Una impresora 3D de fotosolidificación por el costo de un salario mínimo
En 2015 las impresoras de filamento ya eran accesibles, pero las de resina, con mucha mejor resolución y acabado, costaban más de 3000 dólares. Este proyecto construyó una con piezas comunes: un proyector de video como fuente de luz, un espejo, un tanque con fondo transparente y la electrónica de una impresora de filamento. Costó unos 646 000 pesos sin contar el proyector, y produjo piezas con buen acabado superficial a costa de tiempos de exposición largos.
Contexto
En la fotosolidificación, cada capa se forma al iluminar una resina líquida con la imagen de la sección transversal de la pieza. La resina cura donde recibe luz. Con un proyector se expone toda la capa a la vez, y la resolución en el plano depende del tamaño del pixel proyectado.
El paso delicado es el despegue. La capa recién curada queda adherida tanto a la plataforma como al fondo del tanque, y hay que separarla del fondo sin romperla antes de bajar a la siguiente capa.
Diseño
La impresora proyecta desde abajo. El proyector apunta a un espejo inclinado que dirige la imagen hacia el fondo del tanque, y la pieza crece colgada de una plataforma que sube.
Modelo de la impresora con sus dimensiones principales
- Estructura de perfiles de aluminio con uniones impresas en 3D.
Estructura de perfiles y carro del eje vertical
- Tanque de aluminio con fondo de vidrio recubierto con una capa de silicona transparente Sylgard 184, a la cual la resina curada se adhiere poco. El tanque se inclina mediante una correa para despegar la capa de forma progresiva, de un borde al otro.
Tanque con fondo transparente recubierto de silicona
- Plataforma de impresión sobre un eje roscado con tuerca antijuego.
Plataforma de impresión montada sobre el eje vertical
- Electrónica de Arduino Mega con tarjeta RAMPS y controladores de motor paso a paso, la misma de las impresoras de filamento abiertas. El control se hizo con el programa Creation Workshop.
Calibración
Se ajustaron en secuencia la alineación del proyector y del espejo, la escala de milímetros por pixel, la secuencia de inclinación y los tiempos de exposición.
El proyector emite poca luz ultravioleta. Con un segundo de exposición, que es el valor usual, la resina no curaba. La primera impresión buena necesitó 50 s por capa. Tras varias pruebas se llegó a 27 s por capa, y 45 s en las primeras capas para asegurar la adherencia a la plataforma.
Resultados
Primera impresión con buen acabado, aunque con defectos en las primeras capas
Corona y piñón impresos tras ajustar la exposición
Las piezas finales tienen buen acabado y reproducen detalles finos como dientes de engranaje. El costo total, de unos 646 000 pesos, fue cercano al salario mínimo mensual de ese año, que era el objetivo.
Lo que falta
El documento no reporta mediciones de exactitud dimensional ni de resolución, de modo que la calidad se evalúa de forma visual. Con 27 s por capa, la velocidad es baja frente a un equipo comercial, y la causa es la fuente de luz: un proyector de video no está hecho para emitir en el ultravioleta. El proyector y la resina no están incluidos en la cuenta de costos.
Relación con Robiolab
Este proyecto pertenece a la línea de manufactura digital con la que el grupo construyó su propia capacidad de fabricación entre 2014 y 2016, junto con la extrusora de filamento y la impresora para electrohilado. No es un trabajo de robótica, pero la estereolitografía fue después la herramienta para fabricar piezas pequeñas y precisas en proyectos del laboratorio, como el sensor de fuerza de la prótesis de mano.