Log do hotend/bico aquecido

O bico aquecido foi para mim o ponto mais problemático de toda a impressora. Este modelo de bico relatado aqui foi feito a partir da junção de várias habilidades e experiências do pessoal do grupo ReprapBR e foram produzidas umas 20 unidades para a comunidade. Em dezembro do ano passado tive a sorte de ser o último beta tester do hotend do grupo de estudos.

O Paulo Fernandes que é muito ativo na comunidade vende ele prontinho já no site dele, recomendo quem estiver montando comprar um, a menos que tenha fácil acesso aos materiais e um torno mecânico em casa.

Instalação
Não tive problema nenhum para instalar, e foi muito mais fácil do que o que eu tinha feito na unha antes. Eu tinha comprado várias peças separadas e fiquei quebrando a cabeça e tomando um tempão junto do Roberto para botar pra funcionar o antigo.

A única ressalva foi que não consegui de jeito nenhum ajustar o termistor pois talvez o meu estivesse com defeito. Mesmo com uma discussão na lista não consegui avançar porque estava meio sobrecarregada e o humor do pessoal alterado. No final das contas não consegui ajustar. O meu ABS sempre saía em torno de 275 a 300C, mas consegui imprimir bastante coisa sem problemas.

detalhe do Hotend

A parte escura é do plástico verde oliva que estava usando antes.

Vazamento
Depois que eu estava imprimindo bastante notei que começou a vazar plástico entre a parte metálica e a barreira térmica de PTFE. Como eu tinha muitos ajustes a fazer fui deixando até poder rezolver tudo de uma vez pois desmontar e montar o bico me tomaria umas 10 horas de trabalho. A máquina continou imprimindo mas com certeza atrapalha um pouco, entrada de ar, perda de pressão no bico etc.

Vazemento plástico

Aqui dá pra ver bem onde estava o vazamento, bem no topo desta peça metálica maior, descia até a arruela metálica e dali se espalhava por onde podia.

Razões
O que eu acho mais provável foi a atualização do meu firmware Repetier do 0.83 para 0.84 que muda vários parametros, com isso a velocidade da extrusão estava muito grande e a engrenagem reduzida do parafuso trator girava loucamente e saia muito plástico.

Como eu tinha verificado os parâmetros e estavam ok, diminui a temperatura do bico para sair menos plástico e com isso a pressão na parte anterior diminui fazendo com que o plástico desse um certo ‘refluxo’ e saísse por cima.

Um outro fator que ajudou nisso foi o meu termistor desregulado, talvez tenha passado um pouco da temperatura deixando o ABS bem líquido, que somado ao problema acima fez ele sair facilmente pelas frestras.

Ajustando
Aproveitando que o fio do resistor (que é que esquenta) saiu, o outro estava remendado e o termistor da 3DMachine tinha chegado, aproveitei para desmontar, consertar tudo e melhorar o isolamento térmico de uma vez.

No blog do grupo, há relatos com testes e problemas e um aviso bem claro que foi ignorado: após certo uso é necessário reapertar os parafusos porque acontece uma reacomodação dos componentes. Como vi isso tarde demais, tive que desmontar tudo mas foi um bom aprendizado.

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Onde alojar a eletrônica e a fonte?

Enquanto eu montava a minha Prusa Mendel a maior dúvida foi a de onde alojar a eletrônica e a fonte de maneira que ficassem protegidas contra choques físicos, pois tanto no transporte quanto na estante lá de casa rolavam umas esbarradas e vez ou outra encontrava um heatsink do pololu caido ou alguns cabos soltos.

Mesmo pesquisando e vendo as variações na internet foi difícil chegar a uma confuguração que me atendesse, aí vou compartilhar aqui algumas das etapas e furadas que me meti.

Placa de acrílico para suporte da RAMPS

A segunda e terceiras opções aqui e do lado oposto não ficaram legais ainda. Aqui é muito perto do motor e do eixo X que sobe e desce o tempo todo e esbarrava na placa ou nos fios.

Eletrônica em cima e fonte solta
A primeira opção foi montar a eletrônica na parte de cima presa em uma placa de acrílico de 6mm que era sucata e me foi cedida no galpão do Celso. Essa solução se revelou ruim pois como eu não tinha terminado a extrusora e estava sempre precisando de ajustes isso atrapalhou bastante pois o acesso ficava bem prejudicado.

Reprap Huxley

Essa é uma Huxley, só para demonstrar a primeira opção de fixação da eletrônica. Assim fica ruim para montar e desmontar a extrusora.

Muitas pessoas colocam a fonte na lateral com um suporte, como o Paulo colocou na primeira Prusa dele, funciona mas acho que não é uma solução muito bonita e não acredito que seja a melhor, pois teria o mesmo problema do acesso.

Organizando, começando com a fonte na base de madeira
Isso foi feito na casa do Wazen, com um pedaço de MDF que ele tinha e ficou muito bom, pois além de alojar bem a fonte deu uma firmeza extra para a estrutura e mantenho essa solução até hoje.

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Upgrade na base de madeira
Para melhorar a base eu peguei uma madeira que fosse maior do que a largura total da impressorra. Como a fonte raspava levemente na correia do eixo Y, eu fiz um rebaixo com a tupia. Ficou ótimo e passou a proteger as laterais da impressora.

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Prusa Z feet

Esses pés são muito simples mas dão uma resistência extra, ajudam a conter a trepidação e torção em velocidades mais altas. Para meu estado atual, fica bem complicado perto de 30mm/s

Desvantagem: peso.

Com a base de madeira tive mais opções para colocar a eletrônica e a coloquei ao lado da impressora. Tinha pensado em colocar embaixo, mas ia ficar inviável regular os drivers dos motores de passo por exemplo.

Caminho trilhado

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Depois de várias tentativas e mudanças, refiz o suporte da eletrônica com as placas de acrílico. Coloquei uma chapa em cima e outra abaixo pelas seguintes razões:

  • Dá espaço para colocar uma ventoinha ou mais;
  • Protege de choques e respingos;
  • Libera o espaço ao interior da impressora para manutenção (nível da mesa, lubrificação das barras, tensionamento das correias etc);
  • Fácil de tirar e colocar novamente para ajustar os pololus, verificar cabos etc.

Ficou assim:

Aspecto da reprap

Esta maneira tem me atendido bastante e fica bem fácil de regular tudo. A fonte está localizada abaixo da mesa aquecida num rebaixo da madeira.

Incrementando mais

Chave geral de 12V para a impressora e ventoinhas

Esse bloco foi mais um presente do Roberto Wazen. O interruptor da esquerda é a chave geral e a da direita somente para as ventoinhas e papagaiadas a parte. Ainda colquei um conector que pode ser visto logo abaixo da correia para facilitar tirar/colocar as coisas para manutenção e testes.

Colquei em uma outra linha partindo da fonte de 12V todas as ventoinhas: duas para a eletrônica, uma para o motor X e uma para o Y. Aproveitei e fiz uma chave para elas junto da chave geral de energia, aí só ligo elas quando os motores estiverem funcionando. Faz muita diferença, a impressão fica ruim e os motores perdem o passo depois de uns 10 minutos com as ventoinhas desligadas! Os pololus esquentam muito mas os motores nunca chegaram a ser um problema.

Ajustes para nivelar a mesa de impressão da Prusa Mendel

Uma das tarefas mais chatas antes de imprimir é nivelar a mesa. Enquanto não vejo uma maneira de resolver pois ainda tenho outros N ajustes a fazer na impressora, resolvi parte do problema com pequenos níveis de tripé de fotografia que comprei no eBay como estes aqui comprei 6 unidades por cerca de R$ 14,oo já com entrega (menos de 2 reais cada).

Nível da mesa

Antes eu estava usando este nível que é o menor que eu tenho, meço aqui na mesa e depois meço todo o eixo X para ver se está na mesma margem de inclinação. Mas só que para medir o eixo X, este nível ainda é grande demais.

Variáveis
Eu levo em conta que a base em que a minha impressora se apóia não é perfeitamente nivelada, então tenho que ter um jogo de cintura para permitir algumas coisas fora de esquadro, principalmente no eixo Y, que a princípio não trazem problemas. O importante é este eixo da mesa estar nivelado igual a base.

Nível de bolinha novo

Aqui com o nível novo. Ficou bem mais prático para aferir. Ainda coloquei apoiado em cada suporte do Z mas eles contém muita inclinação no eixo Y, aí não consegui medir corretamente.

Considerações
Ontem usei pela primeira vez e foi bem útil, vou considerar prende-las definitivamente em alguns cantos, no próprio extruder e numa extensão da mesa e aí posto aqui as considerações.

Outros posts sobre a mesa de impressão:

Falta de atenção igual a Pololus queimados, duas semanas sem imprimir, dez horas de trabalho e 220 reais perdidos.

No carnaval fui a Friburgo e levei a minha impressora. Assim eu poderia fazer os upgrades colocando as peças que imprimi na semana e melhorar a fiação que está um pouco bagunçada.

O erro
Mês passado meu hotend não esquentava e quando esquentava depois de começar a extrusão a temperatura caía. Aí o Maia percebeu que um dos fios era muito mais fino do que o outro e estava esquentando, colocamos um outro mais grosso em paralelo e o problema foi resolvido.

Detalhe da entrada de energia da RAMPS

Detalhe da entrada de energia da RAMPS

A partir daí comecei a dar uma geral nos fios, e vi que os que vão da fonte para a RAMPS eram finos, pois na época usamos uns de sucata que estavam a mão só para testar. Fui lá todo pimpão fazer a melhoria mas na hora de ligar nos bornes colquei eles invertidos mesmo tendo colocado cores padrão (preto negativo e amarelo positivo).

Resultado: Pololus em chamas
Assim que liguei a fonte, uma forte faísca saiu debaixo dos Pololus da extrusora e do eixo X. Pololus fritos… A partir daí, muito pouco o que fazer, comprar outros, esperar, desmontar e calibrar tudo de novo.

Coloquei os cabos na posição correta, retirei todos os Pololus e para meu alívio o Arduino e a RAMPS estavam funcionando.

Flaming Pololus, Burned Pololus due to inverse polarity in flames

Pololus queimados

Adquirindo e montando novos Pololus
Na pressa acabei pegando quatro Pololus novos no eBay, de um cara do Reprap.me (Dinamarca) a 10 USD cada um. Eu já tinha comprado com ele antes e tinha entregue bem rápido, chegou em 15 dias com o frete de 2 USD. Só que dessa vez cometi a asneira de receber via Fedex, demorou uma semana e fui taxado em R$ 84,oo para uma compra no valor total de 40USD mais 30USD de frete. Prejuízo total: cerca de R$ 220,oo.

Era melhor ter esperado os 15 dias e ter gasto somente 45 USD, ou arriscado com os Pololus originais de onde temos relatos da lista de entregas em 1 semana via USPS com o frete mais simples.

Pololus na mão, vamos soldar!
Uma coisa que eu nunca fiz bem foi soldar eletrônicos (vide meus projetos de Arduíno), mas como a necessidade é a mãe do aprendizado, lá fui eu soldar os Pololus. O problema adicional é o tamanho dos stepsticks, cerca de 20mm por 15mm para soldar 16  terminais (8 de cada lado), o que dá pouco mais de 2mm por ponto e os componentes são muito perto um do outro.

Tamanho da placa: 20mm por 15mm, o grid é em centímetros. A breadboard é importante para deixar os terminais bem na vertical facilitando a soldagem.

Dicas e materiais:

  • Fazer tudo com calma e atenção;
  • Ferro de solda LIMPO, esquentei, passei uma esponja e depois uma lixa. Eu recomendaria um ferro com controle de temperatura;
  • Fio de solda FINO;
  • Breadboard para espetar os terminais. Quando soldei umas coisas pro Arduino, ficaram muito tortos! Depois vi que espetando eles na breadboard fica facinho;
  • Quando for soldar, encostar o ferro de solda pelo lado de fora e na direção contrária pressionar o fio.

Esse foi o melhor jeito que achei para soldar as peças.

As peças são muito pequenas e a solda pode fechar os circuitos, por isso antes de ligar e pegar fogo é bom verificar bem olhando e raspando com o ferro de solda ou uma chave de fenda os espaços entre os terminais.

Conclusão
Há dois dias montei tudo na RAMPS e funcionou ok, demorei um tempão para regular o motor Z: mais de uma hora. O motor X está funcionando lindamente mas o Pololu esquenta bastante, estou na dúvida se altero para tentar diminuir isso.

Ontem depois de tudo montado ainda não consegui imprimir, aí verifiquei mais uma lição de Extreme Go Horse que deve ser usada na Reprap: Se está funcionando não rela! Atualizei o Repetier host para 0.84 e quase quebrei a mesa umas 3 vezes, não sei porque ele mudou as posições iniciais que eram de 0x 0y e 0z para o meio da mesa e o Z em 0,04 mas desce bem mais do que isso. Alguém tem alguma idéia?

Ainda vou ter mais uns dias para estudar e ver o que está acontecendo antes de voltar a me divertir com a impressora.

Melhorias para a Prusa, minha coleção no Thingiverse

Para quem não conhece o Thingiverse é um site colaborativo onde podem ser encontradas milhares de peças, utensílios, brinquedos ou curiosidades para impressão 3D, corte a laser, CNC, projetos de eletrônica etc.

Meus dois conselhos para quem começar a montar uma impressora agora são:

  • Monte a impressora mais simples possível, menos complexidade=menos erros, menos fios, menos curto-circuitos;
  • Incremente e invente depois de ela estar funcionando.

Algumas peças já impressas:

Prusa vibration, wobble, z-feet adjustment

Pés ajustáveis para o eixo Z. Diminuem a vibração e dão mais rigidez, uma vez que este eixo é mais largo que a base e não se apoia em nada. Veja mais detalhes em: http://www.thingiverse.com/thing:10640

Z Rod Constraint. Esse é um “defeitos” mais conhecidos da Prusa, o deslocamento causado pela barra roscada do eixo Z, com essa peça esse deslocamento diminui. Mais detalhes em: http://www.thingiverse.com/thing:17476

Esta peça é interessante mas como a minha ventoinha é bem forte, não sei é a mais adequada, pois um pouco do vento parece voltar pelo próprio fan. Ela existe pois os motores (somados aos 40C do Rio) esquentam muito e perdem o passo. Mais detalhes: http://www.thingiverse.com/thing:35436

Para acompanhar a minha coleção de melhorias para a Prusa Mendel
Esta lista prioriza peças fáceis de imprimir mesmo com a impressora sem estar 100% e que não precisam uma remontagem nem instalações complicadas. A idéia é melhorar algumas coisas como alinhamentos, vibração e wobble (que é  o desalinhamento das camadas).
http://www.thingiverse.com/vinagre/collections/prusa-mendel-i2-improvements

Tabela com motores de passo recomendados para Reprap

Stepper motor

O Alain Mouette fez essa tabela e gentilmente disponibilizou no google docs. Pelo preço (entre 250 e 500 reais o conjunto) e pelas tantas diferentes especificações os motores são um dos itens com mais dúvidas na lista reprapBr e com este documento voce pode já sanar algumas questões.

Link para a planilha:
Steppers-corrente-custo-beneficio

Via:
Grupo de estudos reprapBr

Veja também meus outros post sobre os motores de passo:

  1. Escolhendo os motores de passo
  2. Mais sobre motores de passo

Colocando novos acopladores (couplings)

Aproveitando que eu estava dando uma melhorada nos fios e alinhamentos da Prusa, coloquei os acopladores (Couplings) que tinham chegado mas não quis colocar antes porque não tinha muita necessidade também.

Infelizmente a parte de cima soltava mesmo usando o macete da borracha de filtro de água.

Quando a impressora estava no Maia, um dos couplings estava caindo, isso por causa de uma  caracteristica da Prusa que é ter os motores do eixo Z em cima, o que faz o eixo ‘puxar’ o peso do conjunto do carro  do eixo X mais os próprios eixos. O acoplador de PLA preso no eixo coberto pela mangueira de plástico não estava segurando, com o tempo a borracha ressecou e ficou mais frouxa e tem o desgaste natural do plástico numa peça destas que está sempre trabalhando.

Acoplador de alumínio, dá uma flexibilidade boa permitindo desalinhamentos arrochando somente cada eixo através de um parafuso transversal.

Os novos que eu coloquei são de alumínio e me custaram menos de 3USD cada no ebay. Como outras compras, se tiver a palavra Reprap fica mais cara, assim sendo, é melhor perder um tempo e se ligar nas especificações e aqui são um lado de 8mm (ou 5/16) e 5mm do outro lado, que são as medidas da barra roscada e do eixo do motor NEMA 17. Fica bem firme pois tem o parafuso que trava cada eixo e a instalação fica bem vistosa.

Imagem de coupling

Modelos de coupling, não achei outras imagens que mostram alguns couplings que tem bilhas e outras coisas para reduzir ou anular o “backslash”.

Mas para o que serve um acoplador?

  • Para conexões e junções de eixos (como entre um gerador e um motor) para possibilitar a desconexão para reparos;
  • Para introduzir flexibilidade mecanica entre os eixos e permitir desalinhamentos;
  • Reduzir o choque de um eixo para o outro;
  • Proteger contra sobrecargas;
  • Para evitar e diminuir vibrações do trabalho entre um eixo e outro.

A página da wikipedia é muito boa e vale a pena dar uma estudada.

Adaptando um thermistor de 100k na mesa aquecida

Quando fui comprar as peças estava em falta o thermistor que todo mundo usa da Farnell. Aí o Maia pegou um de 9K de uma sucata e servia para monitorar a temperatura de um processador de PC e tacamos lá embaixo da mesa, só que mesmo com as tabelas do Repetier e do Marlin nunca funcionou direito, os 30º C do Rio de Janeiro viravam 62ºC e calibramos a mesa para chegar a 130/140º C.

Thermistor antigo e novo

Thermistor antigo que se parece com o modelo mais adequedo e a minha adaptação ao fundo.

Aí quando eu estava desmontando a mesa para melhorar a ligação com a eletrônica, trocando fios etc, pensei em colocar o thermistor de 100K de vidro que o Roberto [RJ] me deu para montar o hotend com bico de gás e tubo de freio. Como ele é de um tipo diferente, tive que dar um jeito de prensar ele sem quebrar pois não cabe no buraquinho no meio da mesa aquecida. Eu isolei as pernas com tubo termo retrátil  fiz uma cavidade para ele caber e coloquei pasta térmica o que aparentemente resolveu e agora pelo menos na temperatura ambiente está marcando a temperatura real.

Detalhe da instalação do thermistor

Instalação do thermistor de vidro sob a mesa aquecida (PCB MarkI). O orifício maior é onde entrava o thermistor antigo que media a temperatura e fazia contato pela ponta.

Agora os 30ºC sao 30ºC e na leitura com a mesa aquecida (que não pude verificar se é correta) chega a 110ºC em cerca de 8 minutos.

Log da Prusa: Impressões e Ajustes

Minha Prusa passou uns meses aprendendo na casa do Maia e peguei ela de volta semana passada. Nesse meio tempo ela começou a imprimir graças ao hotend do grupo que comprei do Alain e que é excelente, funcionou de primeira, sem precisar de maiores ajustes. Recomendo a quem vai montar a sua Reprap adquirir um bico pronto pois é uma parte muito dificil de ajustar sem um torno mecânico.

Como o Maia montou um frankstein e remontou tudo quando eu estava lá, vou ter que regular ainda algumas coisas mas já comecei com algumas coisas que ele me passou e disse que precisava de melhorias.

  1. Pololu com defeito
    O Maia me emprestou um dele, aparentemente é um defeito no potenciômetro  O motor para um lado vai ok mas no reverso sempre rateia, nem no eixo Z que faz menos força adiantou.
  2. Suporte da mesa frouxo

    Fixação da mesa com rabo de gato (fita hellerman). Aprendi a não economizar mais isso, resolve muita coisa.

    Fixação da mesa com rabo de gato (fita hellerman). Aprendi a não economizar mais isso, resolve muita coisa.

    Isso traz problema em velocidades mais altas. Os meus suportes de PLA quebraram pois são menos maleáveis e resistentes que o ABS. Já resolvi apertando os parafusos novamente pois com a trepidação, mais da metade perdeu as porcas, arrochei e prendi cada suporte com um rabo-de-gato (fita Hellermann para alguns) e tive que fazer um furo no MDF. Ficou bem firme agora.

  3. Mesa desnivelada

    Fácil fácil

    Fácil fácil

    Impossível imprimir dessa maneira. Antes eu estava com molas, mas isso não ajudava muito, parti para a fixação direta com porca e parafuso, com duas porcas na parte de cima para travar a altura e depois uma porca por debaixo da mesa para travar o conjunto. Ficou bem melhor mas estou pensando em colocar as borboletas pois fica mais fácil de ajustar.

  4. Mesa empenada e esquentando pouco
    A minha mesa está empenada também, tanto a PCB quando o MDF acredito que pela temperatura. A temperatura também não está chegando a mais de 100 C. O Maia resolveu estes problemas colocando um vidro mais grosso, que tira o problema do empeno e usando fita dupla-face para melhor fixação. Ele também colocou fios mais grossos da fonte para a RAMPS e da RAMPS para a mesa aquecida, o que ajudou um pouco.
  5. Guia do filamento na extrusora

    Guia do filamento

    Guia do filamento. Se parece muito com esse aqui do thingiverse

    O Maia imprimiu uma guia para o filamento e aproveitei que desmontei um monte de coisas para dar um jeito nisso também.

Referências de eletrônica da Reprap

Já tinha havia um tempo eu vinha me preparando para falar um pouco mais de eletrônica das Repraps (assunto que eu não domino), aí topei com este blo que apareceu lá no grupo de estudos do Guilherme que já escreveu tudo mastigado sobre as opções mais comuns e os conceitos básicos.

Pra quem vai começar, é leitura obrigatória, até a presente data, os tópicos são os seguintes:

Eletronica
http://reprapdoguilherme.blogspot.com/2012/07/eletronica-5-afinal-o-que-sao-essas.html

Gen 7
http://reprapdoguilherme.blogspot.com/2012/07/eletronica-4-gen7-br.html

Sanguinolulu
http://reprapdoguilherme.blogspot.com/2012/07/eletronica-3-placa-sanguinololu.html

RAMPS
http://reprapdoguilherme.blogspot.com/2012/07/eletronica-2-placa-ramps.html

Mesa aquecida
http://reprapdoguilherme.blogspot.com/2012/07/eletronica-1-mesa.html