O Que É Preciso Para Montar Sua Impressora 3D?

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Quando foi criado,o Projeto RepRap tinha a intenção de produzir impressoras 3D auto-replicativas, equipamentos que pudessem criar novas impressoras. O sucesso do projeto pode ser medido pela quantidade de pessoas que hoje fabricam suas próprias máquinas.

Entretanto, nem todos os componentes de uma impressora 3D podem ser impressos por uma RepRap. Pelo menos, não ainda.
Motores, sistemas de aquecimento, estruturas metálicas, parte eletrônica, tudo isso precisa ser adquirido de outra forma, que não por impressão doméstica.

A pergunta então é: o que é melhor, adquirir uma impressora comercial, já pronta, ou comprar os componentes e criar a sua própria?

Na filosofia RepRap, a resposta é clara. Ao montar sua impressora, o usuário pode não só escolher com cuidado cada uma das partes integrantes, como aprender de forma definitiva sobre o funcionamento e as funcionalidades do equipamento.

Sem falar na possibilidade de atualização sempre que achar necessário, aliado à opção de montar a impressora lentamente, dentro do tempo livre e das capacidades econômicas de cada um.

Embora existam modelos sofisticados, a preços realmente exorbitantes, uma impressora comercial simples, montada e pronta para ser usada tão logo seu comprador a tire da caixa, custa em média 500 dólares. Uma RepRap pode ser montada por menos que a metade disso. 

As instruções para fabricação de uma impressora 3D são livres e estão disponíveis na internet. Da mesma forma, não existem restrições quanto ao uso ou à venda de impressoras criadas.

O primeiro passo para construir sua impressora 3D, é escolher o modelo que pretende usar. Nesse post, vou sugerir a modelo 3DSteel, derivado da original Prusa i3. É um dos mais baratos e fáceis de montar. Conta com componentes simples, permite uma quantidade imensa de modificações e é o modelo que nós escolhemos para nossa pesquisa.

Acima, a estrutura da 3DSteel e a planta de corte (*01)

A estrutura pode ser feita de vários tipos de materiais diferentes. Acrílico, madeira, alumínio, aço. Pode ser até impressa em plástico! Nesse link, o arquivo CAD com o modelo para corte. 

(Tanto as imagens quanto o arquivo CAD foram tirados da página www.reprap.org e são de uso livre.)

Todas as peças listadas aqui, podem ser compradas pela internet. As partes plásticas podem ser adquiridas individualmente ou em forma de kit, mas minha sugestão é que, estando com sua impressora funcionando, que se imprima logo um segundo kit. Isso vai economizar dinheiro e tempo no caso de alguma peça se partir.

Kit de peças para os modelos RepRap baseados na Prusa (*02)

Os componentes metálicos, como hastes, rolamentos, parafusos, molas e suportes também podem ser comprados em kits. A grande maioria dos que encontrei a venda tem qualidade similar. Mas sugiro que desconfiem de valores muito abaixo da média.

Componentes metálicos (*03)

A parte elétrica é relativamente simples. Uma fonte de energia e 5 motores de passo. Por padrão, usa-se os motores Nema, mas considerem que as impressoras 3D estão em fase de desenvolvimento ainda. Se a experiência ou conhecimento do usuário indicar outro tipos de componentes, isso é evolução!

Fonte de energia e motores de passo (*04)

Em um modelo básico, são necessários 5 motores. 1 para o eixo de X, outro para o eixo de Y e 2 para o eixo de Z. Além desses, mais um para o extrusor, a parte da impressora que empurra o filamento em direção à mesa de impressão. Alguns modelos podem usar 2 ou mais extrusores, para trabalhar com filamentos de cores ou materiais diferentes.

A parte eletrônica é bem menos complicada do que eu imaginava. O projeto original usava uma placa Arduino Mega 2560 (que é o "cérebro" da impressora) e uma placa Ramps, que é o elo de ligação entre o processamento da Arduino e os movimentos da impressora. Atualmente várias empresas fabricam placas controladoras, com recursos e medidas diferenciados. Eu optei por me manter no padrão original, Arduino e Ramps, por ser o mais conhecido e o mais barato. 

Kit da parte eletrônica de uma Impressora 3D (*05)

Esse kit normalmente é composto pelas duas placas eletrônicas; um monitor, que também serve como unidade de leitura de cartão SD; 3 ou 6 endstops, que são pequenos sensores de aproximação que informam à Arduino onde a área de impressão começa e acaba; stepdrivers, que são umas mini placas que controlam os movimentos dos motores; cabos para conectar tudo e, em alguns casos, uma placa aquecida, que é chamada de hotbed, onde o objeto impresso será depositado. A função dela é manter o objeto impresso fixo na base, mas existem várias maneiras de se obter essa fixação sem a hotbed com quase todos os tipos de filamento.

Kit extrusor para impressora RepRap (*06)

Finalmente, o conjunto do cabeçote da impressora, com o sensor térmico, a câmara de derretimento do plástico, o nozzle, o ventilador para resfriamento e os cabos são os últimos componentes da impressora 3D.

Acho surpreendente como os valores se tornaram pequenos atualmente. Um kit como esse da foto acima, com vários nozzles de diversos diâmetros, pode sair por menos de 5 dólares!
É uma época fantástica para se investir na construção da própria impressora 3D!!

Todos esses componentes podem ser comprados online. Eu uso o Ebay, mas a Amazon, o AliExpress e o Wish, dentre os maiores, são equivalentes e com muita frequência compartilham os mesmos vendedores. Verificar as críticas positivas dos vendedores é fundamental para uma boa compra.
Se alguém quiser saber onde compro meus componentes, terei prazer em passar os contatos.

Com a prática, vamos aprendendo que algumas alterações podem melhorar nosso equipamento. A temperatura ambiente pode ter uma grande influência no produto impresso, de modo que, eventualmente, um sistema de ventilação específico pode ser necessário. Variações de voltagem na corrente elétrica também podem interferir no funcionamento da impressora, o que torna um estabilizador útil em algumas regiões e situações.
No período em que esse post está sendo escrito, estamos trabalhando em um módulo para evitar superaquecimento, situação que nos deu alguns problemas. Vamos fazer um post explicando a construção dessa "power box" que vai, acreditamos, tornar-se padrão em nossas impressoras.

Esse link do site Instructables nos direciona para um post do cientista e inventor português Aldric Negrier, criador da impressora RGB Steel, que segue o padrão da 3D Steel e Prusa i3. Aldric Negrier, que foi meu instrutor e de quem comprei minha primeira impressora 3D, segue fielmente a filosofia RepRap de compartilhamento de cultura. Nesse post, ele enumera cada um dos vários elementos necessários para a montagem de uma impressora 3D. Ele teve o cuidado de listar cada diâmetro de peça e a quantidade de cada  um dos componentes. Ele não só publicou vídeos orientando como fazer os encaixes de cada peça, como também ensinou a instalar o programa de controle da impressora. Um trabalho impressionante e cuidadoso!
(Apenas levem em consideração que o post de Aldric Negrier ensina a montar uma impressora com três extrusores. Se sua primeira impressora for usar apenas um, o que eu recomendo fortemente, basta desconsiderar os outros dois nos gráficos apresentados.)

Qualquer dúvida que tiverem durante a montagem ou operação da Impressora 3D, terei muito prazer em tentar ajudar. Fiquem a vontade, parte dessa tecnologia é mesmo a troca de informações.

Todas as imagens usadas nesse post e blog foram, ou criadas por mim ou capturadas na internet. Se a utilização de alguma dessas imagens infringir copyrights, terei prazer em adicionar os créditos ou remove-las, de acordo com  vontade de seus proprietários.

Abaixo, os endereços onde as imagens foram obtidas.

01- www.reprap.org

02-https://www.ebay.com/itm/Prusa-I3-3D-Printer-MK2S-to-MK3-Upgrade-3D-Printed-Parts-PETG/152997385580?hash=item239f5ad56c:g:ga4AAOSw8K5ap~wU

03-https://www.ebay.com/itm/3D-Printer-T8-600mm-Lead-Screw-Rod-with-Nut-Coupling-Shaft-Mounted-Ball-Bearing/263033549648?hash=item3d3e057350:g:7DsAAOSw1~JZPmVu
04-https://www.ebay.com/itm/5PCS-Nema-17-Stepper-Motor-90cm-Cable-4-lead-0-9A-1-8-step-angle-3D-Printer-CNC/192432526477?epid=780419483&hash=item2ccddf548d:g:ihYAAOSwdd9aVJTj
05-https://www.ebay.com/itm/CNC-3D-Printer-Kit-Mega-2560-R3-RAMPS-1-4-Controller-LCD-12864-5-x-A4988-Driver/201955664269?epid=23003230784&hash=item2f057ee18d:g:~6UAAOSwjKFZQfMU
06-https://www.ebay.com/itm/All-Metal-Extruder-Hotend-Bowden-J-head-V6-For-Makerbot-Reprap-3D-printer-parts/132335314415?hash=item1ecfcca5ef:m:mlfOKU4PTeIsZJpZ995adMg
07-https://www.wired.com/2013/09/legobot-3dprinter-is-made-of-course-from-legos/