Descripción de los problemas y sus respectivas soluciones presentadas durante el montaje de una impresora 3D reprap prusa i3.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN
FACULTAD POLITÉCNICA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
ÉNFASIS MECATRÓNICA
Profesor: Ing. Luis Poisson
Tema: “Impresora 3D Montada y Calibrada, CdRi3”
Integrantes:
● Mateo Sebastian Acosta Florentin
● Juan José Mongelós
San Lorenzo - Paraguay
2014

2. Índice de contenido
1. Introducción.............................................................................................................................3
2. Montaje....................................................................................................................................3
3. Problemas y soluciones aplicadas...........................................................................................3
Alimentación............................................................................................................................3
Electrónica..............................................................................................................................3
Plásticos:.................................................................................................................................4
Mecánica:................................................................................................................................4
Disipación de Calor, son recomendados 3 ventiladores:.........................................................5
Software o Firmware:..............................................................................................................5
Impresión:...............................................................................................................................5
4. Calibración:..............................................................................................................................6
5. Perfil de impresión resumido utilizado en Cura:.......................................................................7
6. Gastos Registrados.................................................................................................................8
7. Recomendaciones generales...................................................................................................9
8. Conclusiones.........................................................................................................................10

3. 1. Introducción
En este documento se presentan los resultados obtenidos del montaje de una impresora 3D
(Prusa i3), que luego será utilizada en el Club de Robótica de la Facultad Politécnica de la
UNA.
El Proyecto del montaje de una Impresora 3D para el Club de Robótica, bautizada como CdRi3,
inició en agosto del 2013. Montar este tipo de impresoras puede parecer muy sistemático y
mecánico, pero la verdad es que se presentan muchas situaciones nuevas para cada
impresora montada. Es por eso que aquí incluímos problemas que tuvimos y cómo los
solucionamos.
2. Montaje
El proyecto inició en agosto del 2013 y las compras (internacionales) de varias partes de la
impresora realizamos en octubre, recibiéndolas en el mes de diciembre casi en su totalidad.
Debido a contratiempo ocasionados por algunas piezas en mal estado, el montaje se postergó
hasta marzo del 2014, debido a que se debían traer dichas piezas de exterior de nuevo.
El montaje a grandes rasgos de la impresora no fue un problema, debido a la simplicidad del
diseño y a la extensa documentación existente.
3. Problemas y soluciones aplicadas
Alimentación:
a. Problema: Fuente de poder utilizada en un principio era una de PC (ATX
350W), aunque funcionaba para probar, era insuficiente para la impresora, ya
que el voltaje de alimentación bajaba drásticamente al conectar las resistencias
térmicas y los motores, el cooler bajaba sus revoluciones cuando se activaba
todo. La solución: comprar una nueva fuente de alimentación ATX 650W, no
reales, comprado en paraguay.
Electrónica:
a. Problema: Se quemaron los drivers (Pololu A4988) de los motores PAP, debido
a montar y desmontar sin cortar la alimentación. Solución: comprar
nuevamente, mandamos traer el doble de lo necesario, de china.
b. Problema: El Arduino Mega 2560 perdió comunicación con la PC (aunque
funciona el microcontrolador, no la comunicación serial). No determinamos la
causa. Solución: comprar nuevamente, mandamos traer de china.

4. c. Problema: Nuevo Arduino Mega con el pin TX vino desoldado. Problemas de
fabricación (made in china). Solución: identificación del pin y soldadura con
estaño.
d. Problema: Rotura de los terminales del termistor 100k NTC 1% del hotend
durante la manipulación. Solución: comprar nuevamente, mandamos traer de
china, mientras utilizamos de tolerancia indeterminada y sin la curva de
resistencia que compramos en Paraguay.
Plásticos:
a. Problema: No recibimos 4 piezas necesarias para unir el marco de madera con
el Eje Y de la impresora. Solución: fabricamos artesanalmente copias
similares de madera.
b. Problema: Las piezas impresas de los finales de carreras que vinieron en el kit
de plásticos no eran de buena calidad de diseño, lo que provocaba que los ejes
de la impresora se descalibren, principalmente eje Z. Solución: una vez que la
impresora funcionó, volvimos a imprimir las piezas con un diseño distinto,
está pendiente hacer un diseño propio para permitir el ajuste preciso de la
altura del eje Z.
c. Problema: Rotura de la guía que presiona el filamento por el tornillo con
ranuras. causa: presionamos demasiado los tornillos). Solución: Pegar con La
Gotita y cubrir con Poxipol, no volvió a presentar problemas.
d. Problema: Rotura de las paredes internas de la pieza central del extrusor por
donde el filamento pasa. Causa de esto fue debido al bajo relleno de la pieza y
que el filamento (PLA, mucho más rígido) se atascó. Solución: agrandar el
canal e introducir un trozo de 1.8cm de caño de cobre utilizado para
refrigeración (diámetro interno de 3mm).
Mecánica:
a. Problema: Los acoples flexibles metálicos que mandamos traer no eran del
diámetro correcto (comprado: 5mm a 8mm, debia ser: 5mm a 5mm). Solución:
sujetamos el eje del motor y la varilla roscada de 5mm por medio de un
caño transparente y cintillas, esta técnica es muy utilizada, sin embargo se
recomienda utilizar acoples flexibles metálicos.
b. Problemas: La correas GT2.5 que fue donada no era lo suficientemente largas.
Solución: mandamos traer un kit de poleas y correa GT2.5.
c. Problemas: Dos correas de distintos proveedores ocasionan un error de
aproximadamente 10% en los pasos/mm de cada eje (X e Y). Solución: al
percatarnos que existía un error constante entre cada eje, solo ajustamos
los valores correspondientes a los pasos del motor por cada mm de
avance, esto lo hicimos por prueba y error, imprimimos una prueba,
mediamos el error, corregimos y volvíamos a ajustar los valores, hasta que
llegamos a unos valores de error que consideramos aceptables (0,1cm en
15cm).

5. Disipación de Calor, son recomendados 3 ventiladores:
a. Uno para refrigerar la electrónica (RAMPs + Arduino Mega R3)
b. Uno más para el Hotend All Metal E3D V5 (al disipar el calor de la boquilla
hacia el cuerpo del hotend el filamento se fundía antes de llegar a la
boquilla y se atascaba).
c. Uno de capas (necesario para imprimir PLA, el cual tiene una consistencia
líquida más viscosa que el ABS y necesita enfriarse mucho más rápido).
Software o Firmware:
a. Software utilizado en un comienzo PrintRun + Slic3r. (multiplataforma,
terminación poco atractiva, fácil utilización)
b. Cambiamos a Repetierhost + Slic3r. (multiplataforma, mejor integración con
Windows, con visualizador 3D y de capas, fácil utilización)
c. Cambiamos nuevamente a Cura + PrintRun, decidimos utilizar este último.
(multiplataforma, software de la empresa Ultimaker basado en Skeinforge y
python logrando una calidad de impresión mucho mejor, además cuenta con
visualizador 3D y un entorno muy intuitivo, buenos acabados, posibilidad de
importar imágenes y pasarlas a 3D por el contraste de colores).
Impresión:
a) Problema: adhesión del ABS con la base caliente. Solución: Sin Solución
aún; Utilizamos cinta Kapton por toda la superficie, también usamos espray
fijador para cabello (Laca), sin embargo, todavía no tenemos una buena
adhesión.

6. 4. Calibración:
a. Motores del eje Z no se movían, zumbaban. Problema de calibración del driver
de los motores de Z y también modificamos el firmware del Arduino Mega,
Marlin V1. Solución: Aumentar la corriente del driver del eje Z y cambio del
Feedrate de Z, en marlin V1 de 5 a “2”.
b. No hacía correctamente Home en Z. Problema de calibración en el firmware del
mega, Marlin V1. Solución: Cambiar el parámetro Z_Home_Retract_MM del
Marlin V1 a “3”
c. Auto-sintonización del PID.
HotEnd:
Kp 14.50 Ki 0.65 Kd 80.55
HotBed:
Kp 10.00 Ki 0.023 Kd 305.4
d. Corrimiento de la impresión en el eje Y, muchas pueden ser las causas pero
fuimos descartando todas hasta que nos dimos cuenta que al hacer movimientos
bruscos perdía pasos. Solución: cambiar el parámetro
“#define DEFAULT_XYJERK” a “5” en el archivo “Configuration.h” del
Marlin V1.
e. Configuración de la impresora en el Marlin V1:
X Y Z E0
DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {78.64, 71.95, 4000, 825.698}
DEFAULT_MAX_FEEDRATE {500, 500, 2, 45}
DEFAULT_MAX_ACCELERATION {4500, 4500, 100, 9000}
DEFAULT_ACCELERATION 500
DEFAULT_RETRACT_ACCELERATION 500

7. 5. Perfil de impresión resumido utilizado en Cura:
layer_height = 0.3
wall_thickness = 1.2
solid_layer_thickness = 0.6
fill_density = 40
nozzle_size = 0.4
print_speed = 45
print_temperature = XX //depende del material a imprimir
print_bed_temperature = XX //depende del material a imprimir
filament_diameter = 1.75 //depende del hotend utilizado
filament_flow = 100 //depende del material a imprimir
retraction_speed = 40.0
travel_speed = 60
bottom_layer_speed = 15
cool_min_layer_time = 30
fan_enabled = True
skirt_line_count = 1
fan_speed = 100 // para PLA recomendado 100%, para ABS 0%
fan_speed_max = 100
cool_min_feedrate = 2 // (mm/seg)
● Podemos resaltar que la velocidad de impresión no supere los 30mm/seg;
● Las velocidades de movimiento no superen los 90 mm/seg;
● El tiempo mínimo por capa utilizamos 30 segundos, y la velocidad se reduce hasta en
2mm/seg;
● La velocidad de impresión de la primera capa no debe ser mayo a 15mm/seg;
● La altura de impresión depende de la boquilla de impresión, 0.4mm en nuestro caso, es
de 0.3mm, es decir que la resolución de impresión es de 300um, puede bajar hasta
los150um lo que da un acabado bastante bueno, sin embargo, el tiempo de impresión
se duplica;
● El ventilador para las capas debe estar encendido para imprimir PLA pero no hace falta
al imprimir ABS;
● El grosor de las paredes es de 1.2mm (3x0.4mm), es decir, que para el grosor de las
paredes tenemos 3 hileras de impresión, esto nos ayuda a tener un mejor agarre entre
capas, que la pieza no sea muy transparente, que tenga paredes más rígidas;
● La densidad de relleno al 40% es variable, es el que nos da un mejor resultado ya que
al tener que tapar el relleno la líneas de impresión tienen una superficie uniforme, no se
hunden o deforman. Para piezas que necesitan hacer esfuerzo es recomendable hacer
un relleno mucho mayor.

8. 6. Gastos Registrados
Cantidad Item Precio
(US$)
Electrónica
5 Motores NEMA17 44ncm $ 108,50
1 Kit:
1pcs MK2B heatbed
1pcs Mega 2560 R3
1pcs RAMPS 1.4 Controller
5pcs A4988 Stepper Driver Module $ 78,82
1 2004 LCD control Reprap Ramps 1.4 $ 24,40
1 juego de cables $ 11,50
2 Termistores $ 3,74
3 Finales de carrera $ 5,00
1 Fuente de PC ATX 650W $ 40,00
1 Ventilador (40mm) $ 6
Estructura
1 Conjunto:
2 Varilla roscada M8
1 Varilla roscada M5
3 Varillas lisas 8mm
6 Plancha de madera 10x45cm
1 Plancha de madera 22x22cm
1 Vidrio 20x20cm
1 Juego de tuercas y tornillos
4 Clip (tipo pinza) $ 62,00
1 Kit:
2 Poleas GT2
5m Correa GT2
tornillos de ajuste
llave allen $ 16,20
12 Rodamiento lineal LM8UU $ 10,06
4 Ruleman 626ZZ $ 8,57
3 Ruleman 608ZZ $ 5,00
2 Acoplamiento Flexible de Aluminio $ 6,68
Varios
1 Piezas de Plástico (donación) $ 0,00
1 HotEnd E3D $ 99,38
1 Tornillo Hobbed Bolt $ 9,18
1 Laca Extra Fuerte $ 4,00
1 Cinta Kapton 50mmx33m $ 6,37
Repuestos
10 Controladores de motores $ 32.5
10 Thermistores EPCOS 100K 1% $ 13.2
1 Arduino Mega $ 15.5
Filamento
ABS Rojo $ 60
ABS Lila $ 55
PLA Naranja $ 55
TOTAL (US$) $ 736.6
TOTAL (Gs) 3.314.700

9. 7. Recomendaciones generales
● Correas de menor paso, poleas de mayor cantidad de dientes, para lograr un
movimiento mucho más suaves, son recomendadas las que vienen en las impresoras a
chorro, para mover el cartucho de tinta.
● Comprar kits de piezas, así se evitan muchos problemas de compatibilidad entre piezas
y esperas interminables.
● No es esencial el Display + SD (costo 25U$$).
● Utilizar varillas de acero inoxidable, mejora el acabado a largo plazo.
● Recomendamos utilizar Octoprint, programa que permite crear una página web para
controlar la impresora, así se puede acceder a la impresora sin problemas dentro de
una red Wifi o desde internet si se cuenta con IP fija.
● Una de las alternativa al Arduino Mega + RAMPs es el Sanguinololu 1.3b que es con
componentes smd y una terminación mucho más robusta, aunque a un precio
relativamente mayor pero recomendamos gastar lo necesario en este apartado.
● Nosotro montamos la Prusa i3 pero para también recomendamos montar la Printrbot, la
cual cuenta con unas dimensiones aceptables, un tamaño reducido y un volumen de
impresión algo justo pero suficiente para muchos proyectos.

10. 8. Conclusiones
● Si uno quiere montar una impresora tiene que ser consciente que las cosas no siempre
van a funcionar de una, siempre existen posibilidades de averías, esto es normal y hay
que tomar con calma, investigar y no dudar en preguntar a personas con más
experiencias.
● Si considera que no va a tener el tiempo para dedicarle a montar un impresora,
recomendamos comparar alguna comercial.
● Seguir los videostutoriales que existen en internet, de ser posible, verlos todos antes de
empezar a montar.
● Tener mucho cuidado al trabajar por primera vez con la parte electrónica, si quiere
hacer algún ajuste, no olvide desconectar la alimentación y utilizar destornilladores
cerámicos de ser posible.
● Al realizar las compras internacionales tener en cuenta las opiniones de otros
compradores, comprar el hotend de una tienda especializada, prever averías y comprar
repuestos, termistores, resistencia de potencia, drivers de motores, cinta kapton, entre
otros.
● Esperar tener la piezas plásticas para realizar la compra de los rodamientos, ya que
existen distintos diseños de piezas plásticas.
● Es recomendado comprar un hotend all metal el cual te permite experimentar con
nuevos filamentos, sin embargo el precio es mucho mayor que uno convencional..
● La gran ventaja que tiene montar una Prusa i3 es que es robusta y tiene una infinidad
de posibilidades, doble extrusora, volumen de impresión expandible, cambiar a máquina
CNC.