordar la fabricación de reemplazos de válvulas para respiradores en impresión 3D que llevaron a cabo ingenieros italianos para el Hospital de Brescia,

 

 

 

Si es usted querido lector  un maker, aficionado , médico o ingeniero y puede aportar su granito de arena en este proyecto, pásese por sus diferentes grupos de Twitter, telegram  o la  web https://foro.coronavirusmakers.org/:

Software de impresion 3d

Slic3r es un motor de corte 3D de software libre para impresoras 3D. Genera código G a partir de archivos CAD en 3D. Una vez terminado, se envía un archivo de código G apropiado para la producción de la pieza u objeto modelado en 3D a la impresora 3D para la fabricación de un objeto físico.


Para todo el mundo que empieza en el mundo de la impresión 3d  se le abren cuatro opciones  principalmente:

      1. El propio software  del fabricante
      2. Cura de Ultimaker
      3. Slicr3r
      4. Simplify 3d ( de pago)
      5. etc

Ante este gran abanico ,mejor por simplicidad  y garantía de éxito  lo mas recomendables es usar el propio sw recomendado  por el  fabricante de la impresora 3d ( por ejemplo, para las impresoras del fabricante Geeteech es el Easyprint)  para  familiariarizarse con los aspectos básicos del laminado 3D, luego  idealmente  empezar usar  el sw de Cura,pero  quizás si quiere tener más control sobre sus impresiones 3D  (!y sin pasar por caja!) , puede comenzar a usar Slic3r  y  una vez que tenga experiencia, podrá decidir si quiere comprar un programa se supone profesional como es Simplify3D, el cual  brindará mayor precisión en el trabajo con soportes.

Si nos vamos  por tanto a las opciones gratuitas si comparamos Slicr3r  con  Cura  en la mayoría  de los aspectos  Cura supera   a Slic3r:

      • Cura 3D permite rotar las piezas con el ratón manualmente y a su gusto, algo que Slic3r debe mejorar.
      • El acabado final de las capas son un poco mejores cuando se hace el laminado con Cura que con Slic3r.
      • Cura permite crear mejores soportes que Slic3r y permite trabajar con voladizos (overhangs) más extremos que Slic3r.
      • Cura permite crear piezas con impermeabilidad más consistente que Slic3r.
      • Es más fácil usar Cura que Slic3r, ya que permite trabajar con el modelo de forma simple.
      • A veces  se tarda más en lograr los ajustes correctos con Slic3r.
      • Cura ofrece actualizaciones de forma más periódica que Slic3r
      •  Slic3r tiene  limitaciones para piezas superiores a 10Mb donde podemos tener problemas al hacer el código ya que puede quedar el programa sin responder. Si se observa que el programa se cierra inesperadamente, o calcula y a la mitad se cierra, seguramente es problema del .stl o su gran tamaño.
      •  Con Slicr se recomienda trabajar con piezas corregidas con el software netfabb basic y con piezas de tamaño pequeño.

 

No obstante ,  el programa  Slic3r  en algunos puntos  sobresale frente a Cura, por ejemplo:

        • Cuenta con muchas opciones de configuración que permiten un ajuste fino y un control total. Mientras que los usuarios que no tienen mucha experiencia regularmente necesitan sólo algunas opciones, el software Slic3r es utilizado principalmente por usuarios con conocimientos avanzados.
        • El código base de Slic3r incluye más de 1000 pruebas de unidad y regresión, recopiladas en 6 años de desarrollo.
        • Slic3r permite crear una primera capa inferior perfectamente plana y fácil de remover de la cama, sin necesidad de modificar tantos parámetros de la primera capa( quizas Cura engine se mejore en versiones siguintes).
        • Algunos piensan que la interfaz de usuario de Slic3r suele ser más amigable que el  de Cura .
        • Slic3r  permite un mayor control manual sobre la impresión de las piezas
        • Este sw tiene funciones muy potentes como la detección de puentes (bridge detection)  respecto a las que ofrece Cura.
        • Un ejemplo de las ventajas de usar Slic3r es el corte de grandes piezas o diseños de gran tamaño. Al colocar una pieza muy grande en Slic3r, esta se corta en varios trozos diferentes para que entren en tu impresora 3D y luego las exportas en stl. Esta actividad la realiza sin mayores complicaciones.
        • Hay muchos programas para impresora 3D que pueden hacer esto, pero no existe ninguno que lo haga de manera tan eficaz y sencilla.

 

Como   en otras entradas  hemos tratado tanto del sw de  Cura como del propio EasyPrint  vamos a ver en este post los parámetros esenciales del programa Slic3r, así como algunos trucos y consejos que pueden hacer que una impresión reluzca o que falle ya  que en caso  de decidirnos   por  Slicr3r, su correcto uso es importante, ya que de él dependen la mayoría de parámetros de nuestra maquina y extrusor, así como las capacidades de la misma .Por ejemplo, definiendo alturas de capa, velocidades, soportes, temperaturas, etc de nuestra futura pieza, de estos dependerán también los tiempos de producción y el consumo de material.  Incluso toda esta parametrizacion es tan importante que cada parámetro puede diferir de la maquina, aun siendo un mismo modelo o base, así que  es mejor  ajustar los parámetros en entornos no muy alejados de los orientativos, pero no ceñirse a los mismos.

 

 

Descarga e instalación del sw:

1.Para ello abriremos el navegador de internet, y nos dirigiremos hacia la pagina web siguiente: http://slic3r.org/

2.A la edición de este manual, la versión más reciente es la 0.9.7. Al entrar en la web clicaremos en la pestaña de” download now”.

Seleccionamos el sistema operativo y descargamos el paquete necesario para hacer funcionar el programa tanto en 32bit (versión x86) como 64bit(x64).

3.Empezara la descarga del paquete seleccionado en un archivo comprimido (.rar) Al finalizar dicha descarga descomprimiremos el contenido del archivo al lugar donde deseemos tener el programa(p.ej el escritorio).

4.Slic3r es un programa autoejecutable (.exe) y no requiere de instalación previa antes de su utilización. Una vez descomprimido el contenido en el escritorio, seleccionaremos el archivo Slic3r.exe

5.La primera vez que ejecutemos el  software nos aparecerá el configuration wizard.

 

 

Configuración inicial:

 

1.Nos aparece la primera imagen del menú inicial de configuración  tras instalar el programa  y ejecutarlo por primera vez.Si no apareciese el menú inicial de configuración, en Slic3r ir al menú desplegable de  Help/Configuration Wizard

2.Pulsamos en “Next”.   En esta pestaña seleccionaremos el firmware que controla nuestra máquina,el cual por defecto tanto  en la PRUSA 3D como en la BCN 3D   se carga el firmware Marlin asi que pulsamos en “Next”.

3.En esta pestaña aparece el tamaño de nuestra base. Introducimos las dimensiones de la base en mm. Tanto la PRUSA 3D como la BCN 3D utilizan diferentes bases pero del mismo tamaño en x,(por defecto es de 200x200mm para ambas máquinas) .Cuando tengamos las medidas introducidas, pulsamos en Next

4.En esta pestaña aparece el parámetro de diámetro de la boquilla. Se debe introducir el diámetro de la boquilla en mm.  Ojo porque según  la impresora este puede variar ( por ejemplo en la Prusa  i3 W es de 0.3mm)   Cuando tengamos el tamaño introducido, pulsamos Next.

5.En este apartado debemos introducir el diámetro del filamento . Se recomienda consultar la documentación del fabricante del filamento . Posteriormente pulsamos en Next.

6.Ahora se debe introducir la temperatura de la boquilla, el cual como sabemos puede diferir del material que utilizamos .De nuevo es interesante revisar la información que debería ofrecer el fabricante del filamento . Una vez introducidos, pulsamos en Next. Estos  son algunos  valores orientativos:

Material

Temperatura ºC

Pla no translucido

190‐195

Pla translucido

165

ABS

210‐230

                    7.En la ventana siguiente aparece la configuración de la temperatura de la cama caliente . Al finalizar pulsamos en Next. Estos  son algunos  valores orientativos:

Material

Temperatura ºC

Pla no translucido

55‐60 con kapton, 70 sin kapton

Pla translucido

55‐60 con kapton, 70 sin kapton

ABS

90 con kapton, 110 sin kapton

Hemos finalizado la configuración básica del programa .Si fuese necesario , puede cambiar algunos parámetros extras para poder empezar a imprimir  en el  apartado de Configuración Avanzada.

 

Veamos ahora  como p rsonalizar  las difrentes opciones de configuracion en Settings->Print Settings

 

Print settings-Layers and perimeters:

Nombre del parámetro

Función y valor óptimo

Layer height:

Este parámetro nos configura la altura de capa. A mayor altura de capa, menos tiempo y menos gasto de material, pero menos resolución. Para el PLA  de 3mm se recomienda utilizar alturas de capa que van desde los 0,25mm a los 0,4mm.Para el PLA 1,75mm se pueden reducir un 20% estas alturas.

En ABS se puede llegar a reducir la altura de capa a 0,15mm o inferior. Lo recomendable es entre 0,15mm i 0,3mm. No se recomienda trabajar con ABS a 0,4mm, dado que es mucha altura para este tipo de material.

First layer height:

Este parámetro configura la altura de la primera capa de la impresión. Se expresa en % o en mm. Normalmente se recomienda que la primera capa sea inferior en altura, así se asegura una mejor adhesión a ella. Por defecto para uso normal se puede dejar en 100% o se puede introducir entre un 90%‐100%

Perimeters(mínimum):

En este apartado se configura el número de perímetros que ha de tener la pieza. Hay que tener en cuenta que Slic3r modifica este número a más perímetros si detecta que hacer infill en algunas zonas es difícil. Por defecto se puede dejar perfectamente a 3 perímetros. Si se desea un poco mas de estructura externa de la pieza se puede aumentar a 4.

Randomize starting points:

Esta opción obliga a Slic3r a empezar cada capa en un lado o posición diferente de la pieza. Así se elimina el exceso de rebaba si siempre se empieza en el mismo punto cada capa. Se recomienda su uso.

Generate extra perimeters when needed:

Esta opción permite a Slic3r crear más perímetros en espacios donde hacer relleno o infill es complicado. Se recomienda su uso

Solid Layers(Top/Bottom)

Aquí seleccionamos el número de capas solidas que queremos que nuestra pieza tenga. Si por ejemplo escogemos 3/3, nuestra pieza tendrá al inicio 3 capas solidas i por la parte superior 3 capas solidas. La función de estas capas solidas es dar una base y acabado solido y duro. Si se seleccionan más capas solidas se gastará más material pero nuestra pieza tendrá más robustez y dureza cuando trabaje por las capas inferior y superior.

Print settings-Infill:

Infill tiene su traducción directa al castellano como  “relleno”. En este apartado se trabajan todos los parámetros del relleno de las piezas.

Nombre del parámetro

Función y valor óptimo

Fill density:

En este parámetro tenemos que introducir el % de relleno que deseamos. Para piezas meramente decorativas se puede optar por un 40%(0.4). Para piezas con resistencia mecánica se recomienda un 70% o más(0.6)

Se recomienda trabajar alrededor del 60% para la mayoría de piezas. Hay que tener en cuenta que a menor porcentaje de infill menos material se consumirá y más rápida ira la construcción, a cambio obtendremos menos resistencia y piezas más huecas.

A más % de relleno, mas material se consume y más lenta va la construcción, a cambio obtenemos una pieza mucho mas solida. Datos curiosos: Para hacer piezas completamente huecas utilizaremos un infill del 0%, y para obtener piezas solidas 100%.

Fill pattern:

Aquí se configura el patrón de relleno con el que se desea rellenar toda la pieza a excepción de la capa superior e inferior. Tenemos diferentes maneras de rellenar según la geometría de nuestra pieza. Se recomiendan los infill rectilíneo para piezas normales y concéntrico para geometrías con círculos o circulares.

Top/bottom fill patern:

Aquí se configura el patrón de relleno con el que se desea rellenar la capa superior e inferior.

Tenemos diferentes maneras de rellenar según la geometría de nuestra pieza. Se recomiendan los infill rectilíneo para piezas normales y concéntrico para geometrías con círculos o circulares.

Infill every:

Este parámetro nos define cada cuantas capas es necesario hacer infill. Si seleccionamos 2 tendremos capas de relleno cada

2 capas. Se recomienda altamente el uso de 1 para este parámetro, es decir que cada capa genere relleno.

Solid infill every:

Este parámetro define cada cuantas capas se hace un relleno solido. Se recomienda un 0 para este parámetro si se buscan piezas con resistencia normal o media, y un valor diferente si se desea una resistencia extra. Hay que tener en cuenta que una capa solida consume más material y tiempo que una pieza normal. Si introducimos un 5, cada 5 capas tendremos una solida, tardará un poco más y consumirá más material, pero tendremos más resistencia.

Fill angle:

Aquí podemos configurar el ángulo con el que deseamos obtener el infill. Si introducimos un 45, nuestro patrón de relleno trazará las líneas a 45º. Se puede introducir casi cualquier valor, pero 45º es óptimo para la programación del software.

Solid infill threshold área:

Este parámetro obliga a Slic3r a generar infill solido para aéreas menores del valor especificado. Se recomienda el valor por defecto (70).

Only retract when crossing perimeters:

Esta función, si esta activada, hace la función “retract” del extrusor solo en el momento que dos perímetros se cruzan entre ellos. Por defecto y su valor óptimo es desactivado.

Print settings-Speed:

En este apartado se tratan las velocidades de impresión de todas las partes características de una pieza.

Nombre del parámetro:

Función y valor óptimo:

Perimeters:

Aquí se configura la velocidad de impresión de los perímetros. Para impresiones con acabados buenos se recomiendan velocidades de perímetros alrededor de los 40mm/s. Se puede llegar de forma estable a velocidades de 70mm/s .

Para pruebas de velocidad las maquinas tienen el límite en los 250mm/s

Small perimeters:

Este parámetro solo afecta a perímetros con radios inferiores a 6,5mm. Para estos radios se escogen velocidades más lentas que los perímetros normales. Así se pueden trazar de forma correcta.

De no ser así estos perímetros nunca quedarían bien definidos. Se recomiendan velocidades de alrededor de un 20% más lentas que para los perímetros estándar. Se pueden expresar en %(seria optimo un 80%) o en mm/s que se tiene que calcular. Si se observa que los perímetros pequeños no salen correctamente, reducir la velocidad de los mismos.

External perimeters:

Este parámetro solo afecta a los perímetros más externos de la pieza, es decir, los que nosotros vemos. Se puede modificar dicha velocidad para hacer que vaya más lento y que su acabado visual sea mejor. Se recomienda de un 90% a un 100%

Infill:

Aquí se determina la velocidad de relleno. Para piezas convencionales sin geometrías raras se recomienda un 150% de la velocidad de los perímetros. Para piezas raras o complejas, introducir un 120% o 130% de la velocidad de los perímetros. Se tiene que introducir en mm/s

Solid Infill:

Es la velocidad del infill de las capas solidas. Se recomienda dejar este valor al mismo que el infill normal.

Top solid infill:

Este parámetro hace referencia a la velocidad del infill de la capa superior. Se acostumbra a reducir el valor de la velocidad para obtener un mejor acabado visual de la misma. Se recomienda poner un 10% o un 20% menos que la velocidad del solid infill.

Support material:

Velocidad a la que se imprimen las estructuras del material de soporte. Se puede dejar el valor óptimo, y si se observa que al realizar las estructuras no son óptimas, reducir la velocidad a 40mm/s o 50mm/s.

Bridges:

La velocidad con la que se fabrican los puentes. El software slic3r interpreta los puentes como partes donde debe cerrar o unir dos partes de material separadas por un trozo al aire. Se acostumbra a realizar los puentes a una velocidad rápida para eliminar la posible forma de catenaria del material. Con 70mm/s suele funcionar correctamente. Si se observa falta de material, reducir la velocidad. Si se observa el material en forma de catenaria, aumentar la velocidad. Se recomienda que las geometrías no tengan puentes muy largos ya que si no es inevitable tener la geometría de catenaria. Si se quiere mejorar el acabado de los puentes se puede utilizar un ventilador de capa*( Ver manual : Instalación de un ventilador de capa)

Gap fill:

Parámetro que controla la velocidad de relleno en zonas de pequeño infill. Este infill característico de las zonas pequeñas es característico por crear un zigzag pequeño. Se recomiendan valores bajos dado que a altas velocidades de este parámetro pueden aparecer vibraciones excesivas y resonancias que nos harían perder definición.  Entre 10mm/s y 20mm/s

Travel:

El parámetro de travel nos define la velocidad en vacío de la maquina. Este parámetro se puede aumentar hasta 150mm/s con seguridad. Es la velocidad de traslado cuando la maquina no imprime.

First layer speed:

Este parámetro nos permite definir un % de velocidad para la primera capa. Esto nos ayuda a poder hacer que la primera capa vaya, por ejemplo, un 30% más lenta que de normal. Al ir la capa más lenta, nos aseguramos una adhesión perfecta y un mejor “primer” acabado.  Se recomienda un 50% a un 70%. Si se observa que la primera capa no se pega correctamente a causa de la alta velocidad, reducir hasta un 30%.

Print settings-Skirt and brim:

Cuando empezamos una impresión siempre habremos observado como un  borde alrededor delimitando la zona de impresión parámetro que Slic3r lo conoce como Skirt. Esta delimitación se utiliza para la limpieza de la boquilla antes de la impresión. Más vueltas siempre mejor, dado que estará más limpia la boquilla antes de empezar.

En las nuevas funciones de Slic3r también ha aparecido otro parámetro especial que nos crea un borde extra en las piezas para que no se despeguen. Lo llamamos Brim.

Nombre del parámetro:

Función y valor óptimo:

Loops:

Este parámetro nos configura el número de vueltas alrededor delimitando el área de impresión que se realizaran. Para piezas que ocupen más del  50% de la superficie de impresión se recomiendan 2 vueltas. Para piezas pequeñas este número debe aumentarse considerablemente, alrededor de 4 o 5. A más vueltas, más limpia la boquilla.

Distance from object:

Esto nos defina la distancia o separación del skirt de las piezas de la impresión. El valor de 6mm es óptimo si se modifican el número de vueltas, aumentándolo para piezas pequeñas. Si no se modifican las vueltas, este número ha de aumentarse para piezas pequeñas hasta 12 mm si la base lo permite.

Skirt height:

Esto nos determina la altura del skirt, expresado en número de capas que tiene que tener en altura. Se recomienda que solo realice el skirt en la primera capa, así que dejamos un 1

Minimum extrusión Length:

Este parámetro contrarresta los anteriores. Aquí solo tenemos que definir la cantidad de material que consideramos que debe extruir antes de empezar la pieza en mm y el calcula el numero de loops que debe hacer. Si están los anteriores bien configurados, no se utiliza.

Brim width:

Aquí configuraremos que distancia han de tener los bordes extras del Brim para que obtengamos una adhesión extra. Recordad que estos mini pies después deben ser retirados. Se recomienda de 1mm a 3mm.  Se introduce un 0 si la pieza es plana y su adhesión ya es buena de por sí.

Print settings-Suport material:

Las estructuras de soporte son usadas para  fabricar piezas con voladizos o elementos flotantes que de no ser por estos nunca se podria imprimir. Siempre hay que configurar este parámetro pensando en que posteriormente debe ser retirado mediante un cúter o algún elemento cortante.

Estas son las opciones disponibles:

  • Generate support material: Activando esta opción le permitirá a Slic3r decidir si tiene que hacer soportes o no y donde hacerlos.  Slic3r crea el mismo y calcula dichos soportes. Si tenemos piezas con elementos flotantes o voladizos, se recomienda activarlo. Recomendamos que tenga esta opción activada.
  • Overhang threshold: Este parámetro nos permite configurar a partir de que ángulo de pared Slic3r creará soportes . Aquí se puede definir a partir de cuantos grados queremos que Slic3r cree los soportes. Normalmente funcionara bien con un valor de 45 grados en la mayoría de los casos.
  • Enforce support for the first: Se puede forzar a que se genere material soporte durante las capas que necesitara, independientemente de los ángulos que haga la pieza. Esto es muy útil para piezas que tienen una base muy pequeña o que cuentan con poca estabilidad.
  • Raft layers: El raft es una “cama” de material que se hace para que repose la pieza, normalmente para mejorar la adherencia o para piezas donde la capa inferior no es plana. Aquí puede definir cuantas capas de Raft quiere o necesita hacer.
  • Pattern: Nos permite escoger el patrón de andamio para los soportes. Se recomiendan la nueva generación de estructura de panel de abeja si se requieren crear planos flotantes, dado que es más resistente, pero más difícil de retirar. Sino, como valor correcto como norma general es el rectilíneo.Por tanto en esta opción puede elegir el tipo de estructura de los soportes. Para piezas con puentes grandes o voladizos se recomienda la estructura de panal de abeja porque es mucho más resistente; para las piezas restantes con el relleno rectilíneo es suficiente y más fácil de retirar.
  • Pattern spacing: Aquí se define el espacio entre las líneas de la estructura del soporte, mientras menos distancia más rígido es el soporte pero tendrá más dificultad para retirarlo. Los valores frecuentes son de 2 a 4 mm en función de la pieza.
  • Pattern angle: Permite definir el ángulo de rotación entre las distintas capas horizontales del soporte, es decir define el ángulo con el que quiere realizarse el andamio. Como el soporte lo va a retirar después, no es un parámetro que influya demasiado. Este se puede configurar entre 0 o 45 grados indistintamente. En la mayoría de casos no tiene mucho sentido su modificación, así que se recomienda dejarlo en 0º
  • Interface layers: Aquí puedes definir cómo hacer la unión entre el soporte y la pieza. En este parámetro se definen cuántas capas de unión deseas colocar. Para las piezas en las que quieras un acabado especialmente bueno, puedes escoger unas capas de unión diferentes para poder desprender mucho mejor el soporte de la pieza sin perder acabado superficial.
  • Interface pattern spacing: Aquí puedes marcar la distancia entre las líneas del relleno de esta parte de unión entre la pieza y el relleno.

Print settings-Output options:

La mayoría de los parámetros están en función experimental, y para impresiones cotidianas no tienen utilidad alguna. Para los curiosos, ahí va su explicación.

Nombre del parámetro:

Función y (valor óptimo en fase beta)

Complete individual objects:

Esta opción es una novedad que tiene su sentido teórico pero poca facilidad de aplicación. Nos permite realizar impresiones secuenciales, es decir, imprimir toda una pieza de golpe, después ir a otra pieza y así sucesivamente. La idea es de mejorar la perdida de material si una pieza falla y todas las demás se ven afectadas. El problema aparece en la segunda o n piezas siguientes a la primera: las colisiones con el extrusor en el momento de imprimir la segunda pieza con la primera.

Extruder clearance :

Esto nos permite definir que radio de espacio tiene el extrusor para trabajar en impresión secuencial sin que tenga impactos con otras piezas.

Verbose G‐code:

Si activamos esta opción nos explicara cada paso del g‐code comentado al lado. Esto nos es practico si queremos estudiar cuales son los pasos de la lógica del software, ya que si abrimos el g‐code con el notepad sabremos que significa cada línea.

No se recomienda si se va a imprimir desde tarjeta SD dado que el archivo g‐code ocupara más espacio de lo normal.

Output filename format:

Formato del nombre de los g‐code. Por defecto esta introducido que nos salga con el mismo nombre que el .stl. Recomiendo no cambiar dicha opción, dado que es muy práctica.

Post‐processing scripts:

Totalmente para desarrollo. Nos permite incorporar nuestros scripts para post‐trabajar el gcode.

Print settings-Multiple Extruders:

Trabajar con múltiples cabezales nos puede permitir imprimir en varios colores y con diversos materiales en una sola pieza.

En este apartado se nos permite escoger cada extrusor (en caso de utilizar múltiples cabezales) hará cada parte de la pieza.

Print-Settings -Advanced

El programa Slic3r se estructura en bastantes opciones que tienen que ver el espesor del extrusor, el Overlap , el Flow   así como otras opciones ( XY Size Compensation    y Resolution).

De esta parte solo se puede decir una cosa, cuidado. Son parámetros nuevos y la mayoría en fase bastante verde que no nos aportaran de momento nada nuevo. Se suele  recomendar corregir el parámetro de extrusión width‐ First Layer‐ y ponerlo de 200% a 100%.

 

Ahora vemos otras opciones de Settings-Filaments

 

Filament Settings:

Aquí introduciremos los parámetros del material que utilizamos. La mayoría se configuran con el wizard inicial, pero por si no lo has seguido puedes volver a configurarlo por aquí. Filament:

Nombre del parámetro:

Función y valor óptimo:

Diameter:

Se debe introducir el diámetro de nuestro material. Si se observa que no saca suficiente material en el momento de la impresión debemos observar que realmente hemos puesto bien este valor, y en su defecto corregir o poner un diámetro más pequeño. Para los materiales de 3mm de RepRapBCN se encuentra como óptimo 2.93mm

Extrusion multiplier:

El ratio de vueltas que da el engranaje pequeño del motor respecto el grande. Este parámetro está definido ya en el firmware de la maquina, así que nunca se debe modificar por Slic3r: Dejar el valor en 1.

Extruder (Temperature)

Nos permite escoger la temperatura de fusión del material y a la cual fijaremos nuestro extrusor. Se recomienda ir al apartado 6 de Configuración inicial de este manual. Para el valor de primera capa utilizar el mismo valor que en el resto.

Bed(Temperature)

En este apartado se define la temperatura de la base. Para su valor óptimo mirar punto 7 de configuración inicial de este manual. Se recomienda siempre la 1 capa subir 5 grados del resto de las capas.

Cooling:

En este apartado se deben incluir los parámetros para el ventilador de capa que se sitúa en el carro del extrusor y dirige aire a la capa y la pieza. Así se consigue que la pieza se solidifique antes y, al hacer una capa superior, no haya errores de que la capa inferior no esté dura.

Debe estar marcado el enable cooling, aunque no tengamos ventilador instalado para que funcionen los parámetros indicados más abajo.

Así, de este apartado solo comentar que, independientemente de tener ventilador o no, podemos configurar:

Nombre del parámetro:

Función y valor óptimo.

Slow down if layer print is below :

Su función es disminuir la velocidad en la impresión de la capa si el tiempo de impresión de esta es menor del tiempo indicado. Esta función es muy útil si tenemos piezas muy pequeñas o cúpulas. Se recomienda un valor de 5 segundos.

Min print speed:

Velocidad mínima de impresión. Juntamente con el parámetro superior, cuando la capa es más rápida que el tiempo indicado, se reduce a la velocidad indicada aquí. El valor de

10mm/s es correcto.

Printer settings:

Aquí se definen la mayoría de parámetros característicos de la maquina.

General:

Parámetros del tamaño de la base y firmware.

Nombre del parámetro:

Función y valor óptimo

Bed Size:

Definimos el tamaño de la cama o base. Este parámetro ya ha sido definido en el configuration wizard, para las maquinas PRUSA 3D y BCN 3D es 200x200mm

Print center:

Aquí escogemos donde centraremos la impresión. Por defecto y como óptimo es una impresión centrada en la base, por lo tanto 100x100mm

Z offset

Este parámetro nos define la altura inicial que tiene la impresión. Si la máquina está bien calibrada a 1 decima el extrusor de la base este parámetro tiene que ser 0. Si por ejemplo observamos que la impresión sale muy levantada de la base, este parámetro nos permitirá definir un Z origen más bajo.

G‐code flavor:

Seleccionamos nuestro firmware.  Para  las impresoras de RepRapBCN es Marlin.

Use relative distances:

Siempre tener la opción desactivada.

Extruders

Definimos el numero de cabezales que tiene nuestra maquina. Por defecto será 1.

Custom G­code:

En esta parte no hay parámetros propiamente dichos. Aquí se pueden configurar g‐codes para que se ejecutan al inicio de la impresión y al final de la misma. Se ha añadido el código que se apague el bed al finalizar la impresión: Simplemente se trata de tener lo mismo que hay en pantalla.

Extruder 1:

Aquí se definen parámetros de los extrusores. Como se ha introducido que solo tenemos un extrusor, solo nos aparecen valores para un solo extrusor.

Nombre del parámetro:

Función y valor óptimo:

Nozzle diameter:

El diámetro del agujero de nuestra boquilla. Para el Greg’s Extruder, Miniextruder o hotend V5 el agujero es de 0,5mm

Extruder offset:

Solo si tenemos un doble extrusor o mas cabezales. Se tratará con más detalle en el futuro manual del doble extrusor.

Length(Retract):

Este parámetro hace referencia a la cantidad de material que el extrusor tira hacia atrás cuando el mismo pasa de imprimir a dejar de imprimir y moverse. Para el Greg’s Extruder este parámetro es 2mm.

Lift Z:

Aquí introducimos la altura que sube el extrusor cuando cambia de pieza que está imprimiendo. Para piezas con una pequeña base o muy altas o con mucho detalle se recomienda usar 0,3mm. Para impresiones normales 0,2 o 0,15mm es óptimo.

Speed:

Velocidad a la que el extrusor hace el retract del material. Se recomienda un valor alto para hacer el vacio de la boquilla rápido y limpio. Una velocidad entre 30mm/s y 50mm/s es correcta.

Extra Length on restart:

Dejar este parámetro siempre a 0. Nos indica la cantidad de material que el extrusor debe tirar de nuevo cuando cambia de pieza y hace retract. Este parámetro no funciona bien y acostumbra a sacar excesivo material al nuevo inicio. Dejar en 0 .

Minimum travel after retraction:

Este parámetro nos indica el recorrido mínimo que el extrusor tiene que hacer para detectar que tiene que hacer todas las funciones comentadas anteriormente o hacer un retract en términos técnicos.  Si por ejemplo introducimos 5mm, si el extrusor debe desplazarse 6mm hará retract y si debe desplazarse 4 no hará

nada diferente. Es recomendable situar este parámetro entre 5 y 7 mm

Length2

Parámetro solo utilizado en doble extrusor. Más detalle en el futuro manual de doble extrusor.

Extra length2

Parámetro solo utilizado en doble extrusor. Más detalle en el futuro manual de doble extrusor.

Guardar y cargar configuraciones:

Una vez realizada una configuración, estas se pueden guardar para volverlas a utilizar en un futuro.

La forma más sencilla de hacerlo es dirigiéndonos al menú file‐export config. Ahora la guardamos y le ponemos un nombre que nos sirva para identificarla en un futuro y nos pueda servir para más piezas.

Para cargar una configuración ya guardada anteriormente, menú file‐import config.

Finalizar la creación del g­code:

Una vez ya definidos todos los parámetros, cargado la pieza .stl y ajustado todo lo necesario, solo nos queda darle en la pestaña plater‐ export g‐code y esperar a la creación del código.

Ejemplo  de uso

  • Identifique  el modelo de impresora a usar. Algunas empresas proveen los perfiles de impresión recomendados para iniciar en Slic3r de sus modelos de impresoras, las cuales son descargables en línea. Esta opción facilita las cosas, pero siempre tendrá que ajustar parámetros de acuerdo a cada caso. Si los fabricantes de su impresora no brindan esta opción, se puede comenzar con la configuración inicial provista en el manual de Slic3r y luego probar con los diferentes parámetros hasta llegar a su configuración ideal.
  • Añada el archivo de configuración recomendada para Slic3r de su impresora  en “File / Load Config”. Normalmente vienen en 3 tipos: alta, media y baja: esto se refiere a la calidad de la impresión.Si su impresora no posee perfiles de impresión para Slic3r, entonces procede a configurar los parámetros estándar de acuerdo al manual.
  • Desde la pestaña “Plater” pulsa en “Add”  y elija el archivo (.stl * .obj, * .amf * .pov) a importar o arrastra el archivo a la base de impresión. Una vez importado verás la proyección 3D sobre la base.
  • Modifique los parámetros para definir cuántas copias del modelo deseas imprimir a la vez o añade otros archivos para imprimir diferentes objetos en 3D a la vez.
  • Cuando las piezas tengan la posición deseada pulsa en “Export G-Code…”. Escojae el nombre del archivo y listo. Ya tendrá un archivo G-Code correctamente configurado y listo para enviarlo a la impresora 3D.

Cómo construir un banco de energía con supercondensadores.

Para ensamblar supercondensadores de forma segura veremos cómo conectar supercondensadores en serie y en paralelo para hacer un banco de energía de forma segura con placas para proteger los supercondensador es de daños por sobretensión.


Recientemente se ha introducido en el mercado los “supercondensadores” o lo que es lo mismo condensadores de gran capacidad pero que mantienen prácticamente el mismo factor de forma que los condensadores electrolíticos que estamos acostumbrados a usar en electronica . 

Un aspecto muy diferenciador  de esta nueva tecnología  es que gracias a esta se puede  almacenar energía sin reacciones químicas , lo cual permite que los súpercondensadores se carguen y descarguen mucho más rápido que las baterías y debido a ello  no sufren el desgaste causado por las reacciones químicas, también durando mucho más tiempo (como sabemos a diferencia de los condensadores ordinarios, las baterías almacenan energía en una reacción química, y debido a esto, los iones se insertan realmente en la estructura atómica de un electrodo : a diferencia de un condensador, los iones simplemente “se adhieren”.)

Normalmente si  descargamos nuestra batería del coche a menudo e intentamos arrancar nuestro coche una vez más ,esto  causará más daño a la batería del coche y eventualmente  no cargará de nuevo , hasta que llegue un tiempo rodando otra vez. Sin embargo esto no es cierto para los super-condensadores: por ejemplo un condensador tradicional del tamaño de una batería de célula 18650  , tiene una capacidad de aproximadamente 20 microfaradios, pero si tomamos un supercondensador  de tamaño similar, este  puede llegar a tener una capacidad de 300 Farads lo que  significa que para la misma tensión, el supercondensador  podría en teoría almacenar hasta 15 millones de veces más energía.

 A pesar  del gran avance ,sin embargo no todo son ventajas en los condensadores pues un condensador típico de 20 microfaradios sería capaz de manejar hasta 300 voltios, mientras que un ultracondensador solo puede llegar  a soportar  2,7 voltios, lo cual significa que  si se usa un voltaje más alto, el electrolito dentro del supercondensador comienza a descomponerse  y podría por tanto llegar a destruirse: por este motivo en realidad un super-condensador tiene la capacidad de almacenar alrededor de 1.500 veces la energía de un condensador de tamaño similar.

Por todo esto los supercondensadores  aunque  el campo de aplicación es muy grande : alimentación de emergencia ideal para CMOS, RAM, VCR, radio, televisión, teléfono, instrumentos inteligentes, datos de conducción, tres ICs, relojes electrónicos, linternas LED, dispositivos inteligentes, motores de juguetes, pantalla DC, USV industrial, válvula magnética, IC, reflectores LED, etc.    deberíamos  tenemos  tener en cuenta algunas consideraciones ya comentadas antes de proceder a  usarlos.

Preparación de un supercondensador

Como hemos ya comentado los supercondensadores deben  ser cargados SIEMPRE con circuitos de carga balanceadas pues sin estos corremos el riesgo de destruirlos .No obstante si piensa que son complejos no es así puesto que  estos, circuitos son asequibles de bajo costo  , sencillos ( en realidad hablamos de  un simple circuito de conmutación que no deja pasar la tensión de carga al condensador por encima del umbral )  y  son  muy fáciles de instalar pues van encima de cada condensador ya que están diseñadas con la misma forma para colocar estos justo encima y dar continuidad eléctrica ( y carga ) al conjunto

Por ejemplo si conectamos 5 supercondensadores en serie a 12v  el  voltaje no se dividirá por igual entre los diferentes terminales de los condensadores (2.2V),lo cual ya no está dando una pista de sus limitaciones especialmente a la hora de cargarlos puesto que en caso de asociación serie ,  hasta que cada supercondensador esté completamente cargado,  el voltaje en los extremos de cada condensador subirá y bajará casi como en vumetro de leds precisamente :es precisamente esta la razón  por la que  debemos usar un circuito de protección que proteja los condensadores labor que realizan las placas balanceadoras las cuales mantiene el voltaje entre los condensadores entre 2.7V o menos , es decir los mantiene en  la zona segura de funcionamiento segura cortando la tensión de carga cuando se supera ese valor protegiendo así de este modo al supercondensador

Estas placas por tanto nos descargan de un  trabajo tedioso  pues para cargar un simple condensador de 2.7V 500F   con 2.4 v de forma segura sin usar una placa balanceadora deberíamos conectar un voltímetro y un amperímetro simultáneamente durante unos 30 minutos para llegar casi a los 2V con una intensidad de unos 0.19Amp controlando en cada  momento que no se supere  el umbral . Una vez cargado aunque baje la tensión estos se comportan manteniendo la corriente casi invariable

 

Vamos a ver como calcular la capacidad  resultante de la asociación mas tipica de 5 supercondensadores  

  • En el caso de dos condensadores serie sabemos que esta es la capacidad resultante  es  1/c= 1/c1+ 1/c2

Por tanto la capacidad resultante será : 1/Cfinal= 1/500+ 1/500  =>  Cfinal =250F  

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales:V=V1+v2

Es decir  V= 2.7 +2.7 =5.4V                                                                                                                                                                                                                          

  • En el caso de  tres  condensadores serie sabemos que esta es la capacidad resultante  es

      1/c=1/c1+1/c2+1/c3    lo que da  Cfinal=  166.67F

        Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales:    3x 2.7V 500F =8.1v                                                                                                                                                                                                                                                                                      

  • En el caso de cuatro condensadores serie  1/c=1/c1+1/c2+1/c3 +1/c4

Por tanto la capacidad resultante será Cfinal=125F

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales:4 x 2.7V 500F =10.8V                                                                                                                                                                                         

  • Finalmente en el caso de cinco condensadores serie 1/c=1/c1+1/c2+1/c3 +1/c4+1/c5

Por tanto la capacidad resultante será Cfinal=100F

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales  5* 2.7V 500F =13.5V , que es justo el valor que queremos llegar        

 

 

 

 

 

Calculo final

En el calculo anterior de  5 supercondensadores serie  obtuvimos  una tensión útil de 13.5V d3l conjunto   pero con una capacidad final  muy mermada de 100F  así que para aumentarla  si tomamos dos agrupaciones de 5  condensadores en serie  en  paralelo la  capacidad aumentará manteniéndose la tensión final;

 

 

La  capacidad  de este conjunto  aumenta justo el doble tal y como nos dicen los cálculos

          1/cfinal= 1/c1+1/c2+1/c3 +1/c4+1/c5 + 1/c6+1/c7+1/c8 +1/c9+1/c10  =>

         1/cfinal= 1/500+1/500+1/500 +1/500+1/500 + 1/500+1/500+1/500 +1/500+1/500 =>

          cfinal=200F  

Asimismo  las tensión final es el sumatorio de las parciales de una agrupación al estar ambas en paralelo

Es decir  V= 10 x 2.7V = 13.5V

En resumen    tenemos  con ambas agrupaciones  un supercondensador equivalente   de 3.5V 200F

 

Como C=As/V ( AS=Amperios por segundo) , entonces AS=C+V,

 AS= 200F x 13.5V =2700 Amp/seg   

Vemos   que para nuestra agrupación  serie y paralelo de 10 supercondensadores  obtenemos pues  una capacidad en AS  de 2700 Amp/seg

 

Por otro lado como la capacidad de un acumlador normalmente se mide en  unidades  de tiempo (AH= Amperios hora)  como AH =AS/3600s

C (en Amphora) =2700 (enAmp/seg)   /3600= 0.75Ah

Vemos   que para nuestra agrupación de 10 supercondensadores  una capacidad en AH de 0.75AH  que sería la capacidad de esta agrupación , lo cual  nos hace ver en números  que con estas agrupaciones siguiendo estas fórmulas ya comentadas  necesitamos bastantes elementos (  por ejemplo  para obtener un powerbank de 15AH necesitaríamos  unos 200 supercondensadores de 2.7V 500nf)

Una vez hecho los cálculos  llega el momento de construir el  banco de supercondensadores , para  lo cual lo primero es soldar los condensadores a las placas de  protección respetando escrupulosamente la  polaridad  .

Ya montados los módulos de condensador con las placas toca interconectar estos   para obtener  los 0.75AH    . Debemos   tener en cuenta ,dada la corriente que debe pasar por estos cables  que deberemos hacer   la interconexión   con cables  de cobre   de cierto espesor . En este sentido como un cable de 1.1mm soporta  unos 99 Amp en alterna  lo ideal es usar varios cable juntos para que no haya problemas   de calentamiento de estos

Este es el resultado final del montaje

 

 

Medición  de corriente  y tensión de carga

La mejor manera de monitorear la carga de  un acumulador o una  la agrupación de supercondensadores es usar  un medidor multifuncional de panel , pero !atención !  , porque este debe ser especial  para  corriente continua, lo cual será claramente evidente cuando  sea necesario un shut  que deberemos conectar en serie con la carga  (en nuestro caso el banco de supercondensadores)

Normalmente en estos medidores  el shunt se conecta  en  el polo negativo en serie con la carga   en el que precisamente  en ambos extremos  conectaremos  los hilos de medición  siguiendo el esquema siguiente 

Este tipo de multímetros  DC 4 en 1  suelen tener  una precisión de medición de grado 1.0, combinando  la medición de voltaje, corriente, potencia y energía en un combo, súper compacto y liviano que puede ser portátil y fácil de usar.   También  suelen  tener una  función de alarma mostrando el voltaje parpadeando  la luz de fondo  simultáneamente si el voltaje va más allá del umbral de alarma   que se puede establecer si es necesario( el rango va desde   6 a los 90v ).

Además estos instrumentos almacenan automáticamente los datos de  la última prueba de modo que  cuando se  apagan  el valor energético se puede restablecer por una pulsación corta el botón de función en segundos.

En  concreto este medidor, puede medir voltios, amperios, vatios y energía individualmente contando con un shunt de 100 A / 75 mV, adecuada para mediciones de gran alcance . Cuenta  con una pantalla Digital Súper Grande de  51x30mm de  LCD azul para mostrar la tensión, corriente, potencia y la energía.  Con este medidor, puede medir voltaje 6.5V – 100V DC, amperios 0.0A – 100A y vatios 0.0w – 10Kw.

 

 

Si tiene dudas sobre su uso en este video podemos ver el medidor   en funcionamiento  usando precisamente  est  para monitorizar la carga de nuestro conjunto de 10 supercondensadores

 

Conclusión 

Realmente ya hemos visto como montar  los supercondensadores  para fabricar  un banco de energía de supercondensadores  para uso doméstico utilizando  placas de protección  para ensamblar los condensadores   de 2.7V 500F  montados en una combinación mixta de serie y en paralelo de forma segura.

El valor total de la capacidad de los  10 supercaps resultante de es  de 13.5V ,como hemos calculado es de 200F  que traducido a Ampx hora es de  0.75AH .siendo e tiempo de carga promedio para este paquete de unos 8 minutos  utilizando un  cargador lento  comercial  tradicional  de  batería del automóvil.

No nos cansaremos de repetir que las placas de carga son imprescindibles  porque  protegen los condensadores de daños por sobretensión.

 

Finalmente  en este video podemos ver el montaje de este conjunto   y su utilización practica